金屬礦充填固化過程監(jiān)測理論與技術(shù)

目錄　
序
前言
第1章　緒論　1
1.1　充填采礦技術(shù)的發(fā)展歷程　2
1.1.1　國外充填技術(shù)發(fā)展歷程　3
1.1.2　國內(nèi)充填技術(shù)發(fā)展歷程　4
1.2　金屬礦充填固化過程研究的重要性　6
1.3　金屬礦充填固化過程研究與應(yīng)用現(xiàn)狀　7
1.3.1　金屬礦充填固化過程理論研究與應(yīng)用現(xiàn)狀　7
1.3.2　金屬礦充填固化過程監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀　9
1.3.3　金屬礦充填固化過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀　11
1.4　金屬礦充填固化行為學(xué)術(shù)架構(gòu)　12
參考文獻(xiàn)　15
第2章　初始溫度對充填固化過程的影響　19
2.1　自制固化過程性能監(jiān)測裝置及實(shí)驗(yàn)方法　20
2.1.1　自制充填固化過程監(jiān)測裝置　20
2.1.2　實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法　21
2.2　初始溫度對充填固化過程內(nèi)部溫度的影響　23
2.3　初始溫度對充填固化過程體積含水率的影響　24
2.4　初始溫度對充填固化過程基質(zhì)吸力的影響　25
2.5　初始溫度對充填固化過程電導(dǎo)率的影響　26
2.6　初始溫度對充填固化過程單軸抗壓強(qiáng)度的影響　27
2.7　初始溫度對充填固化行為影響機(jī)理分析　29
參考文獻(xiàn)　33
第3章　質(zhì)量濃度對充填固化過程的影響　36
3.1　新型固化過程性能監(jiān)測裝置及實(shí)驗(yàn)方法　36
3.1.1　新型充填固化過程監(jiān)測裝置　36
3.1.2　實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法　39
3.2　質(zhì)量濃度對充填固化過程體積含水率的影響　44
3.3　質(zhì)量濃度對充填固化過程基質(zhì)吸力的影響　45
3.4　質(zhì)量濃度對充填固化過程電導(dǎo)率的影響　46
3.5　質(zhì)量濃度對充填固化過程單軸抗壓強(qiáng)度的影響　47
3.6　質(zhì)量濃度對充填固化行為影響機(jī)理分析　49
3.6.1　充填料水化產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)分析　50
3.6.2　充填體孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)分析　55
參考文獻(xiàn)　62
第4章　灰砂比對充填固化過程的影響　63
4.1　灰砂比對充填固化過程研究的實(shí)驗(yàn)方法　63
4.2　灰砂比對充填固化過程體積含水率的影響　65
4.3　灰砂比對充填固化過程基質(zhì)吸力的影響　66
4.4　灰砂比對充填固化過程電導(dǎo)率的影響　68
4.5　灰砂比對充填固化過程單軸抗壓強(qiáng)度的影響　69
4.5.1　充填體單軸抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的變化規(guī)律　69
4.5.2　充填體單軸抗壓強(qiáng)度隨灰砂比變化規(guī)律　70
4.5.3　充填體單軸抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間關(guān)系分析　70
4.6　灰砂比對充填固化行為的影響機(jī)理分析　71
參考文獻(xiàn)　77
第5章　充填固化過程多場性能同時(shí)演繹關(guān)聯(lián)機(jī)制　79
5.1　充填料水-力學(xué)性能關(guān)聯(lián)性分析　79
5.1.1　充填料自干燥行為　79
5.1.2　室溫條件下充填料水-力學(xué)性能　80
5.1.3　不同質(zhì)量濃度條件下充填料水-力學(xué)性能　81
5.1.4　不同灰砂比條件下充填料水-力學(xué)性能　83
5.2　充填料水-化學(xué)反應(yīng)-力學(xué)關(guān)聯(lián)性分析　84
5.2.1　充填料水化-硬化機(jī)理　84
5.2.2　初始溫度條件下充填料水化反應(yīng)速率與體積含水率關(guān)系　87
5.2.3　不同質(zhì)量濃度條件下充填料水化反應(yīng)速率與體積含水率的關(guān)系　90
5.2.4　不同灰砂比條件下充填料水化反應(yīng)速率與體積含水率的關(guān)系　91
5.3　充填料熱-化學(xué)反應(yīng)-力學(xué)性能關(guān)聯(lián)性分析　94
5.3.1　溫度效應(yīng)下水化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)　94
5.3.2　初溫效應(yīng)下充填料水化度-凝結(jié)模型　96
5.4　充填料熱-水-力-化多場性能同時(shí)演繹關(guān)聯(lián)機(jī)制　99
5.4.1　初溫效應(yīng)下充填料多場性能關(guān)聯(lián)機(jī)制　99
