矿山充填膏体配比优化与流动特性研究.pdf

中图分类号 U D C T D 8 5 3 博士学位论文 学校代码1 0 5 3 3 矿山充填膏体配比优化与流动特性研究 R e s e a r c ho nP r o p o r t i o nO p t i m i z a t i o na n d F l o wC h a r a c t e r i s t i co fB a c k f i l lP a s t ei nM i n e S i t e s 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 副指导教师 刘浪 采矿工程 膏体充填 资源与安全工程学院 陈建宏教授 A n d yF o u r i eP r o f e s s o r 论文答辩日期斗竺竺 答辩委员会 中南大学 2 0 13 年1 2 月 万方数据 学位论文原创性声明㈣螋 本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确 的说明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 ．o 一， 作者签名丛型型日期丝年旦月上日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学 位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。 保密论文待解密后适应本声明。 作者签名盟 日期塑L 年旦月上日 导师签名 醐珥锰甲日 万方数据 中南大学博士学位论文 摘要 矿山充填膏体配比优化与流动特性研究 摘要传统金属矿产资源开发利用模式引发的地质灾害、环境破坏和 废料排放，已经成为制约我国矿产资源可持续开发利用与矿业健康发 展的重要因素。要彻底缓解资源、能源、环境的瓶颈制约，实现从资 源、能源耗费型向节约型转变，必改变先污染后治理的发展模式，大 力发展以清洁生产、资源高效开采和废物循环利用为特征的绿色可持 续资源开发模式。膏体充填是突破传统充填技术屏障、实现矿床安全 清洁高效开采的重要技术载体。膏体充填主要特点表现为充填料浆 不离析、不沉淀，且采场脱水量少、甚至不脱水，充填体强度增长迅 速，充填质量好、效率高、成本低，改善井下作业环境等，是未来清 洁采矿发展的必然趋势。 1 结合膏体充填在地下矿山的设计和应用现状，从充填材料、 工艺和技术等方面展开分析。针对膏体充填特点，系统地论述了以高 浓度全尾砂膏体作为充填料浆的充填体作用机理及材料配比设计原 理，充填膏体流动特点及流变参数测定方法，充填膏体制备工艺及装 备、输送工艺及装备等。膏体充填技术能够有效解决常规充填技术的 缺陷，在充填采矿矿山中得到了广泛的应用。 2 从理论分析的角度出发，建立基于锥形坍落度和柱形坍落 度的充填膏体流变参数模型，并通过试验检验两种模型的坍落度与流 变参数的相关性。结果表明柱形坍落度试验和模型更能准确测定高 浓度充填膏体的流变参数；柱形坍落度模型在数学公式表现形式上， 比锥形坍落度模型更为简单；锥形坍落筒几何结构较柱形坍落筒更为 复杂，试验过程中难于填料，并且会在填料过程中形成许多气泡，这 将势必影响坍落度实验结果；应用锥形坍落筒做实验时，坍落的膏体 坍落后的形状不连续，尤其是做高屈服应力的膏体坍落度实验时明显； 柱形坍落筒的设计与制备比锥形坍落筒更为简单，取材更为方便。 3 建立基于主成分分析法与B P 网络相结合的充填膏体流变 参数预测模型，首先采用主成分分析法对输入数据预处理，减少网络 输入因子数，同时使输入因子彼此不相关，并且数据包括的主要信息 还保留在主成分中。简化了网络结构，提高了网络学习速度，得到了 较高的精度，大大提高了建模质量；并将S P S S 统计软件引入到膏体 充填设计与统计中，应用S P S S 统计软件包增强统计学理论和方法分 析，有利于解决矿山管理与科研实际问题。结果表明经过主成分提 I I 万方数据 中南大学博士学位论文 摘要 取后的B P 预测值与期望输出值之间的误差都控制在5 ％以内；同时， 通过与未经主成分提取的B P 预测值和期望输出值之间误差对比，其 预测精度有了明显的提高。 4 确定充填膏体配比选择原则，以充填膏体质量浓度、砂灰 比、水泥耗量和棒磨砂全尾砂质量比为主要配比参数，以充填膏体流 动性、充填体强度和成本为优化目标。建立基于正交试验设计、均匀 试验设计和配方试验设计的充填膏体配比优选模型，结合试验和现场 测试，优选结果与矿山充填实践一致。研究表明随着充填膏体质量 浓度、水泥耗量和棒磨砂尾砂比增加，坍落度范围在2 5 0 m m ．3 0 0 m m ， 满足充填膏体坍落度大于1 8 0 m m 的要求；增加棒磨砂有助于膏体流 动，当棒磨砂尾砂质量比为O ．7 5 时，充填膏体具有良好的流动性； 随着水泥耗量的增加，有利于降低水力坡度，从而减小输送阻力损失； 水泥不仅可以作为胶凝剂，也可以在输送过程中起到润滑作用；既有 利于膏体固结，增加充填膏体的强度，又有利于膏体输送等。 5 根据润滑理论与沉积理论，构建充填膏体流动沉降几何结 构预测模型，并通过试验检验，预测结果与实测结果基本一致，这说 明该模型可以用于预测充填膏体在采空区中流动沉降几何形状，进而 指导充填施工；建立基于相似理论的充填膏体流动沉降物理实验平台， 研究了充填膏体在流动沉降过程中所表现出来的粒径分布和充填体 强度分布不均匀性等特点，为充填实践提供一定的理论指导。 关键词膏体充填；流变；配比；物理模型；膏体沉降；不均匀性 分类号T D 8 5 3 I I I 万方数据 中南大学博士学位论文 A B S T R A C T R e s e a r c ho nP r o p o r t i o nO p t i m i z a t i o na n dF l o wC h a r a c t e r i s t i co f B a c k f i l lP a s t ei nM i n eS i t e s A b s t r a c t D e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o nm o d eo ft r a d i t i o n a lm e t a lm i n e r a l r e s o u r c e st r i g g e r e dg e o l o g i c a ld i s a s t e r s ，e n v i r o n m e n t a ld e s t r u c t i o na n d w a s t ee m i s s i o n s ，h a db e c o m ea ni m p o r t a n tf a c t o rr e s t r i c t i n gs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fC h i n a ’Sm i n e r a lr e s o u r c e sa n dt h eh e a l t h y d e v e l o p m e n to ft h em i n i n gi n d u s t r y ．