尾砂粒度对充填体物理力学性质的影响

目前国内外不少用尾砂充填的矿山,存在尾砂量不足的问题。本文从研究尾砂的物理力学性质出发,探讨更多细粒级尾砂用于充填的可能性。 试验表明,尾砂的渗透系数K_(10)同空隙率P和比表面积S间存在下列函数关系: K_(10)=(b′p-a′)e~(-bs) 尾砂的内摩擦系数tgφ与细粒级(-20μm)含量(X)之间是幂函数关系。 tgφ=ax~(-b) 试验结果又表明,内摩擦系数是随正压力的加大而下降。 尾砂压缩模量E和平均粒径(?)的关系是随加压过程而变化的,其关系式如下: 加压初期 E_0=a+bln(?) 后期 E=a-bln(?) 由模拟试验得知,在尾砂受压时,垂直压力系数曲线在砂层高H和试简直径D的比例为1.5处有交点,压强是随H/D和粒径的不同而变化。 在尾砂胶结充填中,抗压强度随细粒级含量的增加而提高,但存在有一个最佳值。 实验中采用了正交试验设计和回归分析方法。结果表明,充填尾砂中细粒级含量有可能进一步提高,增加充填尾砂的利用率,充填体性质也有所改进。     

胶结充填体物理力学性质的分形特性

矿山所使用的尾砂、全尾砂等充填材料呈散粒结构，其颗粒粒度组成是决定砂类散粒结构的基本因素，也是造成胶结充填体力学性质存在差异的控制性结构。本文用分形几何方法，研究了充填材料粒度分布的分形特性，并建立了分维值与充填体强度的关系。     

胶结剂性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响

针对胶凝材料性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响进行了试验研究,采用压汞测孔仪（Autopore Ⅳ9500）测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明：当料浆固体浓度分别为70%、78%和86%并且胶凝材料掺量10%（以总固体质量计）时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了151%、127%和90%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量5%、养护龄期分别为7、14和28 d时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了68%、97%和141%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量分别为5%、10%、20%、30%和40%时,掺矿渣水泥比掺水泥的28 d固化体抗压强度分别提高了127%、89%、10%、-12%和-21%。结合压汞测孔数据和固化体抗压强度结果,得出结论：在高水胶比材料（即水胶比大于065）中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中孔径更细（即水化产物更多或更分散）,导致固化体中骨料（包括填料）的黏结面积增加而增加固化体抗压强度;在低水胶比材料中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中总孔隙率大幅度增加,导致固化体中骨料的黏结强度降低而降低固化体抗压强度。     

全尾砂胶结充填体抗压强度试验研究

以全尾砂浆和水泥试块为试验模型,进行胶结充填试验,分析出不同情况下充填体的抗压强度。对实验结果分析表明,在灰砂比和时期相同的条件下,重量浓度越高,充填体强度越高。     

尾砂胶结充填体力学试验及损伤研究

尾砂胶结充填体是一高度非线性介质,有不同于岩石和混凝土的独特力学特性。本研究分别对灰砂比为1：4、1：8和1：10的3种尾砂胶结充填试块进行了压缩与拉伸力学试验,测试了其应力-应变关系,分析了充填体破坏机理及不同配比下的力学特性,建立了3种不同配比充填体压缩和拉伸损伤本构方程。经验算对比,所建立损伤本构方程与试验结果吻合较好。     

废石尾砂胶结充填力学研究进展

废石尾砂胶结充填技术以它可以处理消纳井下矿坑废石,且无污染,进一步实现废石不出坑胶结充填的技术优势,而被地下开采矿山广泛的接受和应用.本文对充填技术的发展进行了总结,并着重阐述了胶结充填体的力学作用原理、胶结充填材料研究及充填体强度影响因素研究,探讨了比较经典的充填强度理论和国外的废石尾砂胶结充填试验探索.     

