全尾砂新型充填胶凝材料在南洺河铁矿的应用

针对冀东铁矿全尾砂充填料,已经开发出适用于铁矿山全尾砂胶结充填法采矿的矿山尾砂固结粉(简称尾矿粉)。通过矿山工程应用表明,该种全尾砂新型胶凝材料不仅胶结充填体强度高,而且成本低,具有良好的性价比。为此开展了矿尾粉新型胶凝材料在南洺河铁矿推广应用的试验研究。现场全尾砂取样的物化特性分析结果显示,南洺河铁矿全尾砂充填料不仅颗粒细(dav=0.361mm),含泥量高,而且级配差(不均匀系数53.4),属于级配严重不良的全尾砂充填料。为此,作者进行了胶砂比为1∶8和料浆浓度为73%的胶砂充填体强度试验。28d胶砂充填试块强度可以达3.024 MPa,是相同条件下32.5R早强水泥的2.77倍,满足了南洺河嗣后充填采矿对充填体强度的要求。     

基于不同养护龄期的充填体强度多元线性回归分析

为探究灰砂比、料浆浓度对充填体强度的影响规律,利用某金矿全尾砂作为原料,制备料浆浓度为65%、67%和69%,灰砂比为1∶4,1∶10和1∶20的胶结充填体试件,开展单轴压缩试验。试验结果表明:全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆浓度之间呈多元线性函数关系。养护龄期对充填体强度影响最大,灰砂比次之,料浆浓度最小。充填体强度随养护龄期的增长遵循线性增长规律,且灰砂比和料浆浓度越大,强度随龄期增长速率越大。     

组合胶结充填体力学特性试验与应用研究

为探究组合尾砂胶结充填体力学特性及破坏机制,利用大冶铁矿全尾砂制备灰砂比分别为1∶4,1∶6,1∶8和1∶10的三分层柱状组合胶结充填体试样,借助SANS数显式试验机开展不同配比组合充填体单轴压缩试验。以大冶铁矿为工程背景,借助数值模拟手段优化了充填方案并开展工业试验。研究结果表明:1)组合充填体顶底分层为1∶4时,二分层灰砂比降低,胶结充填体整体强度弱化明显;当二分层配比1∶10时,顶底层灰砂比减小,充填体整体强度逐渐降低,但影响较小。且组合充填体破坏形式主要表现为中部首先发生破坏,顶部和底部伴随拉伸和剪切破坏。2)采空区-171～-159 m灰砂比1∶4,-159～-120 m配比均为1∶8方案最优,同时现场充填体取芯强度较好。将研究成果成功应用于试验采场309矿柱回采,实现了回采率92.14%、贫化率为9.07%的良好技术指标。     

矿用尾砂固结粉在铁矿山全尾砂现场充填试验研究

为了分析和评价新型充填胶凝材料尾砂固结粉(简称矿尾粉)替代水泥用于铁矿全尾砂胶结充填法采矿的可行性与性价比, 开展了矿尾粉的现场试验, 测试了不同配比和浓度条件下的矿尾粉全尾砂充填体的单轴抗压强度, 并与水泥和胶固粉胶凝材料进行了对比分析。结果表明: 矿尾粉胶凝材料强度高、成本低、性价比高, 替代水泥用于铁矿充填法采矿, 不仅能大大降低充填采矿成本, 而且还能实现铁矿全尾砂充填, 为贫铁矿床的充填法采矿奠定基础。     

利用钒钛渣开发矿山充填胶凝材料试验研究

针对承德钢铁公司的钒钛水淬渣,开展了开发矿山充填胶凝材料的试验研究,根据现场取样的化学成分、质量和特性评定,开展了酸性和碱性2类激发剂的配比试验研究。结果表明:酸性激发剂的28 d抗压强度均未超过1.0MPa,碱性激发剂的效果更差;进一步的优化激发试验后,28d抗压强度达到了3 MPa左右,能够满足充填体强度要求,但增加了充填成本。     

等效岩体力学参数识别及边坡稳定性数值模拟研究

以厂坝铅锌矿为工程背景,利用GPS监测数据和正交数值试验,开展岩质边坡岩体参数等效识别,由此获得了37线剖面等效岩体力学参数:E=4.72GPa,C=0.526MPa,φ=36°,Rt=0.058 MPa.在此基础上,分别考虑干坡和降雨2种工况,进行矿山边坡的稳定性数值模拟.研究结果表明:在干边坡条件下,边坡的稳定安全系数达到1.25,满足矿山边坡稳定性要求.在降雨入渗的条件下,边坡稳定安全系数降低到0.94,表明边坡已经处于破坏状态.可见,受降雨渗流影响,边坡稳定性迅速降低,存在滑坡失稳风险.加强矿山边坡在降雨期间的变形监测和安全防控,对确保矿山安全生产至关重要.     

基于人工神经网络的金川矿区地应力规律研究

基于地应力现场实测结果的复杂性、随机性和不完备性,为提高对测试数据分析的可靠性,针对金川矿区实测的地应力数据,采用人工神经网络模型对实测数据进行学习和训练,由此建立了矿区地应力分布规律与影响因素之间的隐函数关系。然后通过不同位置和深度的地应力预测和回归分析,获得了金川矿区复杂地应力场的变化规律。研究结果表明:随着埋藏深度的增加,金川矿区的最大水平主应力σH、最小水平主应力σh和垂直主应力σV大致呈现线性变化关系;垂直主应力随深度的线性回归系数为0.0285,基本上等于或略大于于上覆岩层的重量;浅部以水平应力为主,深部地应力逐步向静水压力场发展;但深部的剪应力随深度逐渐增大,并对地下工程稳定性产生不利影响。研究结果为金川矿区深部工程优化设计和矿体开采提供了理论依据。     

阶段嗣后充填采充过程稳定性分析与充填体强度匹配研究

以阶段嗣后充填采矿法的司家营铁矿南区为研究背景,在现有的工程地质资料的基础上,运用经典理论模型法和工程类比计算法,通过对矿房、胶结充填体、围岩作用下充填体和采场承载结构矿柱等四个方面进行稳定性分析,以及对充填体强度与采场围岩进行匹配研究,进而验证充填体强度在回采和充填过程中能否满足稳定性的要求.