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热处理下含钻孔结晶岩裂纹发育及力学特性

中国有色金属学报 2025年

作者：王李昌董陇军王璐肖敏杰隆威中南大学地球科学与信息物理学院长沙市深地资源能源开发技术创新中心中南大学资源与安全工程学院中国土木工程集团有限公司

干热岩开发系统中井壁围岩稳定受到深部高温高应力环境的影响，钻井井壁极易发生失稳破坏，结晶岩是干热型地热能的主要赋存岩体，因此选取含钻孔闪长岩样品进行热处理试验以掌握温度对裂纹发育的影响，并进行双轴压缩声发射试验模拟井... 详细信息

干热岩开发系统中井壁围岩稳定受到深部高温高应力环境的影响，钻井井壁极易发生失稳破坏，结晶岩是干热型地热能的主要赋存岩体，因此选取含钻孔闪长岩样品进行热处理试验以掌握温度对裂纹发育的影响，并进行双轴压缩声发射试验模拟井内环境。试验结果表明升高温度能够促进结晶岩微观、细观裂纹发育活动。在双轴应力作用下，岩样产生了大量的宏观裂纹，含钻孔样品沿孔壁的破裂带发生剪切滑移破坏；温度升高促进了样品微裂纹的发育，导致高温热处理结晶岩样品在双轴应力作用下破坏后形成的岩块强度和完整性降低，岩样粉碎程度随温度升高而增加。

关键词：结晶岩高温热处理双轴应力声发射裂纹发育

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含硫高黏性三相流态充填浆体管道输送性能

中国有色金属学报 2015年第4期25卷 1049-1055页

作者：杨建王新民张钦礼柯愈贤中南大学资源与安全工程学院深部金属矿床开发与灾害控制重点实验室长沙410083

为解决新桥矿含硫全尾砂浆体黏度大、易结块以及管道输送性能差的问题,将发泡技术引入全尾砂胶结充填配浆实验中,研究灰砂比、质量分数和气泡率的变化对浆体流变性能的影响。基于Fluent的充填管道输送流速和压力变化模拟,对三相流态充... 详细信息

为解决新桥矿含硫全尾砂浆体黏度大、易结块以及管道输送性能差的问题,将发泡技术引入全尾砂胶结充填配浆实验中,研究灰砂比、质量分数和气泡率的变化对浆体流变性能的影响。基于Fluent的充填管道输送流速和压力变化模拟,对三相流态充填体的输送性能进行分析。结果表明:灰砂比为1:6、质量分数为72%、气泡率为20%时,三相流态充填浆体较同配比不含气泡的两相流态浆体泌水率降低29%,黏度降低17%,管道沿程阻力降低25%。气相成分的加入在降低含硫高黏性充填浆体的剪切应力和塑性黏度以及改善其管道输送性能和提升管道输送效率方面具有显著的优越性。

关键词：含硫高黏性尾砂发泡技术三相充填浆体流变性能管道输送

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基于磁化水的建筑垃圾深井充填新技术

中国矿业大学学报 2014年第6期43卷 981-986页

作者：王新民杨建张钦礼中南大学资源与安全工程学院深部金属矿床开发与灾害控制重点实验室湖南长沙410083

为解决建筑垃圾与煤矸石混合骨料浆体管道输送性能差,后期强度不足的问题,将磁化水和活化搅拌技术引入建筑垃圾充填配浆试验中.试验探究了不同磁化条件下,磁化水-建筑垃圾浆体主要流变参数和抗压强度的变化规律;基于Fluent的充填管道输... 详细信息

为解决建筑垃圾与煤矸石混合骨料浆体管道输送性能差,后期强度不足的问题,将磁化水和活化搅拌技术引入建筑垃圾充填配浆试验中.试验探究了不同磁化条件下,磁化水-建筑垃圾浆体主要流变参数和抗压强度的变化规律;基于Fluent的充填管道输送流速和压力变化模拟,对磁化水-建筑垃圾浆体的管道输送性能进行分析.试验结果表明:在磁感应强度B=200mT,水循环流速v=0.3m/s时,经活化搅拌后的磁化水-建筑垃圾浆体的坍落度、稠度提升15%~20%,抗压强度提升20%~30%,管道沿程阻力损失减少27%.磁化水在提高建筑垃圾充填体强度,改善其流变性能,提升管道输送效率方面具有显著的优越性.