T oc o m p l e t e l yr e l i e v et h eb o t t l e n e c k r e s t r i c t i o no fr e s o u r c e s ，e n e r g y , e n v i r o n m e n t ，r e a l i s i n gt h et r a n s f o r m a t i o n o fr e s o u r c e s ，e n e r g yc o n s u m i n gm o d e lt os a v i n gm o d e l ，a n dc h a n g eo f t h et r e a t m e n ta f t e r p o l l u t i o np a t t e r n ，i tn e e d st od e v e l o pt h eg r e e n ， s u s t a i n a b l er e s o u r c ed e v e l o p m e n tm o d ew h i c hh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so f v i g o r o u s l yd e v e l o p i n gc l e a np r o d u c t i o n ，r e s o u r c ee f f i c i e n tm i n i n ga n d w a s t er e c y c l i n g ．P a s t eb a c k f i l lb r e a k st h r o u g ht h eb a r r i e ro ft r a d i t i o n a l b a c k f i l lt e c h n o l o g y , a n dw i l lb et h ei m p o r t a n tt e c h n o l o g yc a r r i e rw h i c h c a nr e a l i z es a f e ，c l e a na n de f f i c i e n tm i n i n g ．T h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so f t h ep a s t eb a c k f i l l f i l l i n gs l u r r yn o ts e g r e g a t i o n ，n o tp r e c i p i t a t i o n ，a n d s t o p ed e h y d r a t i o nl e s s ，o re v e nn od e h y d r a t i o n ，f i l l i n gb o d ys t r e n g t hi s g r o w i n gr a p i d l y , h i g hq u a l i t yf i l l b o d y , h i g he f f i c i e n c y , l o wc o s t ，a n d i m p r o v eu n d e r g r o u n dw o r k i n ge n v i r o n m e n t ．P a s t eb a c k f i l l w i l lb et h e i n e v i t a b l ef u t u r ed e v e l o p m e n to fc l e a nm i n i n g ．T h em a i nr e s e a r c hr e s u l t s w e r ea sf o l l o w s 1 C o m b i n i n gw i t ht h ed e s i g na n da p p l i c a t i o ns t a t u so fp a s t e b a c k f i l l i nu n d e r g r o u n dm i n e s ，t h eb a c k f i l l m a t e r i a l s ，p r o c e s s e sa n d t e c h n o l o g ya n do t h e ra s p e c t sw e r ea n a l y z e d ．A c c o r d i n gt ot h ep a s t e b a c k f i l lc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e f o l l o w i n gp o i n t so fh i g hc o n c e n t r a t i o nf u l l t a i l i n gp a s t eh a db e e ns y s t e m a t i ce x p o u n d e d s l u r r yf i l l i n gm e c h a n i s m a n dm a t e r i a lm i xd e s i g np r i n c i p l e s ，f i l l i n gp a s t ef l o wc h a r a c t e r i s t i c sa n d r h e o l o g i c a lp a r a m e t e r sd e t e r m i n a t i o nm e t h o d s ，f i l l i n gp a s t ep r e p a r a t i o n t e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t ，t r a n s p o r t a t i o nt e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t ．T h e p a s t eb a c k f i l li sw i d e l yu s e df o ri t sa d v a n t a g ec o m p a r et oo t h e rb a c k f i l l m e t h o d s ． 2 F r o mt h et h e o r e t i c a lp o i n to fv i e w , t h er h e o l o g ym o d e l so f b a c k f i l l p a s t e b a s e do nt h e c y l i n d r i c a l a n dc o n e s l u m p a n dt h e I V 万方数据 中南大学博士学位论文 A B S T R A C T r e l a t i o n s h i po ft h er h e o l o g i c a lp a r a m e t e r sa n ds l u m pw a si n s p e c t e db y s l u m pt e s t s ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a t c y l i n d r i c a ls l u m p t e s ta n dt h em o d e l a r em o r ea c c u r a t ef o rd e s c r i b i n gt h er h e o l o g i c a lp a r a m e t e r so ft h eh i g h c o n c e n t r a t i o n sb a c k f i l lp a s t e ；c o m p a r et ot h ef o r mo ft h em a t h e m a t i c a l f o r m u l a s ，c y l i n d r i c a ls l u m pm o d e li ss i m p l e rt h a nc o n es l u m pm o d e l ； b e c a u