酸碱淋溶对尾矿砂含水率和重金属含量的影响

为研究酸碱溶液对尾矿砂含水率和重金属含量的影响,采用室内土柱动态淋溶的方法,对采自阜新同乃矿尾矿坝的尾矿进行实验,测得不同pH溶液动态淋溶后的尾矿砂含水率,并应用火焰原子吸收光谱法,测出尾矿砂中6种重金属元素在淋溶后的含量,结果表明:①经酸碱溶液淋溶后尾矿砂土体的含水率出现增加的现象;②淋溶液pH从4增加到7时,Cu和Cr的含量逐渐减少,淋溶液pH从7增加到10时,Cu和Cr的含量逐渐增加;相反Mn和Ni的含量先随pH的增加而增加,在pH大于8和8.5左右开始降低;Fe含量出现略微减少的趋势;Cd含量在淋溶液pH 4～6.5范围内逐渐增加,而后含量降低。文中淋溶液选择的是酸碱溶液而不是纯净水,所以用此结果描述尾矿库的环境和安全情况更具有实际意义。     

降雨条件下急倾斜煤层开采的仿真分析

基于多孔介质流体力学、高等土力学等理论,考虑降雨对急倾斜煤层开采的影响,建立降雨条件下急倾斜煤层开采的流固耦合模型,采用FLAC3D有限差分软件进行数值模拟。通过数值模拟,对降雨条件下急倾斜煤层顶底板附近雨水渗流以及产生的围岩变形进行深入分析,得出不同开采时步下围岩的位移情况,通过与未降雨时围岩变形的对比,得出降雨入渗导致围岩变形加剧的结论。在此基础上,提出了降雨条件下近地表急倾斜煤层围岩在开采过程中的变形情况,为安全开采与防护提供了理论基础和定理依据。     

三向加载下粒径级配对矸石压缩特性的影响

为研究粒径级配对矸石充填材料压缩性能的影响,优化充填开采的工程效果,利用自主研制的矸石三向加载系统,对16种不同粒径级配矸石充填材料进行三向加载试验,分析不同围压条件下各粒径级配矸石轴向压缩变形特征,揭示粒径级配对三向加载下矸石充填材料变形特性的影响规律.研究结果表明,不同级配矸石三向加载压缩曲线均可较好的拟合为二次函数,且各拟合参数均可由含围压的一次函数描述,三向加载条件下矸石抵抗变形能力从大到小依次为连续级配矸石、不连续级配矸石、单粒径级配矸石,单粒径级配矸石中0～10 mm粒径,不连续级配矸石中细料含量40%和连续级配矸石中实验指数0.5的矸石压缩性能较良好.     

铁尾矿库无土植被护坡力学加固效应分析

针对铁尾矿库水土流失和库区生态环境的修复问题,通过开展水力侵蚀室内试验,研究了高羊茅、星星草、野牛草和裸坡4种工况下尾矿库边坡的径流模数时变规律、侵蚀模数时变规律、入渗与植被截流率和植被全截流规律。通过开展根-尾矿砂复合体的室内直剪试验,研究在不同含根量和不同生长时间的情况下野牛草根-尾矿砂复合体黏聚力和内摩擦角的变化规律,分析野牛草根系含量和生长时间对铁尾矿砂抗剪强度的影响,进而分析野牛草根系含量和生长时间对铁尾矿砂抗侵蚀能力的影响。确定了提高铁尾矿砂抗剪强度和边坡抗侵蚀能力的最佳含根量及根系最佳生长时间。结果表明:野牛草是铁尾矿库无土植被护坡工程中的优选草种,野牛草根作为铁尾矿砂的加筋材料能够明显提高尾矿砂的抗剪强度和边坡的抗侵蚀能力;根-尾矿砂复合体的黏聚力随根系的生长时间和含根量的增加先逐渐增大,后逐渐减小,但均高于未加野牛草根时的黏聚力;野牛草的最优生长时间为3个月、最优含根量为0.20%,野牛草根系的生长时间和含根量对铁尾矿砂内摩擦角的影响很小。     

大安山矿倾斜近距离煤层群上行开采可行性研究

 针对大安山煤矿煤层群上行开采回采巷道围岩控制、开采滞后、水平接替困难及单一工作面回采率不高等实际问题,分别运用理论推导和数值模拟分析方法对倾斜近距离煤层群上行开采的顶板运移及矿山压力变化规律进行了研究演算.为确定大安山矿煤层群开采顺序,根据大安山具体地质条件并结合现场实践对大安山煤矿各煤层进行分析,运用数值模拟分析的方法进行模拟研究.分析结果表明,煤层间的间距对能否采用上行开采具有决定性作用,模拟结果显示当依次开采3、4、5号煤层后,5号煤层顶板剪切破坏高度为18m,远小于6号与5号的间距35.98m.因此,大安山煤矿近距离煤层群采用上行式开采是可行的,结合现有开采技术条件,最终确定采用先对3、4、5、6号煤层进行上行开采,然后开采2号煤层的开采方案.     

