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1.
针对深井沿空留巷充填体常向巷道空间发生移动,分析深井复合顶板条件下充填体水平位移特征,计算顶底板对充填体的摩擦力和基于弹性地基梁理论下的采空区冒落矸石对充填体的水平挤压力。基于淮南矿区顾桥矿1115（1）工作面轨道顺槽典型深井复合顶板条件下沿空留巷工程地质条件,建立充填体力学计算模型,得到深井复合顶板条件下沿空留巷充填体内移表达式。结果表明,（1）由于复合顶板裂隙发育,垮落后具有较好的流动性,在关键块旋转下沉过程中容易对充填体产生水平挤压力,且复合顶板能够较大程度吸收关键块旋转下沉施加的给定变形,底板不易插底,充填体更易发生内移;（2）理论计算充填体位移量为0.38 m,实测位移量为0.5 m,二者能够吻合,验证了研究成果的正确性。根据充填体内移特点,提出抗剪锚杆等措施增加充填体和顶底板摩擦因数和在靠近充填体的采空区侧设置隔离桩的控制技术。 相似文献
2.
回填层作为围岩和管片之间的连接部分,起到稳定衬砌、传递荷载、吸收变形等作用。护盾式TBM隧道施工过程中,回填层存在未注浆松散、注浆固结两个主要状态。回填层状态不同,回填层作用及管片受力特点也不同。研究采用相似模型试验分析不同状态下的回填层作用机制,通过研究得到了以下结论：回填层未注浆松散状态下,由于碎石的径向压缩与环向移动,围岩传递到管片上的荷载量值降低且分布较为均匀,此时回填层作为“可压缩层”,具有让压和均匀荷载的作用,能明显降低管片的受力和变形;回填层注浆固结后,回填层虽然能够承担少量的荷载与变形,但承载能力有限,主要作为围岩与管片之间的“传递层”,传递荷载与变形;对于挤压性围岩护盾式TBM隧道施工可适当应用回填层未注浆时的“可压缩性”,减小施工过程中管片受力与变形;对于浅埋及地铁隧道则应尽早注浆,使衬砌与围岩形成稳定的受力体系;回填层弹性模量的增加可提高回填层-管片组合体系支护刚度,但增加效果不明显。 相似文献
3.
This paper reviews the design and application of paste backfill in underground hard rock mines used as ground support for
pillars and walls, to help prevent caving and roof falls, and to enhance pillar recovery for improved productivity. Arching
after stope filling reduces vertical stress and increases horizontal stress distribution within the fill mass. It is therefore
important to determine horizontal stress on stope sidewalls using various predictive models in the design of paste backfill.
Required uniaxial compressive strength (UCS) for paste backfill depends on the intended function, such as vertical roof support,
development opening within the backfill, pillar recovery, ground or pillar support, and working platform. UCS design models
for these functions are given. Laboratory and backfill plant scale designs for paste backfill mix design and optimization
are presented, with emphasis on initial tailings density control to prevent under-proportioning of binder content. Once prepared,
paste backfill is transported (or pumped) and placed underground by pipeline reticulation. The governing elements of paste
backfill transport are rheological factors such as shear yield stress, viscosity, and slump height (consistency). Different
models (analytical, semi-empirical, and empirical) are given to predict the rheological factors of paste backfill (shear yield
stress and viscosity). Following backfill placement underground, self-weight consolidation settlement, internal pressure build-up,
the arching effect, shrinkage, stope volume, and wall convergence against backfill affect mechanical integrity.
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4.
《工程地质学报》2018,26(5):1351-1359
理论研究是分析力学问题基本手段,应用理论方法分析充填体整体稳定性的前提条件是存在明确的滑移面。前人许多研究成果基于考虑充填体与围岩接触面即为滑移面,但将接触面作为滑移面分析充填体稳定性缺少数据支持。本文结合前人研究成果,并根据金川二矿区地表变形特征,考虑倾斜（直线和曲线）滑移面,进而解析得到充填体内部竖向应力微分表达式;根据二矿区开采分层充填体的实际情况,考虑为简支梁模型,求得分层充填体局部稳定性的理论解析解;运用数值模拟软件分析二矿区充填体底板最大、最小主应力,判断了充填体发生破坏失稳的可能性。结果表明:充填体不会发生整体失稳垮塌,但充填体局部发生变形破坏的可能性还是存在的,对于双中段开采的上部采空区,充填体发生变形破坏的可能位置位于两侧角点,对于双中段开采的下部采空区,变形破坏位置稍有扩大,但也集中在两侧角点附近,应及时采取合理的支护措施,防止发生充填体局部失稳破坏。 相似文献
5.
