采场充填料浆流动与离析规律的试验研究

为研究采场充填料浆流动规律及充填料浆离析分层对充填体强度的影响规律,开展了充填料浆流动相似模拟试验及采场原位充填体力学强度测试试验,研究结果表明：单点下料时充填料浆流动终态坡面趋向于正态分布。流动过程中充填料浆产生离析分层现象,主要表现为充填体物料的粒径沿料浆流动方向呈先增大后减小的趋势,充填体强度沿料浆流动方向呈先减小后增大再减小的倒转“S”形趋势。采场原位充填体强度在下料口附近与标准试块强度接近,在采场中间位置附近的充填体强度最小,在距离下料点采场长度7/10左右的位置充填体强度达到最大值。研究成果能够为充填采场下料管的数量及位置设计提供依据,从而保证充填体的整体质量。     

尾砂胶结充填体三维空间强度分布相似模拟试验研究

为探究尾砂胶结充填体强度分布规律,根据某铜矿阶段空场嗣后充填采场尺寸进行了相似模拟试验设计。按照弗劳德相似准则开展模拟井下充填流速和充填流量的充填试验,对胶结充填体三维方向进行了取样及单轴抗压强度试验,系统分析了充填体强度在纵向、横向和竖向3个方向上的分布规律。结果表明：阶段空场嗣后充填采场在一次连续充填段,尾砂胶结充填体单轴抗压强度存在显著的不均匀性;在采场纵向,即料浆流动方向,充填体强度总体上先降低后升高;在横向上具有中间高两边低的趋势;在竖向上表现为由下向上逐渐降低的分布规律。根据以往研究和本次试验可知,尾砂胶结充填体在三维空间上分布不均匀主要是由尾砂级配、水泥含量、固结时料浆实际浓度和流动沉降特性等因素共同作用导致的。     

胶结充填材料优选及配比优化试验研究

针对某矿山采用全尾砂和胶凝材料作为充填材料进行自流胶结充填存在的充填料浆浓度低、井下采场泌水量大及充填体强度达不到要求等问题,开展了充填材料优选和配比优化试验研究。通过进行充填尾砂的物化性质分析和充填材料优化对比试验,优选出适合该矿山的胶结充填材料。在优选试验的基础上,采用正交试验方法进行配比优化试验,以标准水泥为胶结材料,全尾砂和矿渣微粉为骨料,研究矿渣微粉掺量、灰砂比和料浆浓度对充填体和料浆性能指标的影响规律,通过极差分析和方差分析确定因素的主次顺序和影响程度,并最终确定胶结充填材料最佳配比为料浆浓度68%,矿渣微粉掺量18%,灰砂比1∶14。     

不同灰砂比和料浆浓度下充填体强度特性研究

以武山铜矿全尾砂、水泥制备成的胶结充填体为研究对象,利用RMT-150C型液压伺服控制系统,通过单轴压缩方式进行全尾砂胶结充填体强度试验,试验得到了不同灰砂比和料浆浓度下全尾砂胶结充填体强度特性关系曲线。试验结果表明:在全尾砂胶结充填体其他影响变量相同的情况下,强度与灰砂比或料浆浓度正相关;强度的增量随着灰砂比或料浆浓度的增大增幅也随之加大;综合分析可知,灰砂比较料浆浓度对全尾砂胶结充填体影响更加显著。     

全尾砂胶结充填体的强度敏感性及破坏机制

以大冶铁矿全尾砂为原材料,采用水泥为胶结材料制作全尾砂胶结充填体,采用单因素五水平设计试验,研究了全尾砂胶结充填体强度与料浆中固相质量分数、灰砂配比及龄期之间的关系,并对敏感性进行了分析.胶结充填体强度随着料浆中固相质量分数的增加遵循指数函数增长,随灰砂配比的增加呈线性增长,随龄期增加遵循指数函数的增长,其中胶结充填体强度对龄期的敏感性最高,料浆中固相质量分数次之,灰砂配比最弱.胶结充填体抗压破坏试验结果显示,充填体的破坏经历了四个阶段,分别为微裂隙闭合阶段、线弹性阶段、微裂纹扩展阶段及裂纹贯通破坏阶段.      

