【摘要】：礦山地表塌陷、固體廢棄物嚴(yán)重破壞環(huán)境是我國金屬礦山面臨的重大災(zāi)害,已成為社會的兩大公害。尾礦膏體地表堆存及充填技術(shù)的大規(guī)模成功應(yīng)用給地表塌陷區(qū)的處置帶來了希望,將固體廢棄物制備成膏體,輸送至塌陷區(qū)回填,可實(shí)現(xiàn)固體廢棄物及塌陷區(qū)兩大公害的一體化治理。論文以銅坑礦地表活動塌陷區(qū)膏體處置工程為背景展開研究,主要研究內(nèi)容如下：(1)分析了銅坑礦地表塌陷區(qū)孕育及致災(zāi)影響因素,建立了銅坑礦地表塌陷災(zāi)害鏈?zhǔn)綔p災(zāi)模型,得到了塌陷區(qū)處置體的強(qiáng)度特性、滲透-崩解特性,以及回填后處置體的協(xié)調(diào)變形特性是塌陷區(qū)膏體處置需解決的關(guān)鍵問題。(2)開展了人工復(fù)合寬粒級散體處置體顆粒群組結(jié)構(gòu)特性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了處置體的細(xì)粒效應(yīng),探明了處置體特征參數(shù)與廢石摻量的變化規(guī)律,確定了處置體廢石摻量范圍；基于改進(jìn)的小型直剪實(shí)驗(yàn)裝置,成功開展了處置體流動性、抗剪強(qiáng)度影響因素實(shí)驗(yàn),探明了處置體物料特征對黏聚力c、內(nèi)摩擦角p、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響作用規(guī)律,揭示了處置體的黏著摩擦強(qiáng)度機(jī)制。(3)開展了塌陷區(qū)處置體CT動態(tài)實(shí)時加載實(shí)驗(yàn),得到了不同廢石摻量、水泥添加量條件下處置體動態(tài)破裂過程的實(shí)時數(shù)據(jù),重構(gòu)了處置體多組份三維模型,提出了處置體細(xì)觀結(jié)構(gòu)承載破裂演化模式,探明了不同配比條件下處置體破裂過程CT數(shù)變化規(guī)律,發(fā)展了基于CT數(shù)的處置體損傷計(jì)算公式,揭示了處置體宏細(xì)觀力學(xué)內(nèi)在關(guān)聯(lián)機(jī)制。(4)自制了處置體滲透系數(shù)測試儀及定量崩解測試裝置,率先開展了處置體滲透特性、崩解特性影響因素實(shí)驗(yàn),探明了廢石摻量、廢石粒徑、處置體特征參數(shù)、細(xì)粒含量對滲透系數(shù)影響規(guī)律,建立了考慮細(xì)粒效應(yīng)的處置體滲透系數(shù)定量公式,深入研究了廢石摻量、水泥添加量對處置體崩解特性影響規(guī)律,基于SEM圖像分析技術(shù),揭示了處置體的滲透與崩解機(jī)制。(5)提出了塌陷區(qū)處置體的協(xié)調(diào)變形及穩(wěn)定控制措施,率先將關(guān)鍵層理論、拱形理論應(yīng)用到塌陷區(qū)膏體處置中,構(gòu)建了膠結(jié)-非膠結(jié)處置體物理模型,計(jì)算了回填后處置體的最小拱高與最小拱厚；引入了考慮膠結(jié)處置體關(guān)鍵層的回填體沉陷模型,借助PFC2D模擬了不同工況時塌陷區(qū)處置過程,采用首次提出的離層因子分析了塌陷區(qū)處置效果,確定了最佳處置工藝參數(shù)。(6)將研究成果應(yīng)用到銅坑礦地表活動塌陷區(qū)處置中,在塌陷區(qū)“平面分區(qū),豎向分層”的基本處置原則下開展了處置體制備、回填工藝方案設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD853.34

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙兵,李如忠,曹曉鈞,馬元林;利用活動期中的塌陷坑排放尾礦[J];礦業(yè)快報(bào);2001年06期

2 劉忠強(qiáng);薛亞東;黃宏偉;吳堅(jiān);;崩積體剪切性能試驗(yàn)研究[J];巖土力學(xué);2012年08期

，

本文編號：2577260