粉煤灰-煤矸石基胶结充填材料制备与性能研究

为了解决我国煤矿采空区地表沉陷以及"三下"压煤资源浪费的问题,提出以粉煤灰-水泥熟料-脱硫石膏复合胶凝材料为胶结材,原状粉煤灰为细骨料,破碎后的煤矸石为粗骨料制备新型煤矿开采胶结充填材料。依据正交试验结果和各因素影响规律趋势图,确定充填材料的优化配合比。研究结果表明,适当增大水泥熟料掺量可缩短材料初凝时间,减小水胶比能使材料强度显著提高,而材料坍落度可通过选取适宜的浆体中的固体质量分数和灰矸比来有效调节,当胶凝材料中水泥含量为15%,脱硫石膏含量为8%,水胶比为2,灰矸比为2∶3,浆体中的固体质量分数为70%时,充填材料性能可达到最佳。通过试验优选材料各项参数,工业废弃物可以用来制备高质量的胶结充填材料。     

基于GPR-TOPSIS方法的充填配比多目标多属性优化

为获得某金矿尾砂胶结充填材料最优配比,基于试验结果,以海水比例、灰砂比和料浆质量浓度为输入参数,以充填体强度、塌落度及泌水率为输出参数,建立了充填配比与其响应量的高斯过程回归模型,分析了不同因素对充填性能的影响程度;采用遗传算法对高斯过程回归模型进行多目标参数优化,获得了Pareto非劣解,在此基础上,引入多属性决策的TOPSIS法对Pareto非劣解进行方案优选,确定了充填最优配比。研究结果表明:高斯过程回归模型相对误差值均小于6%,可靠性高;灰砂比及料浆质量浓度对充填性能影响较为显著,采用海水作为充填水源将降低充填体的强度;经优化后的充填配比与试验结果相符。     

基于实现高强度充填体要求的全尾砂膏体配比试验研究

为了解决分级尾砂作为充填骨料存在的尾砂产率低、采场滤水严重、充填成本高等问题，以某典型矿山为背景，结合膏体充填的特性，分析了该矿充填存在的主要问题，总结并提出了改用全尾砂膏体充填的必要性，开展了全尾砂充填性能评价基础试验以及室内全尾砂膏体正交配比试验研究。研究结果表明:该矿全尾砂粒度适中偏粗，适合选用全尾砂膏体充填，全尾砂膏体充填体强度与分级尾砂充填体强度相当，选用该矿原有灰砂配比1∶4和1∶8即可达到下向充填法开采所需高强度充填体要求，对采用分级尾砂充填拟改为全尾砂膏体充填的矿山具有一定参考价值。     

热电厂炉渣作为煤矿膏体充填材料的配比试验研究

为了寻求既满足充填工艺要求又能够降低成本的新型充填材料，通过一系列试验，研究了热电厂粉煤灰/炉渣比例、膏体质量浓度和水泥含量等因素对膏体充填材料性能的影响规律，据此确定了材料最优配比。结果表明:随着粉煤灰/炉渣比例的增加，坍落度、扩展度和充填体强度均呈现先较大幅度增加然后又缓慢减小的变化趋势，料浆泌水率呈近似负指数规律降低；随着质量浓度的增加，坍落度、扩展度及泌水率均随之显著变小，充填体强度近线性增大；随着水泥含量的增加充填体强度随之显著增大，坍落度、扩展度和泌水率均呈现缓慢减小的变化趋势；材料的最优配比为粉煤灰、炉渣和水泥的质量比为 20∶48∶6，质量浓度为 74%，此时料浆流动性和充填体强度完全符合充填开采基本要求。     

铅锌尾砂胶结充填材料优化配比正交试验

为优化铅锌尾砂胶结充填工艺参数,提高充填体的强度指标,采用正交试验方法分析料浆质量分数、灰砂比、粉煤灰掺量对充填体坍落度、泌水率和单轴抗压强度的影响,并确定充填材料的最优配合比。试验结果显示:料浆质量分数是影响充填体坍落度和泌水率的主要因素,料浆质量分数为74%时,坍落度为18.2~21.0 cm,料浆质量分数为74%时泌水率最低(≈1%);充填体7天和28天单轴抗压强度与料浆质量分数及灰砂比呈正相关关系,与粉煤灰掺量呈负相关关系。综合考虑坍落度、泌水率和单轴抗压强度后得出试验结果,铅锌尾砂胶结充填最优配合比为料浆质量分数74%、灰砂比1:6、粉煤灰掺量15%。     