关键词：磁化水活化搅拌建筑垃圾流变性能管道输送

Dynamic experiments on flocculation and sedimentation of argillized ultrafine tailings using fly-ash-based magnetic coagulant

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2016年第7期26卷 1975-1984页

作者：李帅王新民张钦礼中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学深部金属矿床开发与灾害控制重点实验室长沙410083

In order to accelerate the sedimentation of super-large-scale argillized ultrafine tailings with bad features such as low settling velocity, muddy overflow water, and large flocculant dosage, a fly-ash-based magnetic coagulant （FAMC） was used in a dynamic experimental device. To obtain the best possible combination of the impact factors （magnetic intensity, FAMC dosage, flocculant dosage, and feed speed） for minimum overflow turbidity, a response surface methodology test coupled with a four-factor five-level central composite design was conducted. The synergy mechanism of FAMC and flocculant was analyzed based on the potential measurement and scanning electron microscopy. The results show that the flocculant dosage, overflow turbidity, and solid content can be reduced by 50%, 90%, and 80%, while the handling capacity per unit and efficiency of backfill and dry stacking can be promoted by 20%, 17%, and 13%, respectively, with a magnetic intensity of 0.3 T, FAMC dosage of 200 mL/t, flocculant dosage of 30 g/t, and feed speed of 0.6 t/（m^2·h）. Therefore, synergy of FAMC and flocculant has obvious efficiency in saving energy and protecting the environment by allowing 70×10^6 t/a of argillized ultrafine tailings slurry to be disposed safely and efficiently with a cost saving of more than 53×106 Yuan/a, which gives it great promise for use in domestic and foreign mines.

关键词： super-large-scale argillized ultrafine tailings flocculation and sedimentation fly-ash-based magnetic coagulant dynamic experimental device response surface methodology synergy mechanism

温压耦合作用下的粉砂岩动态力学特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2010年第12期29卷 2377-2384页

作者：李夕兵尹土兵周子龙洪亮高科中南大学资源与安全工程学院中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室

采用自行研制的温压耦合及动力扰动试验系统,对20℃～300℃和不同轴向静压作用下粉砂岩的动态强度进行室内试验研究,讨论温度和压力对岩石动态强度变化规律的影响。研究结果表明:(1)在20℃～100℃范围内粉砂岩动态峰值强度随温度升高而... 详细信息

采用自行研制的温压耦合及动力扰动试验系统,对20℃～300℃和不同轴向静压作用下粉砂岩的动态强度进行室内试验研究,讨论温度和压力对岩石动态强度变化规律的影响。研究结果表明:(1)在20℃～100℃范围内粉砂岩动态峰值强度随温度升高而上升,当温度超过100℃后,随温度升高而下降;(2)当温度相同时,对岩石施加不同轴向静压,粉砂岩的冲击破坏强度首先随轴向静压增大而迅速提高,但当轴向静应力达到约45MPa后,冲击破坏强度反而随轴向静压上升而下降,且轴向静压越大岩石冲击破坏强度降低幅度越大。

关键词：岩石力学温压耦合动态力学特性

冲击载荷作用下硬岩层裂破坏的理论和试验研究

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岩石力学与工程学报 2011年第6期30卷 1081-1088页

作者：李夕兵陶明宫凤强殷志强杜坤中南大学资源与安全工程学院中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室

理论分析半正弦冲击入射加载波形下的层裂破坏特性,推导产生层裂破坏的位置和层裂厚度。利用改进的霍普金森压杆装置产生的半正弦波形对花岗岩试件进行层裂破坏试验。采用高速摄像仪记录试件层裂破坏的全过程。试验结果表明:岩石试件在... 详细信息

理论分析半正弦冲击入射加载波形下的层裂破坏特性,推导产生层裂破坏的位置和层裂厚度。利用改进的霍普金森压杆装置产生的半正弦波形对花岗岩试件进行层裂破坏试验。采用高速摄像仪记录试件层裂破坏的全过程。试验结果表明:岩石试件在半正弦入射加载波形情况下,首先如理论推导结果一样只产生了一层层裂破坏,但是随着时间的推移,岩石试件后续又产生了多层层裂;高速摄影仪和动态应变仪所采集到的分析结果均表明后续产生的层裂是由于入射加载过程中已经对岩石试件产生了损伤,以致在很弱的残余反射波作用下继续产生破坏而出现多层层裂。因此,研究岩石等脆性材料的层裂破坏规律,不但要根据最大拉应力瞬间断裂准则分析入射加载波和反射卸载波相互作用所产生的破坏效应,而且要考虑损伤对材料的影响。理论分析和试验方法对研究岩石的层裂破坏及其他相关特性具有一定的指导意义。