全尾砂膏体充填配比优化正交试验

某新建矿山计划采用全尾砂膏体嗣后充填采矿法进行地下开采。为了提供经济合理、满足强度要求且有利于管道输送的全尾砂膏体充填最优配比方案,以料浆流动性能和充填体强度性能为考察指标进行正交组合配比试验。运用MATLAB软件对试验数据进行极差分析和多元线性回归分析,获得了灰砂比和料浆浓度对充填体强度影响的敏感性以及各力学参数预测模型。结果表明：（1）料浆质量浓度对塌落度的影响起主要作用,灰砂比次之;（2）充填体强度的敏感性随着灰砂比和料浆浓度的增加而增强,充填体强度对灰砂比更敏感,而对料浆浓度的敏感性较弱;（3）确定了全尾砂膏体最优配比：水泥用量为13%,充填料浆质量浓度为77%,此时全尾砂、水泥和水的用量分别占制备全尾砂膏体质量的68.14%、8.86%和23.00%。在该配比条件下,经28 d养护龄期后的抗压强度为2.6279 MPa、弹性模量为205.2 MPa、塌落度为23.7 cm,以较少的水泥用量满足了矿山充填强度指标和自流输送要求。     

焦家金矿全尾砂胶结充填体强度的试验研究

在焦家金矿使用全尾砂代替分级粗尾砂进行胶结充填，可以满足矿石回采时对胶结充填体强度的要来．影响充填作强度的主要因素是灰砂比和料浆浓度．试验研究获得了胶结试块28天单轴抗压强度对灰砂比和料浆重量浓度的回归方程．     

采矿废石—尾砂混合骨料在下向分层进路胶结充填采矿中应用的试验研究

为了降低金川矿山充填采矿成本,针对下向分层进路胶结充填采矿法,开展了废石—尾砂混合骨料现场工业充填试验。对废石和尾砂进行了粒度分析与级配研究,选取合适的废石—尾砂配比混合骨料开展现场工业充填试验研究。结果表明：-16 mm废石粗骨料和选矿尾砂细骨料的配比在5∶5~7∶3范围内,此时混合骨料的堆积密实度达到或接近于最大;对于废石与尾砂配比为6∶4和5∶5的混合骨料,当水泥添加量为260 kg/m³时,2种配比的混合骨料的胶结充填体强度均满足金川矿山充填法采矿的胶结体强度要求;采用一段搅拌时废石—尾砂混合骨料充填料浆搅拌不均匀,水泥和尾砂存在结团现象,导致胶结充填体均质性较差,整体稳定性较低,因此,废石—尾砂混合骨料的充填料浆需要采取二段活化搅拌来提高胶结充填体整体质量;对混合骨料充填料浆配比的精确控制,是影响胶结充填体强度和整体稳定性的重要因素。     

良山铁矿全尾砂胶结充填参数的合理选择

结合良山铁矿全尾砂胶结充填工艺的主要影响因素,提出不同充填配比参数并对其进行回归预测分析,得到影响充填体强度的主要因子及其与充填强度的关系曲线。根据采场参数,运用不同的数学模型计算出充填体的设计强度范围为0.18~1.30 MPa,并利用ABAQUS软件对采场回采后相邻采场中充填体的受力变形情况进行了模拟分析。结果表明：充填采场中配比为1∶8时充填体强度略有盈余;配比为1∶20时充填体强度不足,充填体会发生压裂破坏;配比为1∶15时充填体强度能满足采场安全要求。选择浓度70%,灰砂比1∶15的充填配比能够控制采场的变形和破坏。     

