Physical modelling of the hydro-mechanical properties of backfilled mine stopes

回填矿场水力力学特性的物理模拟

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2019-04946
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In most mining with cemented paste backfill (CPB) operations, the open stopes are usually backfilled in two sequences: the plug fill and the residual fill. In addition, backfill systems and waste rock barricades (WRB) have been designed by trial and error over time or based on assumptions and models that tend to overestimate the stress regime that governs the overall stability of filled stopes. The originality of this research program is the fact that this will be the first time that a physical modeling of both a backfilled stope and WRB is done. Thus, the work that will be carried out as part of this research program will provide knowledge on key design parameters and answer crucial and recurring questions posed by engineers (mining companies and engineering consulting firms). In terms of experimental devices, we will use a brand new-built physical model of a mine stope at 1/15 scale (P2MS) and a new designed K0-Consolidation and Hardening (K0-CH) cell. In addition, we will perform 1D consolidation, uniaxial and triaxial compressions, direct shear testing, and non-destructive testing (NDT), and in situ measurements. Three research themes are proposed: Theme 1 (T1): Hydromechanical characterization of backfilled stopes This theme will be divided into three parts: Part T1.1 (Assessement and prediction of horizontal pressure on WRB) will lift the scientific and technical locks in order to develop a methodology for accurate and reliable measurements of the horizontal pressures on the WRB during filling. We will used in situ stope measurements and P2MS device for this investigation. Part T1.2 (Evaluation of the need for a plug during backfilling) will investigate the real need of a plug during backfilling using the P2MS device. Part T1.3 (Scaling of in situ backfill mechanical strength from lab specimens testing) will scale the in situ strength of CPB from laboratory tests using the K0-CH cell. Previous work has shown that the strength of in situ CPB is sometime significantly different from the one obtained at the lab scale. Theme 2 (T2): Dimensioning of waste rock barricades as paste backfill-retaining structures For this theme, we will use the instrumented P2MS device to investigate the instability mechanisms and the failure strength of a WRB as well as the development of a guide for rational WRB design and construction. Theme 3 (T3): Development of design assistance tools of underground backfill systems For this theme, we will perform a probabilistic analysis of the required CPB strength, in conjunction with the development of a generalized analytical model, for predicting the CPB strength, and a free design software package for CPB systems. A total of 2 PhD and 3 MASc projects will be supported by the research program. Students will interact with their colleagues at UQAT, as well as with mining partners. In doing so, they will also become part of the technology transfer process so that Canada benefits from the results of this reserach.
在大多数带有水泥糊状填充(CPB)操作的采矿中,开放式停靠物通常以两个序列进行回填:插头填充和残留填充。此外,回填系统和废岩路障(WRB)是通过反复试验而设计的,或者是基于假设和模型,这些假设和模型倾向于高估控制填充停止总体稳定性的压力状态。该研究计划的独创性是,这将是第一次对回填阶段和WRB进行物理建模。 因此,将作为本研究计划的一部分进行的工作将提供有关关键设计参数的知识,并回答工程师(矿业公司和工程咨询公司)提出的至关重要的重复问题。在实验设备方面,我们将使用以1/15比例(P2M)为单位的全新建造的物理模型,以及新设计的K0-consolidation and Harkening(K0-CH)单元格。此外,我们将执行1D合并,单轴和三轴压缩,直接剪切测试以及非破坏性测试(NDT)以及原位测量。提出了三个研究主题: 主题1(T1):回填停止的液体力学表征 该主题将分为三个部分:T1.1部分(WRB水平压力的评估和预测)将提升科学和技术锁,以开发一种方法,以在填充过程中准确可靠地测量WRB的水平压力。我们将使用原位场所测量和P2MS设备进行此研究。 T1.2部分(对回填过程中对插头的需求的评估)将研究使用P2MS设备在回填过程中插头的真正需求。 T1.3部分(从实验室样品测试中的原位回填机械强度缩放)将使用K0-CH细胞从实验室测试中缩放CPB的原位强度。先前的工作表明,原位CPB的强度与在实验室量表上获得的强度有显着不同。 主题2(T2):废物岩石路障的尺寸作为糊状回填结构 对于此主题,我们将使用仪器的P2MS设备来研究WRB的不稳定性机制和故障强度,以及开发理性WRB设计和构造指南。 主题3(T3):地下回填系统的设计协助工具的开发 对于此主题,我们将对所需的CPB强度进行概率分析,并结合开发广义分析模型,以预测CPB强度,以及用于CPB系统的免费设计软件包。 研究计划将支持共有2个博士学位和3个MASC项目。学生将与UQAT的同事以及采矿合作伙伴互动。通过这样做,它们也将成为技术转移过程的一部分,以便加拿大从本修复的结果中受益。

项目成果

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