湿排粉煤灰似膏体充填采空区试验研究

为了确定湿排粉煤灰似膏体充填的关键技术参数,通过湿排粉煤灰物理化学试验、膏体充填配比试验及现场工业试验,研究了湿排粉煤灰的物理化学特性、膏体充填配比参数和工业试验运行参数。结果表明,湿排粉煤灰松散干密度为0.85 g/cm3,管道输送性能良好,渗透系数为8.52×10-4,脱滤水较困难,单位沉降量与压力关系曲线比较平缓,凝固后沉缩率较低,含有一定量的活性SiO2和Al2O3成分,具有一定的胶凝特性。当m(水泥)∶m(粉煤灰)=1∶8~1∶10、质量分数为62%~65%时,初凝时间180 min,28 d强度大于1 MPa,现场工业试验历时45 min,充填质量分数稳定在60%~64.5%,充填系统运行平稳,初期强度达到工业要求。湿灰作为似膏体充填骨料在华泰矿业首次得到成功应用,充填材料成本为50~57元/t。     

基于正交试验的煤矿安全开采充填材料配比优化研究

针对目前我国"三下"压煤的现状,以及煤矿固体废弃物以煤矸石、粉煤灰为主的情况,结合岱庄煤矿膏体充填工程实践,以水泥为胶结料,煤矸石和粉煤灰为粗细骨料,运用正交试验的方法定量确定了水泥、粉煤灰和煤矸石不同配比和膏体浓度对煤矸石膏体充填各性能指标的敏感程度,以及各指标随各因素的变化趋势。结果表明:提高水泥掺量可以缩短膏体的凝结时间并提高膏体的强度;膏体的塌落度即流动性主要通过调节其浓度来实现;加入适量的粉煤灰可以提高膏体的流动性,但随着粉煤灰的增多,分层度和泌水率都有所增加。当水泥∶粉煤灰∶煤矸石为1∶2.22∶4.44,浓度为75%时,充填膏体的可泵性和强度都达到最佳,充填效果显著,有助于煤矿安全开采。     

基于Phase2的不同配比充填体厚度的数值模拟研究

在充填体作用机理,稳定性分析与监测,爆破地震效应,静动态特性及损伤理论等方面的研究基础上,依托安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法第一步骤采场的充填现状,采用Phase2软件建立了多种数值分析模型对不同灰砂比充填体厚度的充填效果进行数值模拟研究,并进行了多方案技术经济对比分析。研究结果表明:灰砂比为1∶4,1∶8,1∶10对应充填体厚度分别为10,24,22 m时,为最优方案。该充填体厚度可为矿山采场充填配比设计、充填管理及充填质量提供技术参考。     

全尾砂胶结充填体强度影响因素响应面法研究

为研究充填体各影响因素对不同养护龄期充填体抗压强度的综合作用,提高矿山充填质量,在对尾砂、胶凝C料等充填材料物化性能分析的基础上,设计、开展正交试验,建立不同养护龄期响应面模型,深入分析各影响因素间的交互作用。结果表明:在所建立的响应面模型检验中,F值大于33.34,P值小于0.000 1,模型是有效的;料浆固相质量分数及灰砂比的提高能有效增加充填体抗压强度;速凝剂掺量存在一个临界值;料浆固相质量分数与灰砂比之间有协同关系,料浆固相质量分数和灰砂比与速凝剂掺量之间有微弱的拮抗关系。     

煤矿高浓度胶结充填系统可靠性评价研究

煤矿充填系统可靠性受多种不确定因素影响.通过对影响东庞矿高浓度胶结充填系统可靠性主要因素的分析,综合考虑各因素随机性、模糊性特点,利用层次分析法(AHP)建立充填系统可靠性模糊综合评价模型并确定各指标因素权重,运用模糊数学理论确定隶属矩阵和模糊综合评价法得到充填系统可靠性综合评判向量,按照最大隶属度原则确定此充填系统可靠性为“较稳定”等级.经充填工业性试验开采验证,系统可靠性模糊评价模型的建立是合理有效、结果符合实际情况的.     

