块石胶结充填的应用现状及发展

块石胶结充填可分为块石砂浆胶结充填、块石水泥浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填。本文介绍了块石胶结充填在国内外矿山的应用，并论述了其适用范围。这对此项充填技术的推广应用具有参考价值。     

提高矿山充填质量试验研究

介绍了某铁矿山尾砂胶结充填的工艺特点和尾砂特性，进行了胶结充填材料的实验室强度试验和工业试验，并对尾砂胶结充填质量进行了评述。在此基础上，分析了影响胶结充填质量的因素，阐述了提高矿山充填质量的途径和措施，以指导该矿山生产实践。     

我过充填采矿技术新进展

近几年来，我国冶金矿山充填采矿技术有了很大的发展，虽然主流仍然是以脱泥尾砂作充填料的上向分层充填采矿法为主，但在传统的低浓度细砂胶结充填和低标号粗骨料混凝土充填以及高浓度细砂胶结充填的基础上，以开发利用全尾砂为主体的高浓度全尾砂胶结充填、碎石全尾砂膏体泵送充填、高水基全尾砂速凝固化胶结充填以及块石胶结充填等新材料、新工艺、新技术的研究和应用是充填工艺技术发展的新动向。     

采空区充填工艺技术在张马屯铁矿的应用和发展

回顾了充填工艺技术在张马屯铁矿的应用和发展，分析了各种充填工艺技术的利弊和充填效果。重点论述了全尾沙胶结充填工艺技术在张马屯铁矿的应用和取得的研究成果，结合现代充填工艺技术发展趋势，提出了无水泥全尾沙胶结充填和新胶结充填材料的开发新思路。     

我国全尾砂高浓度（膏体）胶结充填简述

先进充填设备的成功研制促进了充填技术的提高，加速了全尾砂高浓度（膏体）胶结充填的广泛应用。通过分析全尾砂高浓度（膏体）胶结充填特点，简要介绍了我国全尾砂高浓度（膏体）胶结充填研究及胶结充填系统设计，并提出了我国全尾砂高浓度胶结充填的发展重点。     

全粒级碎石水泥浆胶结充填质量控制

在分段碎石胶结充填法试验研究过程中，在国内首次试验采用自然级配碎石胶结充填料自然混合、铲运机充填新工艺技术，充填体质量控制好坏直接影响着充填体强度、充填体抵抗爆破震动破坏的能力、充填体的自立稳定性和充填成本。本文详细论述了分段碎石胶结充填体质量影响因素与充填体质量保障措施。     

武山铜矿北矿带充填系统的改造

武山铜矿北矿带的充填存在一系列问题，决定对其充填系统进行改造，采用高浓度胶结充填工艺替代原有的水力充填工艺，从而达到提高充填料浆浓度和充填效率，以及用尾砂胶结充填取代人工铺设下向进路混凝土假底的目的。本文分析了原有充填系统存在的问题，详细介绍了充填系统改造的方案。     

大尹格庄金矿深部采场胶结充填体强度研究

依据工程类比和理论计算分析，确定了大尹格庄金矿深部采场的胶结充填体需求强度，即3 d充填体强度不少于0.5 MPa，整体稳定强度不少于1.0 MPa。同时，对大尹格庄金矿的尾矿进行了胶结充填体抗压强度试验，得到了不同灰砂配比、不同料浆浓度、不同养护时间的分级尾砂和全尾砂胶结充填体抗压强度；根据试验结果，获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。     

八台选矿厂尾矿胶结充填体的试验研究

通过实验室试验，研究了八台尾矿的粒级组成、化学组成及它们与普通水泥、C料分别混合，所形成的不同胶结充填体。普通水泥与尾矿所形成的胶结充填体不适合井下充填， C料与尾矿所形成的胶结充填体适合井下充填，且按1: 8的比例最为经济合算。     

