礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)

前言

自1994年《礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)》一書出版以來的十幾年中，關(guān)于礦山充填的現(xiàn)場實踐和理論研究均有了較大進展。由于保護環(huán)境、保護資源以及礦產(chǎn)資源綜合利用的需要，充填采礦法的使用范圍正在進一步擴大。本次修訂《礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)》，主要出于兩點考慮：一是充分反映近十幾年來礦山充填力學(xué)研究與實踐的新進展；二是使本書更適合用作采礦工程專業(yè)碩士研究生或本科高年級學(xué)生的專業(yè)課教材。與第1版相比較，本次修訂的重點是增加了一些內(nèi)容，主要包括礦山無廢開采對充填技術(shù)的要求，計算流體力學(xué)在礦山充填中的應(yīng)用，充填系統(tǒng)可靠性研究，深部礦床充填法開采的安全問題等。至于其他方面的內(nèi)容，基本上是在保留第1版框架的基礎(chǔ)上適當增加了一些新的研究進展。另外，也更正了第1版中的個別印刷錯誤。在編寫過程中，引用了許多專家、學(xué)者和礦山現(xiàn)場工程技術(shù)人員的最新研究成果，在此深表感謝。作者的同事楊鵬、呂文生、吳愛祥、胡乃聯(lián)、李克慶、張?zhí)鸬?，以及作者的多位博士生如陳長杰、陳清運、王文瀟、陳海燕、董憲偉、吳迪、陳一洲等，提供了各種幫助。由于水平所限，書中不足之處，誠請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)(第2版)》系統(tǒng)闡述了充填采礦法所涉及的各種力學(xué)問題，其重點是充填體支護采場圍巖的力學(xué)作用機理研究，同時還總結(jié)了最近十幾年來礦山充填力學(xué)領(lǐng)域的國內(nèi)外主要科研成就和理論研究進展。《礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)(第2版)》的基本內(nèi)容是：充填材料的力學(xué)特性所涉及的散體介質(zhì)力學(xué)問題；充填材料的管道輸送所涉及的流體力學(xué)問題，特別是高濃度條件下的流變力學(xué)問題；充填體支撐地下巖層壓力、維護采場穩(wěn)定所涉及的充填力學(xué)問題，包括各種研究方法和各種充填材料的支護力學(xué)機理等。　　《礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)(第2版)》可作為采礦工程專業(yè)碩士研究生或本科高年級學(xué)生的教材，同時也可供礦山設(shè)計、研究人員以及從事現(xiàn)場生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1 緒論1．1 充填采礦法的使用現(xiàn)狀和研究進展1．2 充填采礦法的發(fā)展趨向1．2．1 無間柱連續(xù)采礦方案1．2．2 大規(guī)模的機械化盤區(qū)開采1．2．3 充填采礦法與空場采礦法或崩落采礦法聯(lián)合開采1．2．4 全尾砂膏體膠結(jié)充填技術(shù)1．3 礦山無廢開采對充填技術(shù)的要求1．3．1 張馬屯鐵礦無廢開采綜合技術(shù)1．3．2 南京鉛鋅銀礦無廢開采技術(shù)1．4 充填力學(xué)問題1．4．1 充填材料力學(xué)特性研究1．4．2 各種添加劑對充填材料力學(xué)特性的影響1．4．3 充填料管道水力輸送流體力學(xué)研究1．4．4 充填法采場穩(wěn)定的巖土力學(xué)研究參考文獻2 充填材料散體介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)2．1 充填材料的分類2．1．1 充填材料按粒級的分類2．1．2 充填材料按力學(xué)性能的分類2．2 充填材料的物理力學(xué)性能2．2．1 充填材料的密度和堆密度2．2．2 充填材料的孔隙率和孔隙比2．2．3 充填材料的滲透系數(shù)2．2．4 充填材料的顆粒分級2．2．5 充填材料的壓縮特性2．2．6 非膠結(jié)充填料的強度特性2．2．7 膠結(jié)充填材料的強度特性2．3 膠結(jié)脫泥尾砂充填材料的優(yōu)化2．4 充填材料散體介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)2．4．1 基本概念2．4．2 散體介質(zhì)力學(xué)的狀態(tài)方程2．4．3 平面靜力學(xué)問題2．4．4 可壓縮性散體介質(zhì)參考文獻3 充填料漿輸送流變力學(xué)基礎(chǔ)3．1 充填材料的輸送方法3．1．1 塊石充填料干式輸送3．1．2 干充填料風力輸送3．1．3 拋擲充填3．1．4 脫泥尾砂充填料水力輸送3．1．5 全尾砂膏體充填料泵壓輸送3．2 兩相流流體力學(xué)問題3．2．1 固體顆粒的沉降3．2．2 伯努利方程3．2．3 流動阻力計算3．2．4 臨界流速計算3．3 膏體流變力學(xué)問題3．3．1 膏體充填料的基本特征3．3．2 膏體充填料的流變力學(xué)模型3．3．3 膏體充填料流變參數(shù)的實驗室測定3．