低强度胶结充填体相似材料配比试验研究

针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试样的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学试验指标。在此基础上总结了单轴抗压强度、弹性模量和泊松比3个试验指标关于石灰、高岭土、石膏和水4因素的回归方程,并分析了各因素对各试验指标的影响特征。通过物理相似模拟试验的实际应用证明了采用该配比方案总结的回归方程的有效性及相似充填体的良好相似性,该成果对胶结充填体相似材料配比的选取具有一定的参考价值和指导意义。     

基于AHP-FCE矿井降温方案优选综合评价模型研究

在矿井降温系统优选决策的研究中,经常采用模糊综合评价方法,但其判断矩阵权重的分配存在较大的主观性,容易产生决策失误。基于此,提出了基于评价指标相对隶属度的模糊综合评价矩阵,利用层次分析法进行解算,进而确定矿井降温方案各评价指标权重的一种模糊综合评价模型—AHP-FCE综合评价模型,并将其应用于矿井降温方案优选决策当中。通过实例验证,评价结果客观、科学、稳定,通用性较强,可应用于煤矿及其他工程领域。     

建筑物下采煤技术的研究现状与发展趋势

我国建筑物下采煤的研究从20世纪60年代开始,先后在本溪、鹤壁、抚顺、枣庄、峰峰、蛟河等矿区进行试验,取得了成功的经验和宝贵的监测资料。在综合分析大量文献的基础上,从协调开采法、充填开采方法、条带开采、覆岩离层注浆等多种开采技术对建筑物下开采方法进行了研究和论述;展望了我国建筑物下开采的发展趋势,认为覆岩离层注浆、矸石充填、条带开采、原地重建抗变形房将是我国建筑物下采煤技术的发展方向。     

超细粒级浸出渣充填配比试验研究

为了探究超细粒级浸出渣与分级尾砂混合作为充填骨料的充填体强度能否达到凡口铅锌矿井下充填的要求,开展了浸出渣与分级尾砂的充填配比试验。通过充填配比试验,分析不同配比和质量分数的充填料浆的流动性和充填体强度特性。结果表明:质量分数对充填体强度的影响较大;灰砂比、质量分数越大,充填体的强度越高;在一定范围内,增加浸出渣的用量可提高充填体的强度;扩散度可以很好地反映充填料浆的流动性,充填料浆的流动性随质量分数增加而减小,当质量分数较高时增加水泥用量可提高充填料浆的流动性,增加浸出渣含量会导致充填料浆的流动性降低。根据凡口铅锌矿充填技术要求及室内充填配比试验结果,得出不同部位的最佳充填配比:矿房采场的最佳灰砂比、浸出渣与分级尾砂之比、质量分数分别为1∶6、1∶5、71%,间柱采场为1∶6、1∶6、69%,首层和浇面为1∶3、1∶6、71%。     

基于可变模糊优选理论的应急指挥决策

在分析应急指挥决策方案的优选问题基础上,将可变模糊理论引入公共安全领域,提出应急指挥方案优选的可变模糊方法。该方法依据指标特征值矩阵,结合指标权重向量,计算各方案在不同模型下的相对优属度向量,并以此进行决策。其特点是模型可以变化以提高系统决策的可靠性。结合应急救援实例探讨可变模糊优选方法在应急决策中的应用,并与文献中的方法进行比较,表明可变模糊优选理论对于解决优选决策问题可行、有效,有助于指导应急决策实践。     

老龄海底油气管道弃置决策研究

针对我国老龄海底油气管道在弃置决策上缺少理论依据的问题,建立老龄海底油气管道弃置决策模型的结构流程,基于多属性效用理论,从4个维度进行分析,选取影响老龄海底管道安全寿命的工程因素、结构因素、风险因素和影响决策的成本因素,构建属性树;运用模糊理论建立模糊互补判断矩阵,综合专家意见计算各属性权重,并进行影响因素敏感性分析;确定老龄海底管道弃置决策评分准则,对属性树各因素取值进行量化,引入成本效益率量化成本因素;采用逻辑运算计算综合得分,根据综合得分进行弃置决策。工程实例应用表明:相比于传统决策方法仅凭设计寿命作为弃置依据,老龄海底管道弃置决策模型不仅避免了单一性,还能反应服役环境对管道的影响,有利于提高管道服役过程的经济性和安全性。     

高精度三维地下微震台网模糊优选方法

针对贵州开阳磷矿东翼矿区井下微震监测系统台网布置方案的优选问题,基于国 内外学者在台网优化布置时所选参数指标,对微震监测台网在建设、运行和维护阶段的 需求进行分析,确定多个台网布置方案的静态、动态和定量、非定量指标构建综合评价 指标体系。通过熵权法给出各评价指标的客观权重向量,基于模糊数学原理建立模糊综 合评判模型,对初选出的五个台网布置方案进行分析,求解出各方案的综合优越度,最 终确定并推荐方案二（综合优越度为0.796）为最优方案。模糊综合评价模型能够较准 确地确定适用于矿山需求的微震监测台网方案,对矿山微震监测系统的建设具有指导意 义。