s et h eg e o m e t r yo ft h ec o n ec o n t a i n e ri sm o r ec o m p l e xt h a n c y l i n d r i c a lc o n t a i n e r , i ti sm o r ed i f f i c u l tt of i l lt h ep a s t e ，a n dd u r i n gt h e c o n es l u m pt e s t ，al o to fb u b b l e sf o r m e dd u r i n gt h ef i l l i n g ，i tw i l l d e f i n i t e l ya f f e c te x p e r i m e n t a lr e s u l t s ；d u r i n gt h ec o n es l u m pt e s t ，t h e s h a p eo ft h ep a s t ei sn o tc o n t i n u o u s ，i ti sm o r eo b v i o u sf o rt h eh i g hy i e l d s t r e s sp a s t e ；t h ed e s i g na n dp r e p a r a t i o no ft h ec y l i n d r i c a lc o n t a i n e ri s e a s i e rt h a nt h ec o n ec o n t a i n e r ． 3 F o r e c a s t i n gm o d e l i se s t a b l i s h e db a s e do nt h e p r i n c i p a l c o m p o n e n ta n a l y s i sa n dB Pn e u r a ln e t w o r k ．F i r s t l y , t h ei n p u td a t aw a s p r e p r o c e s s e da n dn u m b e ro f n e t w o r ki n p u tf a c t o r sw a sr e d u c e d ，t h ei n p u t f a c t o r sw e r eu n r e l a t e dt oe a c ho t h e r , b u tt h em a i nm e s s a g er e m a i n si nt h e m a i nc o m p o n e n t s ．T h en e t w o r ks t r u c t u r ew a ss i m p l i f i e d ，a n dn e t w o r k l e a r n i n gs p e e dw a si m p r o v e d ；t h ea c c u r a c ya n d t h eq u a l i t ym o d e l i n gw e r e i m p r o v e d ．S P S Ss o f t w a r ei si n t r o d u c e di n t ob a c k f i l ld e s i g na n ds t a t i s t i c s ， a n di t ss t a t i s t i c st h e o r ya n dm e t h o d so fa n a l y s i sC a ne n h a n c et h em i n e m a n a g e m e n ta n dr e s e a r c h ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ee r r o rb e t w e e n d e s i r e do u t p u ta n dP C A B Pb a s e dp r e d i c t e dv a l u ei sc o n t r o l l e da tl e s s t h a n5 ％；a n dc o m p a r et ot h eB Pb a s e dp r e d i c t e dv a l u ee r r o r , t h eP C A - B P m o d e li Sm o r ea c c u r a t e ． 4 T h ep r i n c i p l eo ft h eb a c k f i l lp a s t em i xp r o p o r t i o ni se s t a b l i s h e d ， a n ds e t t i n gt h e p a s t e m a s sc o n c e n t r a t i o n ，s a n d - c e m e n tr a t i o ，c e m e n t c o n s u m p t i o na n ds t i c kf r o s t e d ／t a i l i n g sr a t i oa sm a i np a r a m e t e r so ft h e b a c k f i l lp a s t e ，s e t t i n gt h eb a c k f i l lp a s t ef i u i d i t y , f i l l i n gb o d ys t r e n g t ha n d t h ec o s ta st h e o p t i m i z a t i o nt a r g e t ．O p t i m i z a t i o nm o d e lo ft h e m i x p r o p o r t i o nb a s e do no r t h o g o n a ld e s i g n ，u n i f o r md e s i g na n df o r m u l a e x p e r i m e n td e s i g nw e r ee s t a b l i s h e d ，c o m p a r i n gt h ee x p e r i m e n t sa n ds i t e t e s t i n g ，t h eo u t c o m ea n db a c k f i l lp r a c t i c en e a r l ys a m e ．T h er e s u l t s s h o w e dt h a t w i t hp a s t ec o n c e n t r a t i o n ，c e m e n tc o n s u m p t i o na n ds t i c k f r o s t e d ／t a i l i n g s r a t i oi n c r e a s e s ，t h es l u m pi sa b o u t2 50 m m - 3 0 0 r a m ，a n d V 万方数据 中南大学博士学位论文 A B S T R A C T i t sw i t h i nt h eb a c k f i l lr e q u i r e m e n t s ；i n c r e a s i n gt h es t i c kf r o s t e di Su s e f u l t ot h ep a s t ef r u i t y , w h e nt h ef r o s t e d ／t a i l i n g sr a t i oi sO ．