充填法采矿是维护矿山稳定、控制地压变化以及限制围岩变形的最有效的手段方法,这种方法被大量地应用于金属矿山的开采工程当中。充填体作为矿体采出后的替代物,充入地下采空区后经过相变-固结-承压-提供反力-与围岩相互作用等阶段,与上覆岩层、下部矿体以及周围围岩形成了一个共同抵抗外部压力又相互作用的系统。这个系统在矿山开采状态下如何维护自身稳定以及相互作用所产生的变形破坏等都是需要进行研究的问题。金川镍矿二矿区已经进行了几十年的充填开采作业,逐渐形成了体积非常巨大的充填体,而进入深部开采工程后,上覆巨大充填体的受力稳定问题直接关系到矿山的安全生产。本文结合金川二矿区开采实际,在精确刻画充填体三维形态特征的基础上,采用数值模拟方法分析了大型充填矿山充填体的力学行为。模拟结果表明:充填体在开采时会出现整体受压变形,最大剪应力是导致充填体与围岩发生局部破坏的主要因素,对此根据充填体整体塑性屈服区域的分布和剪应力分布情况,确定了破坏失稳的危险区域。 相似文献
6.
Jun-wen Zhang Hai-long Wang Shao-jie Chen 《Geotechnical and Geological Engineering》2018,36(1):235-245
2351 working face with paste backfill method of Daizhuang coal mine in eastern China is selected as engineering background, bearing characteristics of backfill body and supporting intensity of hydraulic support during coal pillar mining with paste backfill are researched. Researches show that: Even if the confining pressure is only 1 Mpa, the paste backfill material shows typical plasticity hardening. The overlying strata of working face with paste backfill method include fractured zone, continuous deformation zone, don’t include caved zone. The distribution of vertical stress above the backfill body is not a horizontal line nor presents saddle-shaped, but presents a wave distribution. The stress above backfill body does not appear abrupt change but tends to be increasing at first and stable at last. The mechanical model of roof stability during coal pillar mining with paste backfill is built, and the mechanics related formula of supporting intensity is also concluded. The hydraulic supports used in 2351 working face can control the roof subsidence effectively, but the efficiency of hydraulic supports is lower, which should be optimized properly. 相似文献
7.
公路桥涵台背回填稳定性极限分析上限解 总被引：3，自引：0，他引：3
运用塑性力学极限分析的上限定理,分析公路桥涵台背回填的稳定性问题。首先,由模型试验和数值分析结果确定回填区和地基的滑动模式;其次,根据位移协调条件建立滑动体的速度场,并计算各滑动楔块的位移速度;最后,运用虚功原理和优化算法寻找最不利滑动面位置,计算不同回填材料的土压力或临界填筑高度。研究发现：地基与回填材料的强度、性能以及加筋条件对台背回填稳定性的影响都非常显著。结果表明：增加地基与回填材料的强度,采用轻质回填材料,减小加筋间距和增加筋材强度,都有利于提高台背回填材料的稳定性。 相似文献
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Based on the in-situ backfill rolling-compacting tests of the foundation of accessary buildings in Guangdong Nuclear Power Station, the mechanism of gravel backfill rolling-compaction is investigated. The principle, method and effects of estimation for the quality of gravel backfill rolling-compacting with plate-loading tests are described. A backfill rolling-compacting method is presented, and the factors influencing the quality of rolling-compacting are studied, which is useful and can be reference for the construction of high earth-rock fill dams. 相似文献
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尾砂胶结充填体损伤模型及与岩体的匹配分析 总被引：14，自引：0，他引：14