5.4.2　質(zhì)量濃度影響下充填料多場性能關(guān)聯(lián)機(jī)制　102
5.4.3　灰砂比影響下充填料多場性能關(guān)聯(lián)機(jī)制　104
參考文獻(xiàn)　106
第6章　基于固化性能監(jiān)測的充填體強(qiáng)度協(xié)同表征　107
6.1　充填體強(qiáng)度與基質(zhì)吸力的關(guān)系　107
6.1.1　不同初始溫度條件下基質(zhì)吸力與強(qiáng)度的關(guān)系　107
6.1.2　不同料漿濃度條件下基質(zhì)吸力與強(qiáng)度的關(guān)系　110
6.1.3　不同灰砂比條件下基質(zhì)吸力與強(qiáng)度的關(guān)系　112
6.1.4　無影響因素限制條件下基質(zhì)吸力與強(qiáng)度關(guān)系　115
6.2　充填體強(qiáng)度與體積含水率的關(guān)系　116
6.2.1　不同初始溫度條件下體積含水率與強(qiáng)度的關(guān)系　116
6.2.2　不同料漿濃度條件下體積含水率與強(qiáng)度關(guān)系　117
6.2.3　不同灰砂比條件下體積含水率與強(qiáng)度關(guān)系　120
6.3　充填體強(qiáng)度與電導(dǎo)率的關(guān)系　121
6.3.1　不同初始溫度條件下電導(dǎo)率與強(qiáng)度的關(guān)系　121
6.3.2　不同料漿濃度條件下電導(dǎo)率與強(qiáng)度的關(guān)系　123
6.3.3　不同灰砂比條件下電導(dǎo)率與強(qiáng)度的關(guān)系　125
6.4　多場性能對充填體強(qiáng)度的協(xié)同表征　127
6.4.1　不同初始溫度條件下充填體強(qiáng)度的協(xié)同表征　127
6.4.2　不同料漿濃度條件下充填體強(qiáng)度的協(xié)同表征　128
6.4.3　不同灰砂比條件下充填體強(qiáng)度的協(xié)同表征　129
參考文獻(xiàn)　130
第7章　充填固化過程熱-水-力-化耦合固結(jié)模型　131
7.1　建模方法　132
7.2　多物理場模型的建立　133
7.2.1　孔隙連續(xù)性　133
7.2.2　熱-水-力-化全耦合固結(jié)模型　142
7.3　模型驗(yàn)證　144
7.3.1　應(yīng)力和動(dòng)態(tài)熱載荷作用下充填固化的固結(jié)行為　145
7.3.2　高柱實(shí)驗(yàn)　148
7.3.3　標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)實(shí)驗(yàn)　148
參考文獻(xiàn)　151
第8章　充填固化過程多場耦合全域數(shù)值仿真　154
8.1　充填體固結(jié)過程多場耦合原位模擬方法　155
8.2　采場圍巖與充填體相互作用下充填體固結(jié)過程分析　157
8.2.1　圍巖粗糙度　157
8.2.2　采場幾何形狀　158
8.3　充填料制備及養(yǎng)護(hù)對充填體固結(jié)過程的影響分析　160
8.3.1　充填料配比　160
8.3.2　養(yǎng)護(hù)時(shí)間　161
8.4　采空區(qū)充填作業(yè)及擋墻排水對充填體固結(jié)過程的影響分析　163
8.4.1　充填速率　163
8.4.2　排水條件　163
參考文獻(xiàn)　165
第9章　充填固化過程多場性能監(jiān)測工程應(yīng)用　167
9.1　充填料固化過程多場性能原位監(jiān)測方法　168
9.1.1　監(jiān)測裝置　168
9.1.2　實(shí)施方式　169
9.1.3　應(yīng)用前景　171
9.2　充填料固化過程多場性能監(jiān)測半工業(yè)試驗(yàn)　172
9.2.1　監(jiān)測裝置和方法　172
9.2.2　泌水條件下相似模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析　176
9.2.3　不泌水條件下的相似模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析　180
9.2.4　泌水與不泌水條件多場性能對比研究　183
9.3　真實(shí)采場充填料固化過程原位監(jiān)測　184
9.3.1　實(shí)驗(yàn)裝置　184
9.3.2　實(shí)驗(yàn)采空區(qū)　185
9.3.3　實(shí)驗(yàn)步驟　186
9.3.4　–540水平內(nèi)應(yīng)力、孔隙水壓力演化規(guī)律　187
9.3.5　–540水平溫度演化規(guī)律　188
9.3.6　–508水平孔隙水壓力、壓應(yīng)力變化規(guī)律　189
9.3.7　不同泌水條件下孔隙水壓力對比分析　190
參考文獻(xiàn)　190
第10章　研究展望　192
10.1　金屬礦充填固化理論　192
10.2　充填固化過程性能監(jiān)測衍生的充填體強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　193
10.3　充填固化過程多場性能全域數(shù)值仿真　193
10.4　基于多場性能演化的充填體安全預(yù)警技術(shù)　194
10.5　多場性能監(jiān)測傳感器自主化和無線化　195
10.6　多場性能監(jiān)測工程化應(yīng)用推廣　195
參考文獻(xiàn)　196