废石尾砂胶结充填试验研究

对废石尾砂胶结充填进行系统试验研究.研究废石尾砂胶结充填集料特性规律,废石尾砂胶结充填体强度与充填材料配比之间关系规律,废石尾砂胶结充填体强度影响性因素试验等,为废石尾砂胶结充填体评价提供一种新试验方法.结果表明:废石尾砂胶结充填体不存在影响胶结体强度的化学反应危害;废石尾砂胶结充填体强度由水泥含量和废石含量决定,水泥及废石含量增加均能有效提高废石尾砂胶结充填体强度;废石尾砂胶结充填能有效减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山充填配比设计提供参考依据.     

嗣后充填松散尾砂侧压力计算方法

高阶段空场嗣后充填采矿法一般为两步骤回采,一步矿房回采结束后进行胶结充填,为二步矿房回采提供安全可靠的作业环境.在二步矿房回采过程中,一步胶结充填体受二步松散充填体(尾砂)的压力,很大程度上影响了一步胶结充填体的稳定性.因此,在设计胶结充填体所需强度时,应定量计算二步尾砂充填体对一步胶结充填体的侧向压力,为胶结充填体的强度设计提供理论依据.论文从莫尔-库伦准则和极限平衡法两个方面分别建立了尾砂侧向压力的力学模型,并推导出了计算尾砂侧向压力的理论公式.并通过实验分析了理论计算值与实测值之间的差距,确定了两个理论模型的适用性.     

东乡铜矿全尾膏体充填材料与充填体强度关系研究

针对东乡铜矿分级尾砂或全尾砂胶结充填体强度不够问题,提出了采用全尾膏体充填,并对充填材料与充填体强度之间的关系进行实验研究,实验结果对矿山充填工作有指导意义.     

低温下胶结充填体温度场和强度时变规律研究

为了认识矿山低温充填环境对胶结充填体的强度影响机理,采用基于成熟度理论的b4cast有限元软件,对大尺度充填体进行建模分析,获得低温充填环境下胶结充填体温度场和强度的时变规律。通过对胶结充填体进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜分析(SEM),揭示了低温下胶结充填体的固化机理。结果表明:在5℃的初始充填温度下,从充填体中心至围岩处,充填体的温度和强度呈现逐渐增大的规律;大尺度充填体内部温度上升的十分缓慢,充填28 d时的中心温度仅达到12. 5℃;通过XRD和SEM分析发现,胶结充填体内的主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶,低温下钙矾石的生成速率决定着胶结充填体早期强度的发展。     

金川镍矿混合充填集料胶结充填体强度试验研究

针对金川矿山棒磨砂充填集料存在的成本高和供不应求的矛盾,开展了棒磨砂、戈壁砂和尾砂3种充填集料不同配比的混合集料胶结充填体强度试验研究。通过9组混合充填集料的胶结充填体强度试验和数据分析,揭示了影响胶结充填体强度的因素与规律。研究结果表明:合理添加尾砂的棒磨砂和戈壁砂混合充填料,不仅可以提高充填体强度,而且还能够减小充填料浆的分层和离析,有利于提高充填体整体质量。通过建立神经网络模型,进行不同配比的混合集料胶结充填体强度预测和回归分析,获得了满足金川矿山充填法采矿安全高效生产的充填材料配比:灰砂比为1∶4、料浆浓度大于80.8%、混合集料平均粒径不大于1.692 mm和非均匀系数不小于38.4,由此对应的3 d充填体试块密度不小于2.24 g/cm3。该研究成果为混合集料在金川镍矿充填采矿奠定了基础。     

胶结充填材料的强度特性与强度设计(Ⅳ)——提高胶结充填材料强度特性的途径

对于低强度的胶结充填材料,在不增加水泥含量的条件下,可以通过改善充填料自身的组成特性,在充填体中铺设加固层以及适当调整充填法采场的结构等措施来提高其强度特性。这些措施对降低充填成本有很大的实用价值。     

