金屬礦充填固化過程監(jiān)測理論與技術

目錄　
序
前言
第1章　緒論　1
1.1　充填采礦技術的發(fā)展歷程　2
1.1.1　國外充填技術發(fā)展歷程　3
1.1.2　國內充填技術發(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用現(xiàn)狀　7
1.3.1　金屬礦充填固化過程理論研究與應用現(xiàn)狀　7
1.3.2　金屬礦充填固化過程監(jiān)測技術研究現(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術架構　12
參考文獻　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)測裝置及實驗方法　20
2.1.1　自制充填固化過程監(jiān)測裝置　20
2.1.2　實驗材料及實驗方法　21
2.2　初始溫度對充填固化過程內部溫度的影響　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吸力的影響　25
2.5　初始溫度對充填固化過程電導率的影響　26
2.6　初始溫度對充填固化過程單軸抗壓強度的影響　27
2.7　初始溫度對充填固化行為影響機理分析　29
參考文獻　33
第3章　質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)測裝置及實驗方法　36
3.1.1　新型充填固化過程監(jiān)測裝置　36
3.1.2　實驗材料及實驗方法　39
3.2　質量濃度對充填固化過程體積含水率的影響　44
3.3　質量濃度對充填固化過程基質吸力的影響　45
3.4　質量濃度對充填固化過程電導率的影響　46
3.5　質量濃度對充填固化過程單軸抗壓強度的影響　47
3.6　質量濃度對充填固化行為影響機理分析　49
3.6.1　充填料水化產物實驗分析　50
3.6.2　充填體孔隙結構實驗分析　55
參考文獻　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驗方法　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吸力的影響　66
4.4　灰砂比對充填固化過程電導率的影響　68
4.5　灰砂比對充填固化過程單軸抗壓強度的影響　69
4.5.1　充填體單軸抗壓強度隨養(yǎng)護時間的變化規(guī)律　69
4.5.2　充填體單軸抗壓強度隨灰砂比變化規(guī)律　70
4.5.3　充填體單軸抗壓強度與養(yǎng)護時間關系分析　70
4.6　灰砂比對充填固化行為的影響機理分析　71
參考文獻　77
第5章　充填固化過程多場性能同時演繹關聯(lián)機制　79
5.1　充填料水-力學性能關聯(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-力學性能　80
5.1.3　不同質量濃度條件下充填料水-力學性能　81
5.1.4　不同灰砂比條件下充填料水-力學性能　83
5.2　充填料水-化學反應-力學關聯(lián)性分析　84
5.2.1　充填料水化-硬化機理　84
5.2.2　初始溫度條件下充填料水化反應速率與體積含水率關系　87
5.2.3　不同質量濃度條件下充填料水化反應速率與體積含水率的關系　90
5.2.4　不同灰砂比條件下充填料水化反應速率與體積含水率的關系　91
5.3　充填料熱-化學反應-力學性能關聯(lián)性分析　94
5.3.1　溫度效應下水化反應動力學　94
5.3.2　初溫效應下充填料水化度-凝結模型　96
5.4　充填料熱-水-力-化多場性能同時演繹關聯(lián)機制　99
5.4.1　初溫效應下充填料多場性能關聯(lián)機制　99
5.4.2　質量濃度影響下充填料多場性能關聯(lián)機制　102
5.4.3　灰砂比影響下充填料多場性能關聯(lián)機制　104
參考文獻　106
第6章　基于固化性能監(jiān)測的充填體強度協(xié)同表征　107
6.1　充填體強度與基質吸力的關系　107
6.1.1　不同初始溫度條件下基質吸力與強度的關系　107
6.1.2　不同料漿濃度條件下基質吸力與強度的關系　110
6.1.3　不同灰砂比條件下基質吸力與強度的關系　112
6.1.4　無影響因素限制條件下基質吸力與強度關系　115
6.2　充填體強度與體積含水率的關系　116
6.2.1　不同初始溫度條件下體積含水率與強度的關系　116
6.2.2　不同料漿濃度條件下體積含水率與強度關系　117
6.2.3　不同灰砂比條件下體積含水率與強度關系　120
6.3　充填體強度與電導率的關系　121
6.3.1　不同初始溫度條件下電導率與強度的關系　121
6.3.2　不同料漿濃度條件下電導率與強度的關系　123
6.3.3　不同灰砂比條件下電導率與強度的關系　125
6.4　多場性能對充填體強度的協(xié)同表征　127
6.4.1　不同初始溫度條件下充填體強度的協(xié)同表征　127
6.4.2　不同料漿濃度條件下充填體強度的協(xié)同表征　128
6.4.3　不同灰砂比條件下充填體強度的協(xié)同表征　129
參考文獻　130
第7章　充填固化過程熱-水-力-化耦合固結模型　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-化全耦合固結模型　142
7.3　模型驗證　144
7.3.1　應力和動態(tài)熱載荷作用下充填固化的固結行為　145
7.3.2　高柱實驗　148
7.3.3　標準固結實驗　148
參考文獻　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)護對充填體固結過程的影響分析　160
8.3.1　充填料配比　160
8.3.2　養(yǎng)護時間　161
8.4　采空區(qū)充填作業(yè)及擋墻排水對充填體固結過程的影響分析　163
8.4.1　充填速率　163
8.4.2　排水條件　163
參考文獻　165
第9章　充填固化過程多場性能監(jiān)測工程應用　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　實施方式　169
9.1.3　應用前景　171
9.2　充填料固化過程多場性能監(jiān)測半工業(yè)試驗　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驗結果及分析　176
9.2.3　不泌水條件下的相似模擬實驗結果及分析　180
9.2.4　泌水與不泌水條件多場性能對比研究　183
9.3　真實采場充填料固化過程原位監(jiān)測　184
9.3.1　實驗裝置　184
9.3.2　實驗采空區(qū)　185
9.3.3　實驗步驟　186
9.3.4　–540水平內應力、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　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)測衍生的充填體強度設計準則　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警技術　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)測工程化應用推廣　195
參考文獻　196