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题名风积沙箱式充填体压实机理及密实度调控机制研究
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作者
王伟
张志义
赵博
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机构
新疆大学地质与矿业工程学院
新疆矿产资源绿色开发与生态修复省部共建协同创新中心
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出处
《中国矿业》
北大核心
2025年第6期194-203,共10页
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基金
国家自然科学基金地区项目资助(编号:51964042)
自治区高校科研计划自然科学青年项目资助(编号:XJEDU2018Y013)
新疆维吾尔自治区天山青年计划青年博士科技人才培养项目资助(编号:2019Q063)。
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文摘
采空区充填是控制覆岩移动的有效方式,而散状充填材料的压实度是影响充填效果的重要因素之一。本文根据西北荒漠化矿区地表缺水多沙且生态环境脆弱的特点,提出了采空区内风积沙箱式充填的煤沙置换设想,并对风积沙箱式充填体的压实机理及密实度调控机制进行了研究。首先,采集新疆准东五彩湾矿区地表风积沙试样进行了实验室三轴压缩试验,用于分析干式风积沙在柔性网箱约束下的固结特性,结果发现风积沙箱式充填体存在临界承载强度的现象,且侧向约束强度越大其临界承载强度也越大。其次,为了进一步解释上述现象发生的机理,建立了能够同时模拟网箱结构和风积沙颗粒材料的FLAC-PFC耦合数值模型,在完全复现上述物理三轴压缩试验结果的基础上,从风积沙颗粒间孔隙度和力链的微观角度划分了风积沙箱式充填体在轴向压缩过程中密实度变化的三个过程,认为风积沙箱式充填体存在临界承载强度的原因是其内部风积沙存在临界最大压实度。再次,结合井下采空区有限的充填作业空间和作业时间,提出了风积沙箱式充填体表面振动压实工艺,并通过对振动参数下的风积沙箱式充填体临界最大压实度的模拟分析,提出了最优的振动压实参数组合。最后,对不同密实度的风积沙进行了采空区充填数值模拟试验,并借此分析对于上覆岩层的支护作用,从而为风积沙箱式充填体在采空区内充填工艺提供理论参考。
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关键词
荒漠化矿区
风积沙箱式充填
FLAC-PFC数值模拟
振动压实机理
采空区充填
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Keywords
desertification mining area
aeolian sand-gabion backfill
FLAC-PFC numerical simulation
vibration compaction mechanism
gob filling
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分类号
TD32
[矿业工程—矿井建设]
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