块石胶结充填工艺关键技术的试验研究

通过人工矿柱模型模拟试验，探讨了块石胶结充填的工艺过程及关键技术，分析了块石胶结充填体的强度机理，其试验结果已被铜陵新桥硫铁矿采用，也可供类似矿山借鉴。     

基于可靠度理论的下向进路充填体强度确定方法

充填体强度确定是制约胶结充填采矿技术发展的三大充填体力学问题之一．阐述了采用传统方法确定充填体强度的不足，结合下向进路力学分析结果，提出了基于可靠度理论的下向进路充填体强度确定方法和随机参数敏感性分析方法．并结合某矿山现场实际，探讨了下向进路承栽层稳定性可靠概率的合理取值，认为承载层稳定性可靠概率为90％时可以满足现场生产的需要．分别采用蒙特卡洛法、改进的JC法和JC法计算了该矿山废石料充填进路承栽层所需的强度值，分析了各随机参数对承栽层稳定性可靠概率影响的敏感性，探讨了承载层稳定性可靠指标与安全系数之间的关系．所提出的方法对阶段充填采矿法充填体强度确定也具有良好的适用性．     

尾砂胶结充填应用粉煤灰的机理及试验研究

文章分析了矿山尾砂胶结充填的工艺特点和强度特性，进行了尾砂胶结充填掺用粉煤灰的强度试验和工业试验，证明粉煤灰能够显著提高尾砂胶结充填体力学性能。在此基础上，探讨了粉煤灰胶凝作用、充填作用、稳定作用、减水作用对尾砂胶结充填体力学性能影响的物化机理。理论和试验表明：尾砂胶结充填应用粉煤灰技术可行、经济合理，是矿山胶结充填节约水泥、降低成本的有效途径。     

花石头矿区分采充填与留矿联合采矿法应用

采用普通削壁充填法开采厚度在0．3～0．8m的急倾斜矿体，存在着削壁废石量大、采幅宽、作业面安全性差等缺点。针对以上问题，设计了在采场内同时设置留矿格与废石充填格的分采充填与留矿联合采矿法，并在花石头矿区进行了采矿实验，结果表明该采矿方法具有较高的应用价值与经济效益。     

高低应力水平下胶结充填体蠕变特征及分数阶本构模型

胶结充填体在采场中会经历不同应力水平的长期荷载作用,其不同应力水平下的蠕变特征直接影响矿山的安全生产.基于此,本研究制备了不同灰砂质量比的胶结充填体试样,进行了单轴压缩与分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形规律,探讨了胶结充填体在低应力水平与高应力水平下的蠕变特征,构建了胶结充填体分数阶蠕变本构模型,并进行了验证.研究结果表明：胶结充填体的蠕变特征是其在蠕变过程中内部应力的不断调整、硬化与损伤共同作用所产生的结果;低应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中硬化作用占据主导,其中减速蠕变阶段硬化特征最为显著;高应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中损伤作用占据主导,其中加速蠕变阶段损伤特征最为显著;同一应力水平下,灰砂质量比越低的胶结充填体蠕变全过程中硬化-损伤作用越明显,即抵抗变形能力的提升与损伤累积的速度越明显;构建的胶结充填体分数阶蠕变本构模型与各试验数据均有较高吻合度,且较好地表征了胶结充填体在不同应力水平下的蠕变特征.研究成果可为提高胶结充填体稳定性和矿山安全生产提供理论依据.     

红泥坡铜矿井下充填方式对比选择研究

红泥坡铜矿具有资源量大、品位高(达1.67%)、易选、矿岩稳固等特点,但地表覆盖农田、部分工业设施及村落,属于复杂典型的"三下开采"矿床。因此针对红泥坡铜矿地表设施安全问题和下一步矿体回采安全问题,分别提出了全尾砂+级配碎石膏体胶结充填方案和分级尾砂胶结充填方案,并且对这两个充填方案从系统建设成本、运营成本等主要技术经济指标进行了系统对比分析。结果表明:全尾砂+级配碎石膏体自流+泵送充填工艺方案具有运营成本低、充填总成本(24.78元/t)低、矿石回收率高等优点,最终确定全尾砂+级配碎石膏体自流+泵送胶结充填方案。     

胶结充填体固结全程电阻率特性试验

通过开展不同灰砂质量配比、料浆质量分数和养护龄期条件下的胶结充填体固结全程电阻率和单轴抗压强度试验,对胶结充填体固结全程电阻率特性及其强度的关联性进行研究.基于胶结充填体的等效电路,综合考虑不同龄期的水化反应产物的类型及形态等微观结构影响因素,揭示了胶结充填体固结全程的电阻率变化机制,并推导了其电阻率模型;结合强度测试数据,构建了胶结充填体单轴抗压强度与其电阻率定量关系方程.结果表明:胶结充填体的电阻率具有与养护龄期相同的发展趋势,即电阻率先降至最低点,而后遵循先快后慢的增长规律;灰砂质量配比越小、质量分数越高,其电阻率越大;电阻率的变化规律与其内部微观结构密切相关,根据电阻率曲线发展特点,可将充填体固结全程分为5个阶段;充填体的单轴抗压强度和电阻率增长规律基本一致,且两者间存在明显的对数关系.     