7 5 ，t h ep a s t eh a sa g o o df l u i d i t y ；w i t h fc o n s u m p t i o no fc e m e n t ，i tc a nh e l pr e d u c et h e h y d r a u l i cg r a d i e n t ，t h e r e b yr e d u c i n gt h et r a n s p o r t a t i o nr e s i s t a n c el o s s ；i n t h eb a c k f i l lp a s t e ，c e m e n tp l a yar o l ea sc o m b i n i n ga g e n ta n dl u b r i c a t i n g a g e n t ，i t i su s e f u lt ot h ep a s t ec o n s o l i d a t i o na n di tC a ni n c r e a s et h e s t r e n g t ho ft h ep a s t e ，a sw e l la si m p r o v et h ep a s t et r a n s p o r t a t i o n ，e ta 1 ． 5 A c c o r d i n g t ol u b r i c a t i o nt h e o r ya n dd e p o s i t i o nt h e o r y , t h e g e o m e t r yp r e d i c t i o n m o d e lo fb a c k f i l l p a s t e f l o wd e p o s i t i o nw a s e s t a b l i s h e d ，a f t e rt h ee x p e r i m e n tc h e c k i n g ，t h ep r e d i c t e da n dm e a s u r e d r e s u l t sw e r en e a r l ys a m e ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em o d e lc a nb eu s e d t op r e d i c tg e o m e t r ys h a p eo fb a c k f i l lp a s t ed e p o s i t i o ni nt h eg o a ￡a n d t h e ng u i d et h ep a s t eb a c k f i l lp r a c t i c e ；t h ep h y s i c se x p e r i m e n tp l a t f o r mo f b a c k f i l l p a s t e f l o wa n d d e p o s i t i o nb a s e d o n s i m i l a r i t yt h e o r y i s e s t a b l i s h e d ，a n dt h ei n h o m o g e n e i t yo ft h ep a s t ef i l l e d b o d y a f t e r d e p o s i t i o ni ss t u d i e d ，a n di tc a np r o v i d es o m et h e o r e t i c a lg u i d a n c et ot h e p a s t eb a c k f i l lp r a c t i c e ． K e y w o r d s p a s t eb a c k f i l l ；r h e o l o g y ；p r o p o r t i o n ；p h y s i c a lm o d e l ；p a s t e d e p o s i t i o n ；i n h o m o g e n e i t y C l a s s i f i c a t i o n T D 8 5 3 V I 万方数据 中南大学博士学位论文 目录 目录 学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I V 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一V I I 1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．1 研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 ．2 研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 ．2 国内外膏体充填技术研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．2 ．1 膏体充填定义及其界定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．2 ．2 充填膏体配比优化研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 1 ．2 ．3 充填膏体流变特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 ．2 ．4 充填膏体流动沉积研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 ．3 主要研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 ．3 ．1 主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．3 ．2 研究的技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 2 膏体充填在地下矿山应用综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．1 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 充填采场侧壁的水平压应力设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 ．1 马斯顿无黏性模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 ．2 修正马斯顿无黏性模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．2 ．3 太沙基黏性与非黏性材料模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．2 ．4 三维预测模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．3 膏体充填强度设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．3 ．1 竖向充填支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．3 ．2 充填体内开拓工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．3 ．