全尾砂胶结充填体蠕变特性试验研究

胶结充填体的时效性往往影响着采矿工程的长期稳定性。为分析胶结充填体的蠕变特性,进行了单轴蠕变试验。采用BLW-3000微机控制剪切蠕变试验机对灰砂比为1∶6浓度70%的胶结充填体在0.75应力水平下进行单轴压缩蠕变试验。试验结果和数据分析表明:在0.75应力水平下胶结充填体具有明显的衰减蠕变和等速蠕变阶段,并未显示出加速蠕变过程。其应变速率与时间呈指数衰减关系;变形模量随时间可用Logistic函数进行描述。采用伯格斯模型描述充填体蠕变特性并对参数进行辨识,拟合结果与试验数据可很好的吻合。     

某铁矿全尾砂胶结充填体力学性能研究

安徽某铁矿山针对西部矿区-370 m以上的矿体,以及前期预留的矿柱拟采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采。利用该矿选场产生的全尾砂作为井下充填骨料,不仅可以减少尾矿长期堆存而产生的各种问题,节约筑坝、防灾和防洪等的工程建设费用,还能改善尾矿对环境造成的污染,为企业取得一定的社会、经济和环境效益。本文从该矿山全尾砂的物化性能入手,通过对全尾砂的物理性质测试和化学元素分析,充填体的单轴抗压强度测试、抗剪强度测试和承压变形试验,获得了不同充填料浆浓度和砂灰比与全尾砂胶结充填体力学性能的关系,为全尾砂作为矿山充填骨料提供了数据支持及理论依据。     

超细全尾砂胶结充填体强度特性研究

甲玛铜矿采用空场嗣后胶结充填采矿法开采厚大矿体,采用超细全尾砂胶结充填,为掌握该类型的尾砂胶结充填体在高寒地区的强度特性,本研究通过设计砂灰比(4、6、8、10、12)、料浆浓度(60%、62%、64%、66%)和养护龄期(7 d、14 d、28 d)3种因素,分别在平原和高原地区两种环境下开展单抽抗压强度试验,获得了超细全尾砂胶结充填体试件在室内标准养护条件和井下硐室低温条件下的强度发展规律,并分析了两种养护条件下强度差异产生的原因,有效指导了高寒高海拔环境下甲玛铜矿的充填作业。     

全尾砂胶结充填体分层特性试验研究

在分段或阶段嗣后充填采空区中全尾砂胶结充填体的分层现象较为常见。基于此,以程潮铁矿所取尾砂及相关基础资料为试验基础,采用一次充填分别制作灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10的全尾砂胶结充填体试样,进行单轴压缩胶结充填体超声波波速监测试验,获取胶结充填体试样破坏荷载及超声波波速,探讨不同灰砂比的充填体试样超声波波速分层变化特征,结合颗粒粒级特征,揭示全尾砂胶结充填体分层机理。试验结果表明：（1）通过对不同灰砂比、不同分层测点进行对比分析,得出超声波波速变化规律为：① v（上）＞v（中）＞v（下）,② v（1∶4）＞v（1∶6）＞v（1∶8）＞ v（1∶10）;（2）结合颗粒粒级特征,表明全尾砂胶结充填体的分层变化特性是由于充填体试样内部颗粒间的排列方式及紧密程度之间的特征而导致;（3）全尾砂胶结充填体分层现象对充填体的强度影响较大,颗粒密实程度越好、颗粒排列越均匀,越能更好地对其强度进行表征。研究结果可为程潮铁矿极其类似矿山的充填生产实践提供有效指导意见。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响研究

