尾砂粒级组成对充填体强度特性影响的试验研究

分析了5种尾砂的粒级组成和级配关系,对包含尾砂粒级组成在内的3种强度影响因素进行正交试验。研究表明:对充填体强度影响的敏感性顺序为:灰砂比料浆质量分数尾砂粒级组成,但是在灰砂比相同的情况下,质量分数较低的B尾砂试块强度反而较大,因为B尾砂的级配关系最优;适量的细粒级尾砂有助于增加充填体强度,这是由于细粒级尾砂被水泥包裹后填充在大颗粒之间的空隙,促进了颗粒间的胶结,增加了试块的强度;但是当细粒级尾砂过多时导致胶结外膜的含水增多,阻碍了各种颗粒之间的胶结,降低了试块的强度,因此尾砂的粒级组成对充填体强度有明显的影响。     

某矿山全尾砂充填试验研究

某矿山多年来一直使用分段空场法开采,形成了大量空区,且随着开采深度的增加,地压对采场稳定的影响越来越显著,安全问题突出,故决定使用充填法开采深部矿体。针对该矿山的全尾砂进行了试验研究,得知当料浆灰砂比相同时,坍落度与其质量分数呈负相关关系,然而灰砂比的变化对坍落度产生的干扰并不大,充填体的抗压强度与灰砂比和料浆质量分数均呈正相关关系。为满足不同时期对充填体不同强度的要求,最终选择最优的灰砂比为:打底或胶面时为1∶4,一步骤采人工矿柱时为1∶6,二步骤采矿房及嗣后充填时为1∶12,料浆质量分数为72%。     

基于抗离析性能的集料配比优选研究

将抗离析性能判定值M作为充填料浆中粗颗粒物料抵抗离析倾向的评价指标,进行正交试验设计,试验结果表明,料浆质量分数对M值的影响最大,集料配比次之,灰砂比的影响最小;泌水率测试结果表明,M值是抗离析性能较好的定量指标。M值与料浆质量分数呈正相关关系,当料浆质量分数为78%时,料浆泌水倾向小,M值均大于1,料浆具有良好的和易性及输送性能;随着尾砂掺量的加大,M值稳步提升。分析料浆质量分数78%、灰砂比1∶6条件下不同尾砂掺入量与料浆M值之间的关系,拟合关系式的相关系数R2大于0.997,根据关系式可知较优的全尾砂-碎石配比为22.1∶77.9～25.0∶75.0。     

充填体中全尾砂、江砂和水泥混合材料配比研究

针对某矿选厂的全尾砂硫含量较高,不利于充填体输送的问题,将江砂掺入胶结充填体的骨料中,并按不同的江砂与全尾砂比、灰砂比制备全尾砂、江砂和水泥的混合充填体料浆。通过全尾砂、江砂混合配比的可行性分析、单轴抗压强度试验、沉降性能与脱水性能分析,再结合该矿的充填能力与技术要求,最终确定最佳配比为:江砂与全尾砂比1∶4,灰砂比1∶8,料浆质量分数70%。     

高海拔地区矿山全尾砂胶结充填配比研究

为了获得安全、经济、合理的充填配比,通过开展采场内充填体强度试验,运用极差、方差和回归分析法对充填体强度影响因素的敏感性进行分析,并结合Design Expert软件应用响应面法对各因素的交互作用进行分析,结果表明:充填体强度的影响因素排序为灰砂比养护龄期料浆质量分数;灰砂比、料浆质量分数与灰砂比、养护龄期之间交互作用影响显著,灰砂比对充填体强度的影响最大,料浆质量分数对充填体强度的影响不明显,在充填过程中应以料浆流动性为主要考查指标。因此,矿山在充填过程中应严格控制灰砂比,同时要保证充填体的养护龄期。     

