●序
前言
第1章 緒論 1
1.1 充填采礦技術的發展歷程 2
1.1.1 國外充填技術發展歷程 3
1.1.2 國內充填技術發展歷程 4
1.2 金屬礦充填固化過程研究的重要性 6
1.3 金屬礦充填固化過程研究與應用現狀 7
1.3.1 金屬礦充填固化過程理論研究與應用現狀 7
1.3.2 金屬礦充填固化過程監測技術研究現狀 9
1.3.3 金屬礦充填固化過程數值模擬研究現狀 11
1.4 金屬礦充填固化行為學術架構 12
參考文獻 15
第2章 初始溫度對充填固化過程的影響 19
2.1 自制固化過程性能監測裝置及實驗方法 20
2.1.1 自制充填固化過程監測裝置 20
2.1.2 實驗材料及實驗方法 21
2.2 初始溫度對充填固化過程內部溫度的影響 23
2.3 初始溫度對充填固化過程體積含水率的影響 24
2.4 初始溫度對充填固化過程基質吸力的影響 25
2.5 初始溫度對充填固化過程電導率的影響 26
2.6 初始溫度對充填固化過程單軸抗壓強度的影響 27
2.7 初始溫度對充填固化行為影響機理分析 29
參考文獻 33
第3章 質量濃度對充填固化過程的影響 36
3.1 新型固化過程性能監測裝置及實驗方法 36
3.1.1 新型充填固化過程監測裝置 36
3.1.2 實驗材料及實驗方法 39
3.2 質量濃度對充填固化過程體積含水率的影響 44
3.3 質量濃度對充填固化過程基質吸力的影響 45
3.4 質量濃度對充填固化過程電導率的影響 46
3.5 質量濃度對充填固化過程單軸抗壓強度的影響 47
3.6 質量濃度對充填固化行為影響機理分析 49
3.6.1 充填料水化產物實驗分析 50
3.6.2 充填體孔隙結構實驗分析 55
參考文獻 62
第4章 灰砂比對充填固化過程的影響 63
4.1 灰砂比對充填固化過程研究的實驗方法 63
4.2 灰砂比對充填固化過程體積含水率的影響 65
4.3 灰砂比對充填固化過程基質吸力的影響 66
4.4 灰砂比對充填固化過程電導率的影響 68
4.5 灰砂比對充填固化過程單軸抗壓強度的影響 69
4.5.1 充填體單軸抗壓強度隨養護時間的變化規律 69
4.5.2 充填體單軸抗壓強度隨灰砂比變化規律 70
4.5.3 充填體單軸抗壓強度與養護時間關繫分析 70
4.6 灰砂比對充填固化行為的影響機理分析 71
參考文獻 77
第5章 充填固化過程多場性能同時演繹關聯機制 79
5.1 充填料水-力學性能關聯性分析 79
5.1.1 充填料自干燥行為 79
5.1.2 室溫條件下充填料水-力學性能 80
5.1.3 不同質量濃度條件下充填料水-力學性能 81
5.1.4 不同灰砂比條件下充填料水-力學性能 83
5.2 充填料水-化學反應-力學關聯性分析 84
5.2.1 充填料水化-硬化機理 84
5.2.2 初始溫度條件下充填料水化反應速率與體積含水率關繫 87
5.2.3 不同質量濃度條件下充填料水化反應速率與體積含水率的關繫 90
5.2.4 不同灰砂比條件下充填料水化反應速率與體積含水率的關繫 91
5.3 充填料熱-化學反應-力學性能關聯性分析 94
5.3.1 溫度效應下水化反應動力學 94
5.3.2 初溫效應下充填料水化度-凝結模型 96
5.4 充填料熱-水-力-化多場性能同時演繹關聯機制 99
5.4.1 初溫效應下充填料多場性能關聯機制 99
5.4.2 質量濃度影響下充填料多場性能關聯機制 102
5.4.3 灰砂比影響下充填料多場性能關聯機制 104
參考文獻 106
第6章 基於固化性能監測的充填體強度協同表征 107
6.1 充填體強度與基質吸力的關繫 107
6.1.1 不同初始溫度條件下基質吸力與強度的關繫 107
6.1.2 不同料漿濃度條件下基質吸力與強度的關繫 110