胶结充填体波速-密度双参数强度预测模型研究

抗压强度是表征胶结充填体力学性质的重要指标，是确定采场充填方案的基本依据，快速、准确地确定胶结充填体抗压强度值，对于保障采场安全意义重大。分析了胶结充填体强度的影响因素，为克服单一预测指标的不准确性和预测指标过多的复杂性，选取了较易获取的胶结充填体初始超声波波速和密度两个参数，构建了波速-密度双参数预测指标T，运用预测指标构建了胶结充填体强度预测模型，并进行了验证。研究表明：①胶结充填体单轴抗压强度的影响因素有组成成分、结构尺寸以及养护环境，主要影响因素为组成成分；②将试验数据应用所构建的强度预测模型、典型强度预测模型分别进行了曲线拟合，对比分析得出所构建的强度预测模型拟合结果良好，相关系数均达到0.98以上，可以较好地预测胶结充填体强度。利用波速-密度双参数进行胶结充填体强度预测具有可行性，为准确预测胶结充填体强度提供了新的思路。     

尾砂充填料浆泌水特性及其对充填体影响研究

通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度,但该观点未考虑料浆泌水对充填体的影响.利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响.研究发现:1)少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制.2)料浆泌水会显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差.但泌水后各...     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

废石尾砂胶结充填工艺模型试验研究*

为深入解决制约废石尾砂胶结充填工艺发展的关键技术问题,探究废石尾砂胶结充填料浆沉积及堆存规律,设计了废石尾砂胶结充填工艺模型试验装置,依据采矿工艺、充填工艺原则及工程布置要求,制定了废石尾砂胶结充填模型试验方案,运用形态测量及充填体横剖切割揭露等手段进行充填体模型质量评价,并确定了最佳充填工艺。 研究表明,无论是废石均匀铺设还是废石锥形堆放下料方式,废石料与尾砂胶结料浆同步下料时,充填体胶结效果最佳;选择最适宜的充填工艺技术不仅能有效提高废石尾砂胶结充填体强度,而且能减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山井下充填工艺优化提供了科学依据。     

高官营铁矿高强度新型胶凝材料研究

针对高官营铁矿超细全尾砂,以唐山周边地区的水泥、石灰、脱硫石膏和矿渣为原料,开展了替代水泥的高强度低成本新型充填胶凝材料研究。采用正交试验设计进行了水泥、石灰和脱硫石膏胶凝材料胶结体强度试验。极差分析显示,新型胶凝材料胶结充填体7 d强度影响因素重要程度排序为水泥、石灰、脱硫石膏。充填体7 d强度优化配方为水泥3.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为2.79 MPa,约为32.5R水泥的5.3倍。胶结充填体28 d强度影响权重与7 d强度影响权重相反,28 d强度优化配方为水泥4.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为5.04 MPa,约为32.5R水泥的4.5倍。通过SEM电镜分析得出,新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,胶结充填体强度的提高是这两种水化产物不断形成与发育的结果。砂浆流变特性试验说明,砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填料浆达到了宾汉体流体状态,适合进行料浆管道输送。现场工业试验表明：胶砂比为1∶5、砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填体28 d强度为4.91 MPa,满足充填进路下部充填体28 d强度大于4 MPa的设计要求,与室内试验结果的误差为2.6%,说明室内试验得到的测试数据可靠度较高,并且在强度性能和接顶率方面较32.5R水泥效果更佳,为矿山进行安全高效充填作业提供了有力保障。     

高官营铁矿高强度新型胶凝材料研究

针对高官营铁矿超细全尾砂，以唐山周边地区的水泥、石灰、脱硫石膏和矿渣为原料，开展了替代水泥的高强度低成本新型充填胶凝材料研究。采用正交试验设计进行了水泥、石灰和脱硫石膏胶凝材料胶结体强度试验。极差分析显示，新型胶凝材料胶结充填体7 d强度影响因素重要程度排序为水泥、石灰、脱硫石膏。充填体7 d强度优化配方为水泥3.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%，强度为2.79 MPa，约为32.5R水泥的5.3倍。胶结充填体28 d强度影响权重与7 d强度影响权重相反，28 d强度优化配方为水泥4.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%，强度为5.04 MPa，约为32.5R水泥的4.5倍。通过SEM电镜分析得出，新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C—S—H凝胶，胶结充填体强度的提高是这两种水化产物不断形成与发育的结果。砂浆流变特性试验说明，砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填料浆达到了宾汉体流体状态，适合进行料浆管道输送。现场工业试验表明：胶砂比为1∶5、砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填体28 d强度为4.91 MPa，满足充填进路下部充填体28 d强度大于4 MPa的设计要求，与室内试验结果的误差为2.6%，说明室内试验得到的测试数据可靠度较高，并且在强度性能和接顶率方面较32.5R水泥效果更佳，为矿山进行安全高效充填作业提供了有力保障。     

