摘要：以改善矿石破碎效率和能耗为目的,采用微波照射与霍普金森压杆(SHPB)相结合的试验方法,开展不同微波参数照射前、后磁铁矿石动力学性能及破碎特征研究,对比分析其宏观力学性能与微观结构特征,揭示微波弱化磁铁矿石力学性能的作用机制。结果表明:微波照射功率比照射时间对磁铁矿石的动力学性能的影响更为显著,只有当功率达到一定程度时,照射时间的影响才逐渐显著;随着照射功率的逐渐增大,磁铁矿石试样内部结构的损伤经历原有裂纹扩展、沿晶破裂及沿晶破裂伴随穿晶破裂3个阶段;应力﹣应变曲线弹性阶段的斜率逐渐变小,历时变短,屈服变形阶段逐渐变长,峰后阶段分别呈应变回弹、应力跌落及峰后塑性3种现象;微波对试样的P波波速和强度的弱化影响逐步显著;磁铁矿石试样经历拉伸破坏和拉伸剪切破坏2个阶段。分析认为微波对磁铁矿石力学性能的弱化主要是因为矿石中不同矿物晶粒对微波的敏感性不同而出现差异膨胀形成温度应力,最终导致试样内部发生沿晶体边界发生拉裂或晶体自身沿其内部缺陷发生破裂。因此,在利用微波辅助破岩时,需根据岩石的矿物组成、各矿物的升温特性及破碎块度要求设计微波加热参数,以提高微波辅助冲击破岩的能量利用率和破岩效率。

摘要：为掌握冲击作用下磁铁矿石破碎能耗特征,采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,设计不同冲击气压对磁铁矿石试件进行冲击压缩试验,分析试验中磁铁矿石破碎能耗特征。结果表明,试验中能量形式及分布规律为:透射能>吸收能>反射能;磁铁矿石吸能效率随着入射能的增加呈先增加后稳定的变化趋势,其最大值为39.5%;除吸收能之外,当入射能小于180 J时,随着入射能的增加,透射能占总入射能的百分比逐渐减小,反射能占总入射能的百分比逐渐增大但增长率较小,能量主要以透射形式耗散,当入射能大于180 J时,随着入射能的增加,透射能和反射能分别占总入射能的百分比基本不变,能量主要以透射和反射的形式耗散;试件破碎形态随入射能的增加分别呈柱状、柱状与针状混合、细小针状、碎屑粉末,当入射能为180 J时,碎块平均粒径为15~18 mm;磁铁矿石试件破碎耗能密度随入射能的增加呈线性增长,破碎耗能密度越大,试件破碎程度越剧烈,碎块平均粒径随破碎耗能密度增大而逐渐减小。

摘要：为给庙沟铁矿露天转地下开采设计提供最优的爆破参数,结合矿山设计的具体情况,在选定爆破抵抗线长度为1.8 m的基础上,以孔底距为主要参数,对地下开采无底柱分段崩落法的爆破参数设计了4个方案。对设计的4个中深孔爆破方案分别进行了数值模拟计算和爆破效果的综合评价分析。数值模拟结果表明,4个方案的爆破有效应力均能达到矿岩破碎的效果,孔底距长度对爆破有效应力值没有显著影响。以炸药成本、采幅、适宜块度率为评价爆破效果的主要因素,通过模糊综合评价,得出矿山的最优爆破参数是孔底距为2.52 m,为矿山的施工提供了数据依据。

摘要：为模拟研究充填采场围岩破裂演变机理,设计了充填体与围岩组合模型,采用RLW-3000微机控制剪切蠕变试验机对不同种类岩石模型试样进行了不同侧压力条件下的循环加卸载试验;通过VIC-3D非接触全场应变系统同步监测模型试样损伤破坏过程,基于试验过程中应变场的演变,对组合模型破裂机理进行了分析。研究表明:充填体能够增强围岩的完整性及强度;组合模型的破裂经历了一个扩容的过程;不同侧压下循环加卸载应力-应变曲线形成多塑性滞回环,岩性越软滞回现象越显著;应变场在低循环荷载时近似均匀场,高荷载时在加载非均匀场与卸载均匀场之间变换,渐呈应变局部化特征;张拉应变区首先出现在强度比较低的充填体区域,并随荷载增大逐渐向两侧的围岩移动,充填体与围岩变形具有时空非同步性与破坏形式差异;不同种类围岩破坏形式不同,强度较低的呈剪切破坏,强度较高的则为拉伸破坏。结果表明场应变演变可较好地表征充填采场围岩破裂过程。