夏甸金矿分级尾砂充填材料试验研究

为增加夏甸金矿分级尾砂供应量,提高了全尾砂旋流器分级产率并开展了相关充填材料试验。介绍了分级尾砂胶结充填体强度试验、分级尾砂充填料浆塌落度试验及分级尾砂胶结充填料浆凝固时间测定试验。试验结果表明,夏甸金矿选厂全尾砂经旋流器分级的尾砂是一种良好的充填骨料,可以作为充填骨料进行充填。试验所得数据和结论对于矿山充填作业具有直接的指导意义。     

某铅锌矿全尾砂胶结充填体强度试验研究

以某铅锌矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶凝剂制作胶结充填体,测定了全尾砂物理化学特性,并用三因素四水平正交试验设计进行单轴抗压强度试验,研究了全尾砂胶结充填体抗压强度与灰砂比、质量浓度和养护时间的敏感性,通过对各因素的多元线性回归分析推荐了充填料浆最优配比。结果表明:当全尾砂不均匀系数大于5时,可用作充填骨料且制成的充填体密实程度好;胶结充填体抗压强度与灰砂比、质量浓度及养护时间成正比;灰砂比对充填体抗压强度的影响最敏感,养护时间次之,质量浓度最小;推荐该矿最优充填配比方案为灰砂比1∶4、质量浓度76%、养护时间28d。     

基于ANSYS/FLOTRAN的高浓度全尾砂胶结充填管道输送数值模拟研究

高浓度全尾砂自流输送在金属矿山的应用日趋广泛。通过对某铁矿高浓度全尾砂胶结充填管道输送进行数值模拟研究,确定高浓度全尾砂料浆相关物理参数,构建适合高浓度全尾砂胶结充填料浆管道输送的数值模型。利用ANSYS/FLOTRAN模拟高浓度全尾砂料浆在充填管道内流动的动态特征,并将模拟结果与理论计算进行对比分析,同时进行料浆输送过程的数值解算,分析结果显示：（1）料浆浓度在68%~78%范围内以1.5,2.0,2.5 m/s进口流速完全能实现自流输送;（2）模拟结果与理论计算对比分析得出二者阻力损失相对比较一致;（3）随着料浆进口流速的增大,料浆浓度对弯管处的冲击影响越不明显。研究表明该数值模型建立合理,研究结果对高浓度全尾砂胶结充填管道自流输送试验和实践提供了一定的指导与借鉴。     

全尾砂单管路自流输送胶固充填新工艺研究

本文介绍了一种岩金矿山全尾砂单管路自流输送胶固充填新工艺。该工艺使用一种“全水胶固材料”作固化剂，与全尾砂制成浓度６０％～７２％的充填料浆，经单管路自流输送到井下采场，不用脱水便可以凝结为固态充填体，经１２ｈ后可以承载。新工艺的试验成功地解决了尾砂胶结充填作业中充填体井下脱水和强度不均等一系列难题，工艺简单、效益好。     

新型尾砂胶结剂胶结分级尾砂充填体强度研究

结合某矿山实际,采用实验室试验与数值模拟相结合的手段,研究了新型尾砂胶结剂胶结分级尾砂充填体力学强度特性及其作为采场顶板的稳定性.单轴抗压试验与巴西劈裂试验结果表明,灰砂比为1∶6、1∶12的新型尾砂胶结剂胶结分级尾砂充填体在7d、14 d、28 d、60 d养护龄期的抗压、抗拉强度,分别高于所对应灰砂比为1∶4、1∶8的42.5级水泥胶结分级尾砂充填体;并且灰砂比为1∶6、1∶12的新型尾砂胶结剂胶结分级尾砂充填体的早期抗压、抗拉强度均优于对应灰砂比为1∶4、1∶8的42.5级水泥胶结分级尾砂充填体;FLAC3D数值模拟结果表明:新型尾砂胶结剂胶结分级尾砂充填体,可以满足作为采场充填顶板的要求.     