关键词：岩石力学硬岩层裂霍普金森压杆高速摄影机损伤

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硬岩金属矿山深部开采中的动力学问题

中国有色金属学报 2011年第10期21卷 2551-2563页

作者：李夕兵姚金蕊宫凤强中南大学资源与安全工程学院深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室

从深部开采环境阐述了金属矿硬岩在高地应力作用下的储能特征,并从深部开采工艺方面分析了随着金属矿山开采深度的不断增加,连续采矿方法已经成为未来深部开采的必然趋势。通过分析,认为处于高应力下的硬岩矿体在承受连续采矿法带来的... 详细信息

从深部开采环境阐述了金属矿硬岩在高地应力作用下的储能特征,并从深部开采工艺方面分析了随着金属矿山开采深度的不断增加,连续采矿方法已经成为未来深部开采的必然趋势。通过分析,认为处于高应力下的硬岩矿体在承受连续采矿法带来的动力扰动时,可以认为是岩石动静组合的受力问题。在此基础上,利用岩石动静组合加载理论分析了硬岩矿山在深部开采中的几个关键动力学问题,主要包括:硬岩矿山深部开采中的系统扰动和岩爆、深部开采中爆破引发的矿震及巷道失稳现象、深部硬岩开采中的能量释放与有序调控。理论分析和工程实践证明,硬岩金属矿山深部开采中存在的很多动力学问题可以利用岩石动静组合加载理论进行科学论证和分析,这对深部采矿的工程实践有较好的指导意义。

关键词：硬岩金属矿山深部开采动力学问题岩爆诱导崩落非爆开采

Mechanical response of roof rock mass unloading during continuous mining process in underground mine

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2011年第12期21卷 2727-2733页

作者：胡建华雷涛周科平罗先伟杨念哥中南大学湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室资源与安全工程学院长沙410083

Taking the test stopes during continuous mining induced roof caving of Tongkeng ore-body No.92 as example, the calculation flow of unloading analysis was established. According to the unloading region division method of the affected zone theory, and the deterioration laws of mechanics parameters of unloading rock mass, the continuous mining process in underground mine was analyzed by the software MIDAS/GTS, the mechanical response of roof rock mass unloading was studied, and the differences were analyzed with the conventional simulation. The result shows that the maximum tensile stress, subsidence displacement and equivalent plastic strain of roof rock mass are 1.5 MPa, 20 cm and 1.5% in the unloading analysis, while 1.0 MPa, 13 cm and 0.9% in the conventional analysis. The values of unloading analysis, which are also closer to the actual situation, are greater than those of conventional analysis; the maximum step in continuous mining is 48 m, which shows that the induced treatment of the roof should be carried out after 2 mining steps

关键词： continuous mining mining-unload rock mass mechanics mining-unload disturbance region dynamic mechanical parameters

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矿山采动卸荷岩体力学参数劣化规律研究

岩土力学 2012年第4期33卷 1123-1128页

作者：胡建华雷涛罗先伟周科平张超兰中南大学资源与安全工程学院湖南省深部金属矿开发与灾害控制重点实验室长沙410083

矿山开采对采动影响区域内的围岩形成扰动,弱化岩体力学性质,其参数劣化规律是数值模拟与分析计算的主要问题之一。以铜坑矿92#矿体连续采矿顶板诱导崩落试验采场为对象,运用卸荷岩体力学理论,确立了开挖卸荷岩体力学参数计算模拟的计... 详细信息

矿山开采对采动影响区域内的围岩形成扰动,弱化岩体力学性质,其参数劣化规律是数值模拟与分析计算的主要问题之一。以铜坑矿92#矿体连续采矿顶板诱导崩落试验采场为对象,运用卸荷岩体力学理论,确立了开挖卸荷岩体力学参数计算模拟的计算流程。结合有限元数值模拟方法,建立了岩体卸荷等效模型,进行了6步连续卸荷的计算,得到了地下连续采矿顶板卸荷岩体力学参数的变化规律,并运用多项式实现了卸荷岩体力学参数与卸荷量变化值的函数拟合,获得了采动卸荷岩体力学参数的劣化规律。结果显示,卸荷第6步时,计算不收敛,表明此时顶板已经完全破坏而发生崩落;在卸荷过程中,岩体力学参数均呈逐渐弱化的趋势,其中内摩擦角、凝聚力和弹性模量随开挖卸荷的推进呈逐渐减小的趋势,最终的参数分别相当于初始值的55%、50%和50%,但泊松比呈逐渐增大的趋势,最终值相当于初始值的1.15倍。其结果说明了采动卸荷导致了岩体质量的劣化,卸荷岩体力学参数与卸荷量的函数为采动卸荷力学响应的动态分析提供了理论基础。

关键词：连续采矿卸荷岩体力学力学参数卸荷等效模型