金川矿山废石-铜渣尾砂混合骨料充填特性试验研究

针对金川龙首矿实施-12mm破碎废石粗骨料充填存在料浆分层离析的问题,开展了掺铜渣尾砂细骨料试验并对混合骨料的级配进行优化,通过对不同铜渣尾砂掺量的混合骨料级配特征分析、管输特性正交试验和充填体强度正交试验,结果发现:铜渣尾砂掺量为10%、15%、20%时混合骨料级配和密实度较好,细骨料掺量从10%增长到30%时,充填料浆的平均泌水率从13.71%逐渐降低到9.92%,泌水率降低效果明显。试验确定混合骨料中铜渣尾砂掺量为20%,胶凝材料添加量为290kg/m3,料浆质量分数78%,坍落度27cm,泌水率仅为6.1%,有效解决了粗骨料充填中的离析问题。     

基于模糊数学-层次分析法的水泥胶结充填料浆配比优化研究

针对某矿山残矿回采时充填效果存在的问题,采用水泥胶结全尾砂充填.根据充填料浆的力学性质和流动性能,初步确定影响充填效果较大的因素:28 d单轴抗压强度、单位沿程阻力和自然沉降速率.为了进行充填料浆配比优化研究,应用模糊数学和层次分析法分别建立各配比的隶属度矩阵和以上影响因素的权重矩阵,通过模糊决策确定该水泥胶结全尾砂充填料浆的最优配比:灰砂比(水泥用量∶全尾砂用量)1∶4、浓度72％.优化结果表明:在保证料浆充填体的强度前提下,最优配比可以有效改善料浆输送性能,减少充填成本.     

超细全尾砂胶结充填体的强度特征分析

以中关铁矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶凝材料制作胶结充填体,采用单因素四水平试验设计,分析了全尾砂的物理化学性质,探讨了全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期之间的定量关系,并对其敏感程度进行了研究。研究结果表明：中关铁矿全尾砂中值粒径仅为14.2μm,碱度系数为2.31,活性系数为2.12,属于碱性超细全尾砂,级配良好、活性较高;全尾砂胶结充填体的强度随灰砂比的增加和料浆质量浓度的增加呈指数函数增长,随养护龄期的增加呈线性增长,拟合相关系数平均值分别为0.97、0.96和0.92;充填体强度对养护龄期的敏感程度最高,灰砂比次之,料浆质量浓度最小。     

充填料浆流变参数试验研究

针对某矿山全尾砂胶结充填料浆在管道内的稳定输送问题,对充填料浆流变特性进行了试验研究,通过设置质量分数为66%、68%、70%、72%全尾砂料浆和添加胶结剂情况下灰砂比1∶8的料浆流变参数试验,分析不同质量分数及灰砂比1∶8的充填料浆流变参数。试验结果表明:尾砂料浆的流变参数与料浆质量分数有关,质量分数越大,流变参数值越大;在相同的料浆质量分数下,添加胶结剂的尾砂屈服应力和黏性系数比没有添加胶结剂的尾砂大。     

某铜矿全尾砂胶结充填料配比实验研究

某地下矿山现行充填配比下,胶结充填体力学参数无法满足工艺要求。采用正交试验方法对全尾砂胶结料浆的坍落度、充填体试件养护28d和90d的力学参数进行研究。在此基础上,借助MATLAB软件进行多元非线性回归分析,建立各力学参数预测模型。根据预测公式及矿山实际充填要求,寻优后得出水泥用量14.3%、料浆质量分数76%时,胶结充填体的单轴抗压强度、弹性模量、内聚力分别为1.518 MPa、0.246GPa、0.618 MPa,此为最优充填料配比。     

某矿山充填材料试验研究

为给某矿充填系统提供设计与运行参数,对充填材料进行了试验参数测试,试验结果显示,全尾砂体积质量为2.988g/cm3,平均粒径为56.77μm,其中-38μm颗粒质量分数为41.21%;当充填料浆质量分数为70%且配比较高时,充填料浆固结硬化正常,试块制作后24h即可抹面,整体性较好,灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8的试块28d强度为3.87~1.31 MPa,能够满足60m中段高度矿体开采对充填体力学性能的要求。     

