[发明专利]不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法

说明书

本发明公开了一种不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法，包括步骤一、制作不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件；二、对所述不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件进行单轴压缩试验；三、采用声发射系统实时监测所述不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件在受压全程中的声发射特性数据；四、采用分形维数对所述声发射特性数据进行计算分析。本发明方法步骤简单，实现方便，能够有效应用在钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析中，分析效果好，便于推广。

技术领域

本发明属于矿山充填开采技术领域，具体涉及一种不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法。

背景技术

钽铌矿石在选矿后留下大量的尾砂，需建立尾矿库进行存放。这会占用大量土地、破坏植被、给周边环境造成危害且由于矿山地下开采打破了原有应力平衡，将引起采空区围岩变形和破坏，造成覆岩顶板垮塌、围岩片帮，给矿山安全生产带来严重影响。因此将矿山选矿后的废弃尾砂制成胶结材料充填于井下，一方面可以控制围岩和采空区顶板发生变形及阻止岩爆和岩体的冒落；另一方面还可以防止采空区覆岩移动、下沉导致地表地质灾害的发生，同时还可以将这些废弃尾矿砂高效循环利用，变废为宝。所以把废弃尾砂制作为水泥浆材料回填(CPB)进行循环利用，能够更清洁地开采矿产资源，最终可以解决废弃尾砂堆砌、占用地表土地、环境污染等棘手问题。废尾砂充填技术是解决上述问题的有效方法之一，对提高钽铌矿的经济效益和科学环保具有积极作用。为了有效、安全和更加环保地利用这一采矿方法，就有必要研究钽铌矿废尾矿作为充填材料的力学性能和损伤演化过程。

充填体破坏过程中的声发射信号往往复杂多变，难以发现其规律性。分形理论是研究非线性问题的一门新的数学分支，它的出现为人们研究隐藏在复杂现象背后的规律提供了有力的工具。人门已经发现，材料的变形、破坏、能量耗散以及内部微裂纹的扩展等物理力学行为都表现出分形特征。伴随材料内部结构变化而产生的声发射信号也必然具有分形特征，现有技术中，还缺乏以分形理论为工具研究充填体破坏过程中声发射信号的分布规律，特别是探寻充填体临近破坏前声发射信号时间序列、信号的变化特征(即破坏前兆信息)的分析方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法，其方法步骤简单，实现方便，能够有效应用在钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析中，分析效果好，便于推广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法，包括以下步骤：

步骤一、制作不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件；

步骤二、对所述不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件进行单轴压缩试验；

步骤三、采用声发射系统实时监测所述不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件在受压全程中的声发射特性数据；

步骤四、采用分形维数对所述声发射特性数据进行计算分析；

步骤401、计算分形维数；

步骤402、确定相空间维数；

步骤403、分析振幅分形特征与损伤关系。

上述的不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法，步骤一中所述不同配比的钽铌矿废弃尾砂胶结材料试件的制作过程包括：采用P.O32.5普通硅酸盐水泥作为胶结剂，采用灰砂比为1:4、1:6、1:8和1:10的不同配比，料浆浓度为72％，充填模具采用高100mm×Ф50mm的圆柱体，24小时脱模后使用标准恒温养护箱养护28天，养护期间湿度为96％以上。

上述的不同配比钽铌矿废弃尾砂胶结材料的力学损伤分析方法，步骤二中所述单轴压缩试验采用RMT-150C型液压伺服控制系统。