减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。     

高阶段嗣后分层胶结充填体强度及结构优化研究

为解决高阶段嗣后分层胶结充填体强度设计保守导致充填成本过高的问题,以大冶铁矿矿岩—充填体力学参数为基础,通过3种力学理论模型进行了分层胶结充填体强度需求解析计算。开展了以充填次数与分层结构为影响因素的充填体强度影响规律研究,得到了胶结充填体强度与充填次数之间的数学模型及折减系数。采用FLAC3D软件进行了二步骤采充时序的数值模拟搜索计算,得到了中间层充填体的黏聚力及强度需求的最小数值解,并在此基础上对高阶段嗣后分层胶结充填体的灰砂比及分层结构进行了优化。研究成果有助于大幅减少矿山胶结剂用量,降低充填成本,可为类似矿山进行充填体结构及强度优化设计提供参考。     

新型胶凝材料对充填体强度的影响

为使充填体达到所需强度,采用胶固粉代替水泥作为胶凝材料,以克服传统水泥在充填过程中表现出的早期强度低、成本高等缺点。利用吉林某铁矿的全尾砂进行了一系列的充填配合比试验。试验分别采用水泥及胶固粉单独作为充填胶凝材料,改变其掺量,并测量充填体的28 d单轴抗压强度。试验结果表明:采用胶固粉代替水泥作为充填胶凝材料可使充填体的28 d单轴抗压强度提高3~5倍,且胶固粉掺量每增加3%可使充填体的28 d单轴抗压强度提高4~9 MPa。充填体强度与胶固粉掺量和料浆浓度成正比,可通过适度减少胶固粉掺量而提高浓度的方法优化充填体力学性能,并有效降低生产成本,提高经济效益。     

基于细观尺度的胶结充填体破坏模拟试验研究

为分析充填体材料细观裂纹的萌生、扩展以及相互贯通的破坏机制,从尾砂胶结充填体微细观结构出发,采用Weibull统计函数对充填体材料的非均质特性进行描述,结合充填体室内力学试验结果,建立基于有限元理论的RFPA2D数值力学模型,分析胶结充填体的细观破坏演化模式和声发射特性。研究结果表明:尾砂胶结充填体是一种多相复合材料,具有强度低、非均质性高等特点;试件的破坏首先发生于力学性质较为薄弱的部位,并以此经过微-细-宏观跨尺度发展,最终导致充填体破坏;充填体破裂过程的声发射演化规律反映了裂纹发展的动态特征。     

某新型矿用胶结剂对尾砂胶结充填体强度的影响研究

某铁矿采用空场嗣后胶结充填采矿法开采厚大矿体,为控制充填水泥用量以降低充填成本,选用了一种原料来源广、成本低的新型矿用胶凝材料。为对比分析该矿用胶凝材料与原用水泥对充填体强度影响,首先测试了充填尾砂、充填用水的基本物理化学性质,对比了该新型胶凝材料、原矿用水泥PC 32.5标准水泥的物理力学性质,并利用该新型胶凝材料和原矿用水泥与充填尾砂进行了配比试验,测试了不同砂灰比(4、6、8、10、12)、充填料浆浓度(66%、68%、70%、72%、75%)和养护龄期(7、28、60 d)条件下胶结充填体的单轴抗压强度,确定了该低成本的胶凝材料可完全替代原矿用水泥获得同等的充填体强度。此外,利用扫描电镜(SEM)分析了不同配比参数胶结充填体的微观结构,从水化产物的微观组成方面解释了该新型矿用胶凝材料的适用性。