温度及硫酸盐溶液对长石溶解度影响的数值模拟

为了研究温度及硫酸盐溶液对长石溶解度影响,应用由美国地调所(USGS)开发的PHREEQC软件,对无CO2分压(CO2分压为0 MPa)和开放状态(CO2分压为10-4.5 MPa)下钠长石、钾长石和钙长石在不同温度、不同浓度的MgSO4溶液和Na2SO4溶液中达到溶解平衡时的溶解度进行数值模拟,结果表明:钠长石、钾长石、钙长石在纯水中的溶解度随着温度的升高均出现增大的趋势;在25℃且无CO2分压情况下,3种长石的溶解度均出现随着Na2SO4、MgSO4溶液浓度的增加而降低的情况;在不同CO2分压情况下,在相同浓度的硫酸盐溶液中长石的溶解度随着温度的升高而增大;Na2SO4溶液对钾长石和钙长石的侵蚀作用要比对钠长石的侵蚀严重;温度对长石溶解度的影响大于硫酸盐溶液对长石溶解度的影响。     

浑水入渗作用下尾矿砂渗透规律试验研究

通过自制的多功能浑水渗透试验装置,配置浓度为0%、10%、20%、30%、40%的浑水做砂柱入渗对比试验,模拟浑水入渗过程中累积入渗量、渗透系数与孔隙度等的变化情况。实验结果表明,浑水浓度在入渗过程中对尾矿砂的物性参数具有显著的影响,浓度越大,浑水中固体颗粒沉积得越快,入渗后砂柱的渗透系数和孔隙度越小。在浑水入渗的初始阶段,粗颗粒的沉积滞留起主要作用,随着入渗时间的增长,细颗粒的入渗和滞留对参数影响变大。研究结果对尾矿坝的设计和渗流分析具有一定的参考价值。     

冻融循环次数和含水率对尾细砂力学性质的影响研究

为研究冻融循环次数和含水率对尾细砂力学性质的影响,利用GDH-2005B型高低温试验箱对尾矿砂试样进行冻融循环,并通过FST-200型应变控制式三轴剪力仪开展五种冻融循环次数(1次、3次、5次、7次、9次)和五种含水率(11%、13%、15%、17%、19%)尾矿砂试样常规三轴试验。研究表明:(1)相同含水率时,随着冻融循环次数的增大,变形模量逐渐减小,内聚力和内摩擦角均呈现降低的趋势;经历9次冻融循环后,内聚力降低至17.4kPa,内摩擦角降为14.82°。(2)相同冻融循环次数条件下,随着含水率的增大,尾矿砂的峰值应力降低,对应峰值应变增大;围压100kPa时,含水率19%的尾矿砂在经历9次冻融循环后应变为18.21%,应力为139.37kPa;各冻融循环次数下的尾矿砂抗压强度均呈现下降的趋势,内聚力和内摩擦角均随着含水率的增大而减小。研究成果可为尾矿砂物理力学性质理论的丰富以及尾矿砂相关工程的安全运营提供参考。     

生活垃圾腐殖土的固结特性试验

垃圾腐殖土回填可行性对于垃圾填埋场矿化后的资源化具有重要意义。以典型垃圾腐殖土为试验材料,开展了不同压实度下腐殖土的固结特性以及回弹特性试验。试验结果表明：腐殖土压缩系数在0.07～1.45 MPa^-1,压缩模量在1.85～32.32 MPa,压缩指数在0.39～0.50,当腐殖土的压实度达到90%以上时,属于中高压缩性土;回弹模量在50～60 MPa,回弹指数在0.021～0.027,卸载-再加载应力变化过程对腐殖土的压缩性影响较小,并且回弹后的固结过程和固结规律基本不变;腐殖土的固结速率与常规土体的固结速率具有相似性。以上研究结果对腐殖土原位回填提供了关键理论和数据支撑。