萘系减水剂对不同种类尾砂充填材料性能的影响

根据焦家金矿现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料,对比两种尾砂配制成的尾砂充填材料性能的优异,并且研究不同掺量下萘系高效减水剂对尾砂胶结充填料浆沉降速率、泌水率、流动性及充填体强度的影响.结果表明,与粗尾砂相比,全尾砂作为充填集料制成的全尾砂充填料浆具有更优的流动性能和悬浮性能,不易在管道内发生堵塞,且形成的充填体强度较高.萘系减水剂的加入可以降低尾砂充填料浆的沉降速率,改善浆体悬浮性,明显的增加料浆的流动性能,并且提高硬化后充填体的强度.在萘系减水剂掺量为0.3％时,全尾砂充填材料的各项性能均达到最优值.     

高沙充填材料的输送性能研究

通过研究质量浓度、灰沙比、减水剂、缓凝剂等对高沙充填料浆的坍落度、泌水率、初凝时间等输送性能的影响规律,确定了满足充填料浆自流输送性能要求的高沙充填材料配比:灰沙比为1:8,质量浓度为85％,聚羧酸高效减水剂为0.3％～0.4％,葡萄糖酸钠缓凝剂为0.07％.研究结果表明,随着料浆质量浓度增大,泌水率下降,初凝时间减小.风积沙掺量增加,料浆流动性变差,初凝时间逐渐减小,泌水率增加.减水剂的加入使得泌水率得到大幅度的下降,坍落度显著改善.缓凝剂的加入有效延长了充填料浆的凝结时间,有利于长距离管道输送,葡萄糖酸钠缓凝剂掺量在0.05％～0.09％范围内缓凝效果明显.     

高浓度全尾砂胶结充填体强度规律分析

以某矿山铅锌全尾砂作为研究对象,进行高浓度全尾砂胶结充填体强度规律分析,分别对质量浓度为72％、74％、76％、78％、80％和灰砂比为1:4、1:8、1:12、1:16料浆试块的7 d,28 d,56 d单轴抗压强度进行非线性回归分析.综合对比实验分析结果:灰砂比同充填体强度遵循二次函数关系,质量浓度、龄期同充填体强度均遵循指数函数关系;灰砂比越大,龄期的增加对充填体强度增加影响越大;灰砂比越小,充填体强度随质量浓度的增加越缓慢;所得回归模型能较好的反应充填体强度同各因素间的规律.     

基于FLUENT的全尾砂充填料浆输送特性模拟与分析

为了揭示矿山全尾砂充填料浆的管输特性,以鞍钢张家湾铁矿的充填系统为例,对全尾砂充填料浆在实际质量分数和流量下的输送特性进行FLUENT模拟和分析,研究结果显示:灰砂比为1∶8、质量分数为70%~72%的料浆在几何倍线3~4的实际充填作业中可以实现自流输送;当充填流量一定时,质量分数72%的料浆相对于70%的料浆流动状态更加稳定,呈现更好的结构流状态,故而在满足充填系统能够自流输送的前提下,料浆质量分数的增大可以提高充填系统的输送稳定性;相同质量分数下,沿程压力损失与入口流量呈正相关。     

粗骨料级配对机制砂混凝土性能的影响

粗骨料级配对混凝土的工作性及力学性能有显著的影响,本实验通过调整粗骨料的级配,研究其对机制砂混凝土坍落度、扩展度和抗压强度的影响。结果表明:改变粗骨料级配,机制砂混凝土的性能发生显著变化,当5～10 mm含量为10%、10～16 mm粒径的粗骨料含量为45%、16～25 mm粒径的粗骨料含量为45%时,粗骨料空隙率最小为42.5%,配制的机制砂混凝土坍落度为200 mm、扩展度为410 mm、28 d抗压强度为45.6 MPa,抗压强度满足C40等级要求。     

