尾矿砂钢纤维喷射混凝土在铁矿巷道中的研究

发布时间：2020-07-23 11:42

【摘要】：为了解决铁矿巷道开采过程中采用尾矿砂钢纤维喷射混凝土作为巷道衬砌的应用问题,以尾矿砂取代天然河砂作为细骨料配制钢纤维喷射混凝土,并对不同钢纤维掺量的喷射混凝土进行了一系列力学性能试验,主要研究粉煤灰、硅粉、钢纤维掺量对复合材料的基本力学性能的影响和尾矿砂钢纤维喷射混凝土衬砌的最佳厚度。本文通过抗压、劈裂抗拉、轴心抗压强度、韧性试验、抗渗试验对尾矿砂钢纤维喷射混凝土复合材料进行试验研究,将研究获取的力学参数(密度、弹性模量、渗透系数等)应用于数值模拟中,通过数值模拟的方法获取最佳喷射厚度,并进行最佳厚度下的考虑流固耦合的巷道稳定性分析。主要完成的研究如下:(1)尾矿砂钢纤维喷射混凝土配合比设计。利用现有大量试验研究,结合实际工程混凝土强度以及工作性能要求,在规范指导下试配尾矿砂钢纤维混凝土配合比。(2)基本力学性能试验和弯曲韧性试验(在最优配比下完成渗透系数的测定),分析粉煤灰、硅粉、钢纤维掺量等因素对混凝土的力学性能的影响,提出适合于巷道衬砌的尾矿砂钢纤维喷混凝土力学特性控制指标。作为巷道支护结构的最重要体系,混凝土支护需要足够的韧性以及抗裂强度,在弯曲韧性试验中,分析粉煤灰、钢纤维掺量等因素对混凝土的弯曲韧性性能的影响,同时在各项强度最优的混凝土配比下,制作抗渗试验试件,获取尾矿砂钢纤维喷射混凝土的渗透系数。(3)采用ANSYS对铁矿软弱岩层进行数值模拟分析,利用APDL语言设计程序,探讨了最佳衬砌厚度,通过分析获得了尾矿砂钢纤维喷射混凝土的合理喷层厚度为12cm。(4)为更加真实的反应巷道开挖过程中出现的渗流问题,基于Biot扩展理论,建立流固耦合的渗流模型,研究巷道长期固结规律,孔隙水压力的分布和消散规律,以及位移场变化规律。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD353
【图文】：

ate M Campbell 等（2015 年）通过一系列调查研究了含铁元素的铀尾矿的程，并做了相关地质调查，提出了具有实际环保意义的补救措施[12]。drien Déjeant 等（2016 年）调查了 1978 年 COMINAK 矿（尼日尔）的尾物种形态的演变情况。采用多尺度方法，将 ICP-MS 块体岩石的高分辨行分析，得到了 X 射线衍射图，通过扫描电子显微镜，得到聚焦离子束镜和 X 射线吸收近边光谱。矿物学分析表明，在尾矿储存过程中，一些括残留的铀和钴）会发生变化和溶解。铀和其他污染物的迁移取决于次质的化学稳定性（溶解和解吸过程）。铀在二硫化铀酰硫酸盐和磷酸盐形状态，并且在矿物表面（例如粘土矿物）上吸附复合物。尤其是，不溶的存量随时间增加，从而有助于铀的长期稳定[13]。尾矿砂混凝土在国内外的研究现状产资源的开采和矿石冶炼过程中常常向环境中排放大量的尾矿砂、废石，其中尾矿砂对生态环境的危害十分严重，如图 1.1 所示。

10G40 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 40 1.210G40 209 427.5 0 47.5 0 943.8 772.2 40 1.410G40 209 380 47.5 47.5 0 943.8 772.2 40 1.210G40 209 285 142.5 47.5 0 943.8 772.2 40 1.3S0G40 209 380 95 0 0 943.8 772.2 40 1 S5G40 209 356.25 95 23.5 0 943.8 772.2 40 1.115G40 209 308.75 95 71.25 0 943.8 772.2 40 1.510G20 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 20 1.210G30 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 30 1.210G50 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 50 1.2标号含义：N 为天然砂，W 为尾矿砂，F 为粉煤灰，S 为硅粉，G 为44F20S10G40 中 44、20、10 为对应材料的质量百分比，40 为 1m3混。

图 2.2 大板模具Fig. 2.2 Slab sketch喷射尾矿砂钢纤维混凝土，先将物料喷射，盖上保鲜膜（完全覆盖）进行初步养护土大板移入室内进行标准养护，制作过程准养护条件下养护 7d（天），进行切割成上一层石蜡和少许松香，防止砂浆中的水表 2.7 大板模具以及试件加工规格b. 2.7 Slab mold and specimen processing specificat试验项目 试验立方体抗压强度 劈裂抗拉轻度

【参考文献】

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本文编号：2767277