基于Marzars损伤模型的胶结充填体合理强度确定

为了研究金山金矿不同灰砂比的尾砂胶结充填体破坏规律,运用损伤力学理论,建立了不同灰砂比的尾砂胶结充填体压缩损伤本构模型。采用采场采矿后的岩体释放能量逼近胶结充填体峰值变形能原则,结合金山金矿条带式充填采矿法试验采场的具体位置、地应力、采场结构参数,确定了尾砂胶结充填体的强度,为尾砂胶结充填参数的确定提供理论依据。     

基于正交试验的细尾砂—分级尾砂充填体强度研究

为解决某矿山细尾砂充填体流动性差、强度低的问题,通过正交试验和胶结充填试验,探究尾砂料浆浓度、胶凝材料掺量、外加剂掺量和细尾砂掺加比例对充填体强度的影响,得出了各因素影响充填体强度的重要性顺序。通过多元回归分析确定推荐配比参数,并结合试验结果和SEM分析,对充填体微观结构进行进一步的探究。结果表明：各因素影响充填体强度的重要性顺序依次为胶凝材料掺量、料浆浓度、外加剂掺量和细尾砂掺加比例。通过控制变量,可得充填体强度的增长规律,即增大料浆浓度和胶凝材料掺量,均可提高充填体强度;在合适的掺量范围内,充填体强度随外加剂掺量的增加而提高;细尾砂掺量对充填体强度产生较复杂的影响。实际矿房充填推荐配比参数如下：料浆浓度为70%,胶凝材料掺量为20%,外加剂（减水剂）掺量为1‰,细尾砂掺量为30%。掺加外加剂可使充填体水化反应更充分,有助于提高其强度。研究表明,细尾砂充填体强度和流动性可以满足矿山实际矿房充填的要求。     

尾砂沉缩性与相关影响因素的研究

以汤丹铜矿全尾砂为试验材料,通过室内试验观察该尾砂在胶结与非胶结状态下的自然沉缩现象,研究了全尾砂的沉缩特性与规律,分析了不同料浆浓度、水泥添加量对沉缩性能的影响。结果表明,同等水泥含量条件下,浓度越高,料浆的沉缩率越小;在相同浓度条件下,沉缩率随着水泥添加量的增加而逐渐减少。料浆浓度和水泥添加量对沉缩率都有影响,但料浆浓度的影响更加显著。在满足充填体所需强度条件下,建议采用料浆浓度不小于70%、水泥添加量不小于150 kg/m3的料浆进行充填。     

全尾矿单管路自流输送胶固充填新工艺研究

本文介绍了一种岩金矿山全尾矿单管路自流输送胶固充填新工艺，该工艺使用一种“全不 固材料”作固化剂，与全尾砂制成浓度６０％～７２％的充填料浆，经单管路自流到井下采场，不用脱水便可以凝结为固态充填体，经１２ｈ后可以承载新工艺的试验成功地解决了尾砂胶结充填作业中充填体井下脱水和强度不均等一系列难题，工艺简单，效益好。     

永平铜矿全尾结构流体胶结充填参数优选研究

为了解决永平铜矿现有充填系统存在的问题,减少尾矿排放,降低尾矿库安全风险,开展全尾砂结构流体胶结充填实验室试验,确定充填参数。试验测定了全尾砂物理化学性质、充填料浆配比试验、全尾砂料浆流动性能试验和实验室L管自流输送试验,计算和分析了流变参数、沿程输送阻力及充填备线等充填参数。研究结果表明,全尾砂性质满足结构流体胶结充填自流输送的工艺要求,应用此工艺技术上可行。     

全尾砂胶结充填在某白钨矿山的应用

为防止或限制某白钨矿山采空区大面积塌方和地表沉陷,矿山对采空区进行了全尾砂胶结充填。该矿山根据尾砂粒级组成和胶结充填材料强度的试验结果,设计了全尾砂胶结充填系统的工艺流程,采用立式砂仓对低浓度全尾砂浆进行沉淀脱水形成高浓度全尾砂浆,将高浓度全尾砂浆、散装水泥及适量调浓水混合连续搅拌均匀后制备成充填料浆,经充填钻孔及井下充填管路自流或者加压输送至采场空区进行充填,并解决了一些胶结充填过程中的具体问题。