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地下采场内膏体料浆流动特性是影响料浆液面曲线与充填体沉积坡度的关键因素,基于其流动规律进行充填接顶调控是一条有效的技术途径。本文以膏体料浆流动特性为核心,基于流变学和非牛顿流体力学理论,以提高充填接顶性能为目的开展研究,主要工作如下:1、针对工程背景以废石、全尾砂为充填材料的技术要求,以桨式流变仪和L型流动仪两种方法进行流变试验研究,探究含粗骨料膏体料浆的流动特性;同时,利用L型流动仪试验原理与采场内料浆流动相似的特点,初步探究膏体料浆重力驱动下的扩展流动特性;2、针对含粗骨料膏体料浆的物料组成特点,提出基于CFD-DEM耦合的料浆流动特性模拟方案,并针对骨料颗粒的不规则特性,采用非球形颗粒建模技术。探究不同流变参数和颗粒含量的料浆在L型流动仪试验中的流态信息,揭示浆体流变特性与其流动行为的内在联系;3、以L型流动仪的物理试验和数值模拟结果为基础,提出基于SVM技术的多参数组合反演分析方法,有效地获取料浆“完整”流变参数——屈服应力、粘度系数、幂率系数(H-B模型),拓宽L型流动仪试验的实用型,为膏体流变学研究提供新型检测手段;4、基于粘塑性流体倾斜平板流动模型,利用非牛顿流体力学方法构建膏体料浆扩展流动模型;引入润滑层理论对理论模型的N-S方程进行解析推导,并利用偏微分方程的数值解法进行求解,获得流场的速度分布、屈服面、“液面”轨迹等流动信息,阐明采场内膏体料浆的流动机理;5、构建地下采场模拟充填试验平台并开展试验研究,考察膏体流变参数、排料口位置、排料流速对膏体流动行为的影响,探究理论模型的有效性与差异性。基于流动特性分析差异性来源,提出模型参数修正方案,提高理论模型对膏体料浆扩展流动过程液面曲线的预测能力;6、开展地下采场充填接顶调控技术研究。借鉴膨胀充填材料相关研究成果,配制无沉缩或微膨胀型膏体充填材料。借助构建的扩展流动模型以实际工况为基础进行充填排料工艺优化与半工业试验,验证充填接顶技术的有效性,最后,为实际充填工况的充填排料作业提出合理工程建议。