新型复合胶凝材料的制备及其在岩土胶结中的应用

为了降低岩土胶结工程施工过程中水泥的使用量，以活性火山灰、钛石膏和复合硅酸盐水泥为主要原料，制备了一种新型复合胶凝材料，并考察了水灰比和胶凝材料加量对淤泥固化土试样性能的影响。结果表明：水灰比越大，固化土试样的抗压强度和软化系数均呈现出逐渐下降的趋势，而固化料浆的坍落度则呈现出逐渐增大的趋势，当水灰比为0.5时，固化土试样的强度和软化系数仍较大，而料浆的坍落度可以达到175 mm，综合性能较好；新型复合胶凝材料的加量越少，固化土试样的抗压强度和软化系数就越小，固化料浆的坍落度越大，因此，为保证淤泥固化土试样结构的稳定性以及料浆的可泵性能，推荐新型复合胶凝材料与淤泥干土的最佳质量控制在1∶1～1∶4之间。研制的新型复合胶凝材料能够减少水泥的使用量，并能有效提高岩土胶结的强度。     

掺加粉煤灰混合骨料胶结充填体强度试验研究

为了解决金川矿山废石粗骨料充填采矿存在的分层离析技术难题,首先对该矿-12 mm破碎废石、-5mm棒磨砂及粉煤灰等充填骨料进行级配特征粒径分析。分析结果表明,3种骨料均不适合作为单一充填骨料;然后以粉煤灰作为细骨料,开展废石棒磨砂粗骨料掺合料的级配优化与胶结充填体强度试验,通过不同掺量粉煤灰替代混合粗骨料的胶结充填体强度试验,研究粉煤灰掺量与充填体强度和沉缩率的关系。试验结果表明,粉煤灰对充填体早期强度增长不利,对后期强度增长的促进作用明显,28d强度是3d强度的3.4倍,是7d强度的1.8倍。最终确定的充填料浆最优配比为:胶凝材料添加量为290kg/m~3,粉煤灰掺量为200kg/m~3,料浆质量分数为82%。     

废石-石粉混合骨料固结粉胶凝材料充填体强度试验研究

为了降低金川镍矿下向分层胶结充填的采矿成本,应用固结粉新型胶凝材料和废石粗骨料进行充填法采矿。针对废石粗骨料充填料浆存在的分层离析问题,以石粉作为细骨料,开展废石-石粉混合骨料的胶结充填体强度试验。首先,开展废石-石粉不同配比混合骨料的粒径级配分析;然后,针对不同石粉掺量,开展了混合骨料固结粉胶结充填体强度正交试验。通过对试验结果进行极差分析和二次多项式逐步回归分析,获得的充填料浆优化配比为:石粉质量分数30%、固结粉体积质量3 100kg/m~3、料浆质量分数80%;最后,对充填料浆优化配比进行验证试验。试验结果表明,废石-石粉混合骨料固结粉胶结充填体3d、7d、28d强度分别达到1.68MPa、3.06MPa、7.80MPa,满足该矿下向分层进路胶结充填强度要求,已在该矿山成功应用,获得了显著的经济、社会与环保效益。     

砂基透水混凝土路面砖胶结料试验研究

研究自主研制的胶结料不同掺量、水灰比、集料级配及灰集比对砂基透水混凝土路面砖强度、透水性的影响,并通过室内试验测试试件保水性、抗冻性、耐磨耗性、抗硫酸盐-干湿循环侵蚀.先将自主研制的胶结料Ⅰ与3种同类型胶结料通过胶砂试验比选.结果表明:胶结料Ⅰ(28 d)抗压强度59.2 MPa、抗折强度9.3 MPa,优于同类型胶结料;胶结料Ⅰ掺砂基透水混凝土路面砖最优掺量为水泥质量的5%,其强度为35.6 MPa,透水系数为3.5×10 -2 cm/s,并具有良好的保水性、抗冻性、耐磨耗性和抗硫酸盐-干湿循环侵蚀性能.