对减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响进行了研究,采用压汞测孔仪(AutoporeⅣ9500)测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明:当料浆坍落度为180mm且水泥掺量分别为3%、5%和7%(以总固体质量计)时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使料浆的固体浓度分别提高4.3%、3.9%和4.1%,能使固化体28d抗压强度分别提高52%、81%和106%。当料浆坍落度为180mm、水泥掺量为5%并且养护龄期为7d、14d和28d时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使固化体抗压强度分别提高46%、90%和81%。结合固化体压汞测孔和抗压强度结果,得出结论:当保持料浆坍落度、水泥掺量和养护龄期相同时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能降低固化体的总孔隙率和减小固化体的平均孔径,这可能是减水剂分散了料浆中的水泥和降低了料浆水灰比的复合作用的结果(并且水泥掺量越高或养护龄期越长,复合作用越显著),从而增加了固化体中骨料与骨料之间的黏结程度,因此提高了固化体的抗压强度。     

施加载荷对全尾砂胶结充填体强度影响的试验研究

对充填体强度的研究大都停留在充填料成分上,很少采用物理方法改变强度的试验研究。针对港里铁矿全尾砂普遍偏细、含泥量大的特点,对充填料进行施加载荷试验。试验表明,加载全尾砂充填料可以提升其抗压强度,并与施加载荷大小成正比。另外,加载对于提高充填体早期强度效果尤为明显。     

尾砂胶结充填体强度估算

本文通过正交试验,得出了充填体强度与其主要影响因素间的函数关系式,可为工程中估算充填体的强度提供依据,对简易估算充填体强度有参考意义。     

粉煤灰全尾砂胶结充填新技术

在对粉煤灰物理力学性质和化学成分测定分析的基础上,依不同粉煤灰添加量进行了煤粉灰全尾砂胶充填强度试验,结果表明水泥：粉煤灰：尾砂为１：２：６的充填体可满足人工矿柱构筑要求,且成本比不加粉煤灰试块降低２６．４％。     

高浓度全尾砂胶结充填新工艺

在凡口铅锌矿采用的尾砂充填或尾砂胶结充填采矿法中,由于充填骨米为分级后的粗粒级尾砂,其产率和利用率低,致使充填料严重不足,加之传统尾砂充填混合料浆的离析和水泥流失现象严重,因此,必须寻求解决这些问题的新途径,而开展高浓度全粒级尾砂胶结充填新工艺及其装备的研究正是为了这一目的。本文系统地介绍了这一新工艺的流程和工业试验情况,并对充填质量和经济效益进行了分析与评价。     

絮凝剂对超细尾砂胶结充填体性能的影响

为研究絮凝剂对超细尾砂充填材料性能的影响,从而提高超细尾砂的利用率。对不同絮凝剂掺量 （0,45 g/t,75 g/t 及 105 g/t）下的充填料浆的流动性和充填体的力学特性进行了测试,并利用压汞实验与扫描电镜测 试探究了充填体微观演化。结果表明：超细尾砂胶结充填料浆流动性能相较于普通尾砂胶结充填料浆对固体浓度 更不敏感且强度远低于普通充填体;絮凝剂对超细尾砂胶结充填材料流动性和强度有消极影响,但存在一个饱和 浓度（75 g/t 左右）;絮凝剂的掺入会延长浆体内部渗透网络达到稳态的时间;掺絮凝剂的超细尾砂胶结充填体强度 与超声波波速呈线性关系,因此可以利用超声波波速进行超细尾砂胶结充填体的强度预测。此外,絮凝剂会弱化 充填体的孔结构,主要表现在掺入絮凝剂后,小于 1 μm 的孔隙体积明显增加。研究结果将有助于设计出更经济有 效及更耐用的超细尾砂胶结充填体。     

全尾砂胶结充填系统的膏体充填改造及应用

针对某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法采场充填倍线大、二步矿房充填体塌冒严重、矿石损失贫化突出等生产难题,开展了提高充填体强度的现场试验研究。通过添加适量粗骨料优化全尾充填材料配比,将充填料浆输送方式由自流改为泵送,在原有全尾砂胶结充填系统基础上实现了膏体充填系统改造。工程实践结果表明,新系统将充填料浆浓度由50%～55%提高到70%～75%,使充填体强度大幅提高,满足了安全和低分损采矿生产的要求。