分别对灰砂配比为1:4,1:8,1:10和1:12的4种尾砂胶结充填体进行了力学试验,得出了其应力-应变曲线。分析了不同配比充填体变形与破坏特征,用损伤力学建立了4种不同配比充填体损伤本构方程。经验算对比,所建立的损伤本构方程与试验结果吻合。尾砂胶结充填体损伤研究表明,不同配比的充填体表现出不同的损伤特性,充填体配比越低,达到峰值应力时的损伤值越小;峰值应力后,损伤增长越快,破坏过程越突然。根据岩体开挖释放能量与充填体蓄积应变能相近的原则,探讨了充填体与岩体的合理匹配。充填体与岩体的匹配系数与原岩应力、岩体弹性模量、充填体弹性模量及充填体损伤参数相关。为了便于工程实际应用,对充填体力学试验结果进行了回归分析,得出了充填体强度设计公式,并研究了深部矿床不同开采深度所要求的充填体强度。 相似文献
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尾矿充填主要包括3种类型：尾矿砂浆充填、尾矿糊状充填（paste fill）和废矿石充填（rock fill）,其中前面两种充填属于水力充填,第3种属于干式充填。3种充填方法在加拿大的矿山都有应用。压缩强度和渗透性是水力充填材料的关键力学特性,直接影响井下充填的效果。一方面,为了使充填材料具有一定的强度,必须在尾矿砂浆（slurry backfill）材料中添加水泥,其用量非常大,水泥在充填成本中占有很大的比例。另一方面,尾矿砂浆水力充填是利用水力旋流器来分级固体颗粒,颗粒较细的部分将通过溢流派到废矿池中,颗粒较粗的部分回收利用作为井下充填的材料使用,有时充填的尾矿数量不够,需要另外购置砂子混合作为充填材料。如何减少水泥的使用量和从水力旋流器底流增加尾矿砂的细颗粒的固体部分产量,以达到节约充填成本的目的,一直是矿山企业所面临的重要课题。为此,专门研究絮凝药剂对尾矿砂浆充填材料的单轴抗压强度的影响。研究结果表明,絮凝药剂能够大幅度地提高尾矿砂浆充填材料的强度,而且絮凝药剂使用量有一个最优值,使强度达到最大。当过量使用絮凝药剂,尾矿砂浆充填材料的强度则有所降低。 相似文献
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充填材料是决定煤炭充填开采效益、效率、效果的最主要因素。为了掌握风积砂质高浓度胶凝充填材料的性能变化规律,本文以粉煤灰的质量掺入比作为变量,试验研究和理论分析了粉煤灰对该充填材料性能的影响规律。结果表明,粉煤灰的适量添加可以提高充填材料的强度,大掺量导致强度相对降低; 泌水率随着粉煤灰掺量的增大总体上呈减小趋势,较大掺量试样泌水速率相对较低; 分层度随着粉煤灰掺量的增大线性降低; 凝结时间随着粉煤灰掺量增大呈现指数增大; 坍落度总体上随粉煤灰掺量的升高而增大,但大掺量会使其出现相对降低。分析认为,适量粉煤灰的掺入,使风积砂质高浓度胶凝充填材料的颗粒粒度、水分分布和水泥分散均匀,而使材料的强度和输送性能适度改变,但掺量过大会稀释胶结料和改变颗粒相对级配而导致性能下降。 相似文献
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Improving Short- and Long-term Stability of Underground Gypsum Mine Using Partial and Total Backfill 总被引：1，自引：0，他引：1
Mohamed Marwan Al Heib Christophe Didier Farimeh Masrouri 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2010,43(4):447-461
The stability of underground mines represents a key issue for active and abandoned mines. Over the last few years, several collapses of underground mines in France have affected existing buildings and infrastructures. Many factors are generally identified as the cause of failures: pillar ageing, fractures, and pillars’ height to width ratio, etc. Among the treatment techniques available to prevent instability and reduce the deterioration of pillars, backfill is the most frequently used. A research programme, supported by the French Ministry of the Environment, was developed to study the operability of partial and total backfill using waste material in the Livry-Gargan gypsum mine (near Paris, France), where pillar height is 17 m. The paper focuses on: (1) the characterisation of the gypsum and fill material (laboratory and in situ tests), (2) the in situ measurements, involving 5 pillars equipped with 19 pressure cells, since 1999, (3) and numerical modelling of fractured pillars performed in order to improve understanding of the effects of backfill on the stability of room-and-pillar mines. The study clearly shows the operability and the advantages of partial and total backfill for short-term pillar stability. The induced horizontal pressure generated by backfill can reach 200 kPa. The use of numerical modelling also shows the effect of backfill on fractures and that backfill reduces indicatively the shear displacement and the opening of fractures. Numerical modelling helps in identifying the mechanisms of backfill and in a better understanding of the behaviour of backfilled mines. 相似文献