3 矿柱回收⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．4 充填膏体配比优化研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．4 ．1 充填膏体配比优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．4 ．2 胶凝剂种类及组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 2 ．4 ．3 充填用水及其影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 2 ．4 ．4 胶凝剂水化作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 2 ．4 ．5 充填膏体骨料配比影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 V I I 万方数据 中南大学博士学位论文 目录 2 ．5 充填站膏体制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 2 ．6 充填膏体输送⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 2 ．6 ．1 充填膏体流变模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 2 ．6 ．2 测定膏体流变参数的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 2 ．6 ．3 充填膏体管道输送系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 2 ．7 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 3 基于坍落度的充填膏体流变特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 5 3 ．1 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 5 3 ．2 充填膏体流变学原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 3 ．3 充填膏体坍落度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 ．3 ．1 坍落度试验锥形坍落筒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 ．3 ．2 坍落度试验柱形坍落筒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 3 ．4 实验材料及实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 ．4 ．1 充填膏体材料物性参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 ．4 ．2 屈服应力与粘度测定装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 3 ．5 坍落度与屈服应力关系讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 3 ．5 ．1 两种坍落度模型优劣性对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 3 ．5 ．2 锥形坍落筒形状影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 3 ．5 ．3 柱形坍落筒高度影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 3 ．5 ．4 膏体屈服应力与浓度关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 3 ．5 ．5 膏体流变参数与剪切速率的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 3 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 4 基于主成分与神经网络充填膏体流变参数预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 4 ．1 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 4 ．2 主成分分析法的基本思想和模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 4 ．2 ．1 基本思想⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 4 ．2 ．2 数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 4 ．2 ．3 几何意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 ．3B P 神经网络的基本原理及模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 6 4 ．3 ．1 神经网络基本原理及拓扑结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 4 ．3 ．2B P 神经网络模型的训练算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 4 ．4 基于组合模型充填膏体流变参数预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 4 ．4 ．1 充填膏体配比材料物理化学特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 4 ．4 ．2 流变参数影响因素及其测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 V I I I 万方数据 中南大学博士学位论文 目录 4 ．4 ．3S P S S 软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 4 ．4 ．4 流变影响因素相关性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 4 ．4 ．5 流变影响因素主成分提取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 4 ．4 ．6B P 网络模型的设计、训练与预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 4 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 膏体充填材料配比优化研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 6 5 ．1 引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6