膏体充填材料力学性能的初步实验

介绍了一种适合于煤矿膏体充填的专用膏体胶结料，它可以在50kg／m^3左右的极少用量条件下，保证膏体快速凝结固化，达到膏体充填不迁村采煤工程需要的强度性能，该膏体充填材料具有典型的塑性特征，弹性模量大，在低围压下就转变为应变强化特征，是一种比较理想的充填胶结材料。     

利用脱硫石膏固结全尾砂的试验研究

在矿山开采过程中，会产生大量的尾砂。将尾砂胶结后用于充填采空区，可以减少环境污染和地表破坏。为了保证地下采矿的安全，尾砂须先固化后充填.针对尾砂的胶结和脱水的技术难题，以工业烟气脱硫石膏作为胶结剂，进行了全尾砂充填的试验研究。分析表明，全尾砂充填可以降低充填成本。     

单轴压缩胶结充填体裂纹扩展及汇集模式

采用WAW-300型伺服万能试验机及裂纹观测系统,对灰砂质量比为1:4的胶结充填体进行了单轴压缩试验,获取了单轴压缩下胶结充填体裂纹演化全过程,探讨了胶结充填体裂纹扩展及汇集模式,结合灰砂质量比为1:6的胶结充填体单轴压缩试验和颗粒流数值模型从宏细观角度进行了验证.结果表明:胶结充填体裂纹扩展模式以单一裂纹单向扩展与单...     

胶结碎石充填体强度影响因素的研究

为了提高胶结充填体的强度,降低水泥耗量,考察加入碎石对胶结充填体强度性质的影响,文中进行了34组包括不同水灰比、不同龄期、不同掺入碎石量和不同级配的胶结碎石充填体单轴压缩试验,根据试验结果,讨论了上述因素对强度的影响效应并借助于拟合分析导出了描述这些影响效应的关系式。     

胶结充填体力学特性的加载速率效应试验

为探究胶结充填体在不同加载速率状态下的力学参数变化规律及其破坏模式,采用数显式压力机分别对2.0、4.0、6.0、8.0 mm/min这4种加载速率下的胶结充填体开展单轴压缩试验.试验结果表明:在2.0~8.0 mm/min加载速率范围内,加载速率对于胶结充填体的抗压强度值和割线模量均具有明显的强化效应,且峰值抗压强度值和割线模量随加载速率增大而增大.峰值抗压强度与加载速率呈多项式函数规律,而割线模量与加载速率则呈指数函数分布规律.且随着加载速率增大,胶结充填体试件破坏形式表现为拉剪混合破坏向单一剪切破坏形式逐渐转化.研究结果揭示了胶结充填体的力学特性加载速率效应,为研究充填体破坏机制提供一定的参考依据.     

矿用超高水充填材料及其结构的实验研究

在对目前井下胶结充填材料充分研究的基础上,通过添加复合外加剂(缓凝剂与速凝剂),研制得到一种水的体积分数可达97%的新型超高水材料.该材料主要由A,B这2种物料构成,其中A料以硫铝酸盐水泥与复合缓凝剂为主,B料由石膏、石灰及复合速凝剂组成.材料的突出特点是在水固质量比(下简称水固比)高达11:1的情况下可凝固,终凝强度可达0.66MPa.且材料凝结时间与抗压强度可按需通过外加剂及水固比进行调整,A,B单料浆体可持续30～40h不固化,混合后浆体可快速凝固.材料具有单浆体缓凝、混合浆体速凝、早期强度高的特点,且固结体不收缩,尤其适用于矿井采空区充填.     

东乡铜矿V矿体采矿方法优选和尾砂矿胶结充填体强度研究

用多目标决策法对东乡铜矿V矿体的采矿法方案及其技经指标进行模糊优选,优选出的分段空场事后一次充填法是可直接用于矿山生产的采矿法方案;继之用复荷法光弹性模拟实验对该方案的地压管理进行定性和定量分析,并用反转应力释放法和边界元法对充填体和围岩的应力分布规律进行数值分析,得出了具有实用价值的充填体强度值;然后围绕“如何降低充填成本”这个主题,从充填工艺、充填力学及充填材料作用机理等方面开展试验研究,并将木钙引入试验。通过大量试验,揭示了粉煤灰、木钙的作用机理及粉煤灰木钙“双掺”的