高温深井下含冰粒充填料浆蓄冷-相变降温机理及力学行为研究

基本信息
批准号:51674188
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:刘浪
学科分类:
依托单位:西安科技大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张小艳,孙伟博,丁自伟,单鹏飞,崔峰,邱华富,吕宣玲,许文强
关键词:
蓄冷相变降温充填料浆高温深井力学行为协同作用
结项摘要

Considering the high stress, high temperature etc., problems of deep mining, and with the aim of achieving synergistic effect of goaf filling and mine cooling, the cool storage-phase change cooling mechanism and mechanical behavior of filling slurry with ice particles in deep high-temperature mines are studied. The following researches are conducted: a) Optimizing the parameters of the filling slurry with ice particles, and establishing the corresponding dynamic mechanical model, which can be used to quantitatively descript the flow velocity, settlement geometry and delamination law of the filling slurry with ice particles; b) By carrying the indoor test and numerical calculation of coupling effect of cool storage - phase change and heat transfer, cool storage-phase change cooling mechanism and temperature control effectiveness are revealed; c) Based on the multi-scale calculation method, the numerical model and physical model of the internal structure of phased filled-body were established; d) Based on computed tomography (CT) technology and digital image processing technology, internal morphology, structure, porosity and pore type of filling slurry are characterized, which can be used to reveal spatial and temporal evolution law of the filling slurry filled with ice particles during the phase-changing process. Smooth implementation of this project can provide a new way for backfill technology in deep high-temperature mines, which is of great significance to realize the non-waste clean mining and sustainable development of mineral resources.

针对矿山深部开采面临的高地应力、高地温等问题,以采空区充填和采场降温协同作用为研究目的,以含冰粒充填料浆蓄冷-相变降温机理及力学特性为研究对象,开展以下研究工作:①优化含冰粒充填料浆的配比参数,建立含冰粒充填料浆运动力学模型,定量地描述含冰粒充填料浆的流动速度、沉降几何结构和分层规律;②通过开展含冰粒充填料浆蓄冷-相变和传热耦合作用室内实验和数值计算,揭示含冰粒充填料浆蓄冷-相变降温机理及温控效能;③应用多尺度计算方法,建立相变充填体内部结构数值模型和物理模型,分析含冰粒充填料浆在流动-沉降-固结过程中表现出非线性力学行为;④基于CT技术和数字图像处理技术,对相变过程中充填料浆内部形态、结构、空隙度和空隙类型进行表征,进而得出含冰粒充填料浆相变过程的时空演化规律。本项目的顺利开展,为高温深井充填技术提供了一种全新思路,对实现无废清洁开采和矿产资源可持续利用具有重要意义。

项目摘要

针对矿山深部开采面临的高地应力、高地温等问题,以采空区充填和采场降温协同作用为研究目的,以含冰粒充填料浆蓄冷-相变降温机理及力学特性为研究对象,具体开展了以下研究工作:①优化了含冰粒充填料浆的配比参数,建立含冰粒充填料浆运动力学模型,定量地描述了含冰粒充填料浆的流动速度、沉降几何结构和分层规律;②通过开展含冰粒充填料浆蓄冷-相变和传热耦合作用室内实验和数值计算,揭示了含冰粒充填料浆蓄冷-相变降温机理及温控效能;③应用多尺度计算方法,建立了相变充填体内部结构数值模型和物理模型,分析含冰粒充填料浆在流动-沉降-固结过程中表现出非线性力学行为;④基于CT技术和数字图像处理技术,对相变过程中充填料浆内部形态、结构、空隙度和空隙类型进行表征,进而得出了含冰粒充填料浆相变过程的时空演化规律。本项目的顺利开展,将为高温深井充填技术提供了一种全新思路,对实现无废清洁开采和矿产资源可持续利用具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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