粗骨料充填料浆流动性能研究

为了从管道输送角度评判粗骨料配方的适用性,给充填管道设计提供技术参数,采用流动性模拟试验的方法,进行破碎废石与戈壁集料作为粗骨料的流变性能分析,测试与计算数据显示,流变参数随着破碎废石的加入有降低的趋势,相同浓度条件下,加入破碎废石的料浆流动阻力虽有所降低,但其保水性与和易性变差,不易形成稳定流体,且大颗粒破碎废石通常呈现不规则状,破碎废石的滑动摩擦较戈壁集料颗粒的滚动摩擦更容易造成管道磨损,因此充填骨料中不宜掺入破碎废石。     

阿舍勒铜矿粗骨料充填料浆流动性能研究

采用流动性模拟试验的方法,研究阿舍勒铜矿破碎废石与戈壁集料作为粗骨料的充填料浆的流变性能。结果表明,充填料浆的流变参数随着破碎废石的加入有降低的趋势,相同浓度条件下,加入破碎废石的料浆流动阻力虽有所降低,但其保水性与和易性变差,不易形成稳定流体,且大颗粒破碎废石通常呈现不规则状,滑动摩擦较戈壁集料颗粒的滚动摩擦更容易造成管道磨损,因此充填骨料中不宜掺入破碎废石。     

阿舍勒铜矿充填材料试验研究

为验证部分掘进废石用于充填的适用性,通过广泛的配比试验,展开废石替代部分戈壁集料作为充填骨料的相关研究,从技术、经济方面论述废石的适用性。试验数据与对比分析结果表明,添加废石后充填体强度不及粗骨料完全采用戈壁集料的强度,添加的废石有一定的泥化、开裂和软化现象,对充填体强度产生了负面影响,因此不宜采用废石作为充填骨料。     

阿舍勒铜矿胶结充填材料试验研究

为验证部分掘进废石用于充填的适用性,通过广泛的配比试验,展开废石替代部分戈壁集料作为充填骨料的相关研究,从技术经济方面论述废石的适用性,实验数据与对比分析结果表明,添加废石后充填体强度不及粗骨料完全采用戈壁集料的强度,添加的废石有一定泥化、开裂和软化现象,对充填体强度产生了负面影响,因此不宜采用废石作为充填骨料。     

废弃混凝土细骨料对矿山充填膏体性能的影响

为解决矿山充填开采原材料不足的问题,以废弃混凝土细骨料替代细矸石制备充填膏体,分别测定了其坍落度与扩展度、流变性能、泌水率及立方体抗压强度。试验表明:随着废弃混凝土细骨料替代率的增加,充填膏体的坍落度变化不大,扩展度、屈服应力及塑性粘度大体上呈上升趋势,而其泌水率逐渐减小,当细骨料替代率为50%时,充填膏体的抗压强度达到该龄期的最大值。     

混合骨料级配对不同浓度充填膏体流变性能影响试验研究

为明确混合骨料配比及粒径级配对不同浓度充填膏体料浆流变性能的影响,以煤矸石和河砂为混合骨料,对不同骨料粒径特征分析,开展不同骨料配比、不同浓度条件下的流变试验,通过宾汉姆模型转换得到流变参数和流变特性曲线.试验结果表明:混合骨料配比和浓度共同影响料浆流动性,相对塑性黏度系数和相对屈服应力均随浓度增加而增大,相对塑性黏度...     

基于GWO-SVR混合骨料膏体流变参数预测模型北大核心

膏体的流变性能对充填管路合理设计和管道输送阻力准确分析有重要影响。为了对膏体流变参数进行准确预测,利用灰狼算法(GWO)对支持向量回归(SVR)进行参数寻优,建立了以混合骨料掺和比、膏体质量分数和水灰比为输入参数的SVR和GWO-SVR两种屈服应力和黏度预测模型,并且对两种模型进行了对比分析。结果表明:GWO-SVR模型与传统SVR模型相比,屈服应力和黏度预测模型的决定系数R^(2)分别提高了5.8%和4.05%,并且GWO-SVR模型预测结果误差更小,屈服应力和黏度预测值相比试验值,其最大误差分别为5.63 Pa和0.00685 Pa·s,表明GWO-SVR模型有着更高的精度,可对混合骨料膏体屈服应力和黏度进行有效预测。     