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In underground coal mining any increase in coal recovery rate is dependent on a decrease in pillar size. Backfilling is one way of reducing the required size of pillars and hence the volume of coal left underground. Therefore any comparisons made between a self-supported mine layout and backfill supported mine layout are based directly on pillar design. The most effective way to examine the effect of backfill on pillar support, and subsequently the rate of recovery, would be to incorporate the mechanisms of backfill support directly into the current design procedure for coal pillars. This paper presents a review of the mechanics of backfill support, a method of estimating the magnitude of that support based on earth pressure theory, and an example that incorporates backfill support into current coal pillar design. 相似文献
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关于岩石蠕变特性的研究已有诸多成果,但对胶结充填体的蠕变特性还缺乏系统地研究。在室内充填体单轴蠕变试验的基础上,利用Hoek-Kelvin模型表征充填体的蠕变特性,运用粒子群优化算法,对选用的蠕变模型的参数进行辨识,并研究各蠕变参数对应力水平的敏感程度。研究结果表明,在不同分级应力水平加载下,弹性模量EH和黏滞系数η变化较小,而参数EK对应力水平变化较敏感。利用FLAC3D软件二次开发所建立的蠕变模型,用开发的模型进行分级加载蠕变的数值模拟,计算结果与试验数据吻合。 相似文献
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针对东北多年冻土区古莲河露天煤矿回填的问题,利用数值模拟方法,对露天煤矿回填后地温变化及影响因素进行分析。结果表明:影响地温恢复的主要因素是填土深度,其次是填土温度;气候变暖情景下,填土区地温呈现先降低后升高的趋势,起负影响的控制时间点是填土后50 a左右;填土对下覆及侧向区域的热影响随外界因素变化不大,影响范围在5 m内,影响时间在5 a内。其中,填土温度20 ℃、15 ℃、10 ℃及2℃,回填区地温可在27 a、21 a、16 a和10 a时恢复到0℃以下;回填深度2.6 m、10 m、20 m、30 m及40 m,填坑区域可在回填后1 a、9 a、27 a、65 a及114 a形成冻土;建立的统计回归模型与回填80 m数值分析结果吻合,验证了模型的可靠性;在此基础上,定量给出适宜回填施工作业季节和回填作业方式。 相似文献
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塌陷区混合回填膏体是由全尾砂、废石人工制备得到的复合宽粒级散体,其渗透性能直接影响到塌陷区回填体稳定性及次生灾害发生的可能性。采用自制的渗透性试验装置,研究了废石含量、废石粒径对混合回填体渗透系数的影响,并对回填体固有特征参数（粒径小于0.075、0.02 mm颗粒含量、不均匀系数 、平均粒径）与渗透系数之间关联性进行了研究。试验结果表明,回填膏体渗透系数随废石掺量及粒径增大而增加,细粒效应显著。回填体中粒径小于0.075、0.02 mm颗粒含量对其渗透性影响至关重要,与渗透系数呈负指数关系。渗透系数随 值增大而增大。当 20时,渗透系数增加趋于稳定。给出了混合回填体渗透系数定量方程,其结果与试验结果较为一致。 相似文献
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地埋管地源热泵是浅层地热能利用的一种主要形式,回填材料的热物性尤其导热系数是影响热泵系统换热效率的关键。以砂和重晶石粉作为研究对象,探究不同重晶石粉掺比(体积分数)以及不同饱和度样品导热系数的变化规律;并基于体视镜、核磁共振分析等宏细观实验,揭示重晶石粉对回填材料导热系数提高的机制;最后,通过数值模拟手段研究该回填材料导热性能对换热效率的影响。研究表明:重晶石粉对回填材料导热系数的影响显著,掺比20%重晶石粉对回填材料导热系数提高的效果最好,最高可使导热系数提高52.09%;水的含量对导热系数影响也很显著,样品饱水后导热系数明显增加,相比干燥样品提高了4~5倍;重晶石粉对回填材料导热系数的提高主要由包裹效应和填隙效应引起,包裹效应为重晶石粉将砂颗粒表面包裹,而填隙效应则是重晶石粉将砂颗粒之间的孔隙填充;数值模拟结果证明重晶石粉提高回填材料导热系数进而提高地源热泵换热效率的可行性。研究成果为地源热泵回填材料的选择提供了参考。 相似文献