6.1.3 不同灰砂比條件下基質吸力與強度的關繫 112
6.1.4 無影響因素條件下基質吸力與強度關繫 115
6.2 充填體強度與體積含水率的關繫 116
6.2.1 不同初始溫度條件下體積含水率與強度的關繫 116
6.2.2 不同料漿濃度條件下體積含水率與強度關繫 117
6.2.3 不同灰砂比條件下體積含水率與強度關繫 120
6.3 充填體強度與電導率的關繫 121
6.3.1 不同初始溫度條件下電導率與強度的關繫 121
6.3.2 不同料漿濃度條件下電導率與強度的關繫 123
6.3.3 不同灰砂比條件下電導率與強度的關繫 125
6.4 多場性能對充填體強度的協同表征 127
6.4.1 不同初始溫度條件下充填體強度的協同表征 127
6.4.2 不同料漿濃度條件下充填體強度的協同表征 128
6.4.3 不同灰砂比條件下充填體強度的協同表征 129
參考文獻 130
第7章 充填固化過程熱-水-力-化耦合固結模型 131
7.1 建模方法 132
7.2 多物理場模型的建立 133
7.2.1 孔隙連續性 133
7.2.2 熱-水-力-化全耦合固結模型 142
7.3 模型驗證 144
7.3.1 應力和動態熱載荷作用下充填固化的固結行為 145
7.3.2 高柱實驗 148
7.3.3 標準固結實驗 148
參考文獻 151
第8章 充填固化過程多場耦合全域數值仿真 154
8.1 充填體固結過程多場耦合原位模擬方法 155
8.2 采場圍岩與充填體相互作用下充填體固結過程分析 157
8.2.1 圍岩粗糙度 157
8.2.2 采場幾何形狀 158
8.3 充填料制備及養護對充填體固結過程的影響分析 160
8.3.1 充填料配比 160
8.3.2 養護時間 161
8.4 采空區充填作業及擋牆排水對充填體固結過程的影響分析 163
8.4.1 充填速率 163
8.4.2 排水條件 163
參考文獻 165
第9章 充填固化過程多場性能監測工程應用 167
9.1 充填料固化過程多場性能原位監測方法 168
9.1.1 監測裝置 168
9.1.2 實施方式 169
9.1.3 應用前景 171
9.2 充填料固化過程多場性能監測半工業試驗 172
9.2.1 監測裝置和方法 172
9.2.2 泌水條件下相似模擬實驗結果及分析 176
9.2.3 不泌水條件下的相似模擬實驗結果及分析 180
9.2.4 泌水與不泌水條件多場性能對比研究 183
9.3 真實采場充填料固化過程原位監測 184
9.3.1 實驗裝置 184
9.3.2 實驗采空區 185
9.3.3 實驗步驟 186
9.3.4 –540水平內應力、孔隙水壓力演化規律 187
9.3.5 –540水平溫度演化規律 188
9.3.6 –508水平孔隙水壓力、壓應力變化規律 189
9.3.7 不同泌水條件下孔隙水壓力對比分析 190
參考文獻 190
第10章 研究展望 192
10.1 金屬礦充填固化理論 192
10.2 充填固化過程性能監測衍生的充填體強度設計準則 193
10.3 充填固化過程多場性能全域數值仿真 193
10.4 基於多場性能演化的充填體安全預警技術 194
10.5 多場性能監測傳感器自主化和無線化 195
10.6 多場性能監測工程化應用推廣 195
參考文獻 196

針對金屬礦充填固化過程多場性能監測理論及技術研究的需求，《金屬礦充填固化過程監測理論與技術》全面闡述金屬礦充填固化過程的多場性能監測方法以及相關理論研究，具體內容包括充填固化過程多場性能的監測方法，多因素條件下多場性能監測案例，多場性能演化規律、作用機理、關聯機制，強度-多場性能表征模型，多場性能數值模擬，多場性能原位監測工程實踐等，建立充填固化過程多場性能監測理論的學術架構，對未來多場性能的研究方向以及發展趨勢進行展望。