摘要：根据充填矿山实际,设计了充填体与围岩的组合模型。以德国Image IR8325红外成像系统和美国VIC-3D非接触全场应变测量系统为监测手段,对不同条件下的模型进行了剪切破裂试验,并对剪切破裂过程中模型的变形特征和红外辐射变化特征进行了研究。结果表明:在一定范围内,随着灰砂比的减小,充填体AIRT变化幅度越来越小。随着法向应力的增加,所选区域AIRT增加幅度越来越小,剪切过程中更不容易形成剪胀效应而造成AIRT多次的下降。围岩AIRT与充填体AIRT曲线的在临近应力峰值之前的小幅下降,以及模型的红外热像图中温度异常点的出现都可以作为判别组合模型破裂的前兆;法向应力的影响大于灰砂比的影响。在一定范围内,随着灰砂比的增加,剪切力的最大值呈逐渐增大的趋势。法向应力越大,剪切破裂峰值应力越大,V场位移也越大,破坏后的残余强度则越高。模型的破坏模式多呈现雁形剪切破裂,孔洞两侧围岩是应力最薄弱区域。

摘要：鲁地铁矿矿岩体解理裂隙发育,胶结程度差,岩体破碎,属于极不稳定矿体,开采过程中经常出现冒顶、片帮现象,开采效率低。针对该矿山这些不利情况,通过现场勘察、室内试验及数值模拟等手段,对鲁地铁矿工程地质条件及开采技术条件进行了详细研究,并有针对性提出了"采用半光爆掘进技术控制巷道成型,超前长锚杆主动支护控制顶板,纤维混凝土喷浆支护控制进路围岩,同时采用上向进路充填不接顶技术"的新方案。新设计方案在鲁地铁矿190 m分段2073和2074采场进行了现场试验,每个分段垂直高度上由3次接顶充填变为1次接顶充填,每个分段减少了2次接顶充填的工作,施工难度大大降低,施工工序得到简化,安全性好,采矿效率提高了50%,取得了良好的技术经济效果。

摘要：以不同种类围岩与充填体构成的组合模型为研究对象,采用RLW-3000微机控制剪切蠕变试验机对组合模型进行循环加卸载,设置了3种不同侧压力,研究了组合模型在循环加卸载过程中的声发射特征及破裂特性。试验结果表明:在循环上限应力值较小时组合模型声发射表现为Kaiser效应,AE事件率曲线能够很好地描述组合模型内部损伤演化的特征,AE事件率峰值不断增大代表着组合模型内部裂隙逐渐发育;随着循环次数的增加,荷载值较大时表现为Felicity效应,组合模型的Felicity比随循环次数的变化均呈现下降趋势,表现出记忆超前性能;声发射活动的活跃期对应着组合模型宏观裂隙的形成阶段;玄武岩组合模型的最大AE事件能量值比大理岩和花岗岩组合模型的最大能量值大的多,成数量级的关系;AE事件能量值的大幅上升变化可以预示组合模型的破坏。

摘要：三山岛金矿为了保证矿山近海矿体开采的稳定性和资源的回收率,设计在-165 m中段施工人工假底。通过建立力学模型,应用弹性力学理论对人工假底的失稳机理进行分析,然后应用数值模拟方法对不同厚度的人工假底下开采进路的稳定性进行分析。通过计算分析不同厚度人工假底下开采进路顶板的应力、位移变化特征,得出不同厚度人工假底的稳定情况。结果表明:厚度为0.4 m和0.5 m的人工假底拉应力超出其抗拉强度的分布区域在进路宽度方向上分别占80%和26.7%,最大拉应力分布在假底中部,假底的垂直位移呈不均匀沉降,且假底厚度越小,不均性越大;厚度为0.6 m的人工假底拉应力均未超出假底抗拉强度,且位移沉降均匀,整体稳定性较好,但施工成本较高。因此,建议人工假底厚度为0.5 m。将优化结果应用于工程实践,结果表明该参数安全经济合理。

摘要：根据矿山开采状况设计了三种不同采场规格尺寸的充填体围岩耦合体模型,采用双轴试验机、拟真三轴装置结合声发射系统对耦合体进行了三轴加载下的破裂演化监测,研究了耦合体破裂过程声发射特征。结果表明:AE事件率和AE能量在塑性阶段前处于“平静期”,塑性阶段出现突增现象,突增现象可作为应力峰值附近宏观破裂预警;AE事件率峰值、AE能量峰值随着侧压增加推迟产生,耦合体稳定性随着侧压增加逐渐增强。AE事件率峰值、AE能量峰值随着规格尺寸的增加则与之相反;AE能量峰值随着侧压增加逐渐增大,随着规格尺寸增加逐渐减小。AE能量预警阶段突增值随着侧压增加逐渐降低,随着规格尺寸增加逐渐增大;Kaiser效应出现在耦合体应力峰值的70%~85%范围内,Kaiser效应点对耦合体塑性阶段宏观破裂具有一定的预警作用。研究结果有望为充填体与围岩作用机理研究提供参考。