全尾砂戈壁集料膏体凝结性与流动性研究

以某矿戈壁集料为粗骨料的充填膏体为试验料浆,采用正交设计法设计试验方案,研究质量浓度、灰砂比、尾砂与戈壁集料比及泵送剂添加量对抗压强度和塌落度的影响规律。对试验结果运用极差分析和多元回归分析方法分析。结果表明：灰砂比对膏体抗压强度的影响最大,各因素对塌落度的影响基本相当。根据矿山强度要求,假底充填配比应为：浓度77%~78%,尾砂与戈壁集料比2.5~3.5,灰砂比0.16~0.17,泵送剂添加量为1.5%~2.0%;打顶充填配比为：浓度77%~78%,尾砂与戈壁集料比3~4,灰砂比0.09~0.11,泵送剂添加量为1.5%~2.0%。     

基于响应面法的废石-细尾砂充填性能优化试验

为获得满足矿山采矿强度要求的废石-细尾砂充填最佳配比,首先根据混合骨料的堆积密实度和料浆浓度初探试验,初步获得配比范围;在此基础上利用响应面法建立了以废石-细尾砂充填体的3、7、28 d抗压强度为响应值的回归模型,揭示了骨料配比、浓度和灰砂比三因素对充填体强度的影响规律,并通过回归模型优选出充填最佳配比,进行半工业试验验证。结果表明,当充填体养护至3、7 d时,浓度和灰砂比两因素的交互作用影响显著;当充填体养护至28 d时,骨料配比与浓度的交互作用影响显著。当骨料配比1∶3、浓度82%、灰砂比1∶4时,废石-细尾砂充填性能完全满足矿山的充填需求,为废石-细尾砂混合骨料膏体充填性能优化提供了理论基础。     

多元粗骨料膏体稳态制备系统研究

本研究针对戈壁料粒径较大,且级配不连续,出现两头大中间小,通过添加一定冶炼渣优化其级配组成。通过开展充填物料基本性质测试、最优配合比试验等,确定了戈壁料与冶炼渣的最佳配合参数及核心工艺参数,即戈壁料∶冶炼渣=7∶3、充填浓度为78%至80%、灰砂比在1∶6至1∶10;同时由于戈壁料中含有大量的大颗粒骨料、冶炼渣比重较大,难以实现制备高质量均质膏体料浆的技术难题。本研究提出基于进料源头实现精准计量,多环节控制混合搅拌精度的技术;并以此标准,根据戈壁料、冶炼渣的特性,研发了多元粗骨料均质混拌技术系统、混合骨料精准给料与计量技术与装置、混合骨料料浆搅拌技术与装置。实现粗骨料从进料源头上开始精准计量,严格控制多元骨料连续稳定给料,提高多元粗骨料搅拌效果,从而确保多元粗骨料膏体稳态制备,保障充填质量。     

粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

膏体充填料浆超细颗粒与流变特性关系研究

膏体充填料浆一般是使用尾砂和粗颗粒骨料制备的混合料浆体,充填材料的级配对料浆的流变特性有极大的影响。为了使研究更客观、更具有普适性,基于水力粗度定义了超细颗粒的粒径。基于流变试验结果进行相关性分析,得到超细颗粒的含量与膏体充填料浆的塑性黏度呈正相关;粗骨料的含量与膏体充填料浆的屈服应力呈正相关。建立了膏体充填料浆流变特性的回归分析模型,进一步验证了使用水力粗度定义超细颗粒的正确性。     

喀拉通克铜镍矿充填骨料优化试验研究

为降低喀拉通克铜镍矿充填成本,充分利用全尾砂和冶炼渣作为充填骨料,通过开展充填材料配比试验,分析骨料中加入全尾砂和冶炼渣对充填体强度的影响,并根据三种充填骨料不同占比下充填体强度测试结果以确定充填骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的合适比例。试验结果表明：骨料中加入全尾砂能降低充填料浆离析,但导致充填体强度降低,加入冶炼渣对充填体强度影响不大,但过量冶炼渣导致料浆离析严重;当骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的占比为35%,30%和35%时,灰砂比为1:4时的强度达到4.37MPa,满足假顶充填强度要求,灰砂比为1:8时的强度达到2.5MPa,远大于接顶充填强度要求,可适当降低灰砂比以降低充填成本。     