3．4 膏體充填料輸送阻力的計算與測定3．4 計算流體力學(xué)在充填料漿管道輸送研究中的應(yīng)用3．4．1 概述3．4．2 CFD基本模型及格子法理論3．4．3 CFD軟件及應(yīng)用現(xiàn)狀3．4．4 計算流體力學(xué)在充填中的應(yīng)用舉例3．5 膏體充填系統(tǒng)可靠性研究3．5．1 金川膏體充填系統(tǒng)的組成3．5．2 金川膏體充填系統(tǒng)的邏輯分析3．5．3 金川膏體充填系統(tǒng)基于可靠度條件的系統(tǒng)分析3．5．4 金川膏體充填系統(tǒng)可靠度分析參考文獻4 充填法采場穩(wěn)定性的評估方法4．1 地下采場穩(wěn)定性的幾種評估方法4．1．1 馬修斯(Mathews)經(jīng)驗方法4．1．2 采場巖體指標方法4．1．3 巖體工程分類法4．1．4 模糊數(shù)學(xué)綜合評判法4．2 地下采場穩(wěn)定性的能量平衡原理4．3 灰色系統(tǒng)理論在地下采場穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用4．3．1 灰色相關(guān)分析4．3．2 灰色模型及灰色預(yù)測4．3．3 采場穩(wěn)定的灰色局勢決策4．4 使用充填方法維護礦山整體穩(wěn)定的一般原則4．4．1 采場圍巖應(yīng)力環(huán)境的改善4．4．2 涉及礦山整體性穩(wěn)定的關(guān)鍵部位的局部加固方法4．5 深部礦床充填法開采的礦山安全問題4．5．1 金川公司二礦深部礦體大面積無礦柱充填法開采4．5．2 冬瓜山銅礦深部礦體“階段空場嗣后充填法”開采參考文獻5 充填體支護采場圍巖的力學(xué)作用機理5．1 充填法采場圍巖的力學(xué)響應(yīng)特性5．2 充填體支護采場圍巖力學(xué)作用機理的研究方法5．2．1 實驗室模型試驗5．2．2 數(shù)值模擬方法5．2．3 現(xiàn)場實測方法5．3 干式充填的支護作用機理5．3．1 干式充填料的承載力學(xué)特性5．3．2 干式充填料與采場圍巖或礦柱之間的相互力學(xué)作用5．4 水砂充填的支護作用機理5．4．1 水砂充填材料的承載力學(xué)特性5．4．2 充填體與采場圍巖相互作用的理論分析5．4．3 回采工藝對水砂充填支護作用的影響5．4．4 礦山實例5．5 膠結(jié)充填體的所需強度設(shè)計5．5．1 礦山實際使用的膠結(jié)充填體的設(shè)計強度5．5．2 確定膠結(jié)充填體所需強度的方法5．5．3 下向進路式充填法膠結(jié)充填體的所需強度參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：在充填料輸送方面，最引人注目的研究成果是全尾砂膏體充填料泵壓輸送技術(shù)。關(guān)于這一技術(shù)，將在隨后的有關(guān)章節(jié)中作進一步的介紹和討論。在充填法采場生產(chǎn)方面，針對礦體和圍巖的不穩(wěn)固程度，廣泛研究使用了長錨索預(yù)支護、注漿預(yù)加固、錨桿護頂以及光面爆破等施工技術(shù)。當采場用非膠結(jié)尾砂充填時，為方便礦柱的回收，一些礦山試驗成功了掛柔性擋料簾、用塊石砌隔離墻等工藝；國外一些礦山還進行了非膠結(jié)充填料的冰凍及注漿固結(jié)等試驗，以形成一定寬度的整體性隔離墻。關(guān)于充填采礦法一些理論方面的研究課題及其進展，將在1．4節(jié)中提及。1．2充填采礦法的發(fā)展趨向在可以預(yù)見的將來一段時期內(nèi)，地下采礦方法變革的總趨向是：把礦房、礦柱回采和采空區(qū)處理作為一個整體予以考慮，有步驟地全面回采，既減少礦石的損失貧化，又消除采空區(qū)隱患。同時，改革采礦方法結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)機械化的強化開采，降低開采成本并提高勞動生產(chǎn)率。因此，充填采礦法是21世紀的最主要的采礦方法之一。可以認為，對于我國大中型地下礦山來說，充填采礦法的發(fā)展趨向在目前主要集中在下述幾個方面。1．2．1無間柱連續(xù)采礦方案在中段上實現(xiàn)無間柱連續(xù)采礦，被認為是金屬礦床地下開采技術(shù)的一個重大進展，主要表現(xiàn)在：（1）可解決長期以來因礦柱回采滯后給生產(chǎn)帶來的被動，造成國家資源大量損失、礦山效益受到嚴重影響的問題；（2）回采時工作面的連續(xù)推進，有利于實現(xiàn)井下采礦作業(yè)的集中，為提高采礦強度和井下工人勞動生產(chǎn)率創(chuàng)造條件；（3）連續(xù)回采時，強采、強出、強充，圍巖暴露時間較短，有利于采場地區(qū)控制，對于圍巖穩(wěn)固性差、特別是地壓較大的深部礦床開采，將是一種有效的開采方式；（4）連續(xù)回采將推動地下金屬礦山作業(yè)機械化、工藝連續(xù)化、生產(chǎn)集中化和管理科學(xué)化的進程，促進礦山現(xiàn)代化。

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《礦山充填力學(xué)基礎(chǔ)(第2版)》：高等學(xué)校規(guī)劃教材

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