煤矸石大粒径粗骨料比例对充填膏体性能影响的试验研究

为了研究充填体中煤矸石大粒径粗骨料所占比例对充填体性能的影响,利用破碎煤矸石、粉煤灰和水泥制成充填膏体,其粗骨料中大粒径粗骨料占质量比例为0,5%,10%,15%,20%。分别测试了其坍落度,初、终凝时间以及养护1d,3d,7d,28d后的单轴抗压强度。试验结果表明:大粒径粗骨料比例对充填膏体的流动性能具有较大影响,在质量浓度一定的情况下,随着大粒径粗骨料比例的增加,充填膏体流动性能变差,采用试验条件的骨料配比时,充填膏体坍落度由226mm减小到176mm,而充填膏体初、终凝时间基本不变;充填膏体试件早期强度受其影响不大,而后期强度随着大粒径的比例增加而呈准线性增加的趋势,最大达到4.018MPa。综合分析可知15~25mm粗骨料粒径颗粒比例为15%时,充填膏体性能最好。     

温度对膏体充填料浆流变特性影响试验研究

为了探究膏体的流变特性,取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪和TC-550型制冷/加热式循环浴温度控制设备进行了膏体流变特性测试。结果表明,膏体料浆屈服应力和黏度随温度的变化与灰砂比和浓度有关。当灰砂比一定时,低浓度料浆屈服应力随温度增加不断减小,高浓度料浆屈服应力随温度升高先增加后减小; 当料浆浓度一定时,随着水泥比例增加,屈服应力随温度升高从不断减小到先增加后减小,且水泥比例越大,使屈服应力开始减小的温度越高。黏度变化情况与屈服应力类似。     

某铜矿全尾砂/废石复合充填料浆流变特性研究

全尾砂充填料浆流变性能对管道输送及充填体强度有重要影响。对某铜矿充填料浆采用不同配比实验,通过实验数据选取合适的流变模型,用Origin模拟出回归方程,研究了屈服应力、表观黏度与质量浓度、废石掺量、灰砂比的关系。结果表明,屈服应力随质量浓度升高而增大,当全尾砂质量浓度超过70%,屈服应力显著增大;质量浓度为72%时,适量掺入废石能提高充填料浆的初始表观黏度,废石量超过10%,初始表观黏度则会逐渐降低;浓度低于66%,对初始表观黏度几乎没有影响;废石掺量为0时,灰砂比越大,屈服应力越大;废石掺量为10%、20%时,灰砂比大小对屈服应力几乎无影响;废石掺量为30%、40%时,灰砂比越大,屈服应力越小;质量浓度对屈服应力影响最为显著。     

喀拉通克铜镍矿充填骨料优化试验

为降低喀拉通克铜镍矿充填成本,充分利用全尾砂和冶炼渣作为充填骨料,通过开展充填材料配比试验,分析骨料中加入全尾砂和冶炼渣对充填体强度的影响,并根据三种充填骨料不同占比下充填体强度测试结果以确定充填骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的合适比例。试验结果表明:骨料中加入全尾砂能降低充填料浆离析,但导致充填体强度降低,加入冶炼渣对充填体强度影响不大,但过量冶炼渣导致料浆离析严重;当骨料中戈壁集料、全尾砂和冶炼渣的占比为35%、30%和35%时,灰砂比为1∶4时的强度达到4.37 MPa,满足假顶充填强度要求,灰砂比为1∶8时的强度达到2.5MPa,远大于接顶充填强度要求,可适当降低灰砂比以降低充填成本。     

基于级配分析的充填强度优化研究

骨料级配是组成骨料的不同粒径颗粒的比例关系,良好的级配可以充分发挥骨料的强度效应。针对金川镍矿使用棒磨砂胶结充填时出现的强度低、水泥消耗量大等问题,对棒磨砂开展级配分析发现与Fuller级配差距较大,级配不良;以废石集料和棒磨砂为骨料,开展堆积密实度试验,进行级配分析,并开展充填体强度室内试验,结果表明:当砂石比为5∶5时,密实度达到最大值为0.728,该骨料级配与Fuller级配较接近,级配较好;在保持料浆浓度78%的条件下,采用废石+棒磨砂为骨料且砂石比5∶5,当水泥掺量为260kg/m~3时,充填体即可达到强度要求;金川公司以棒磨砂为骨料,同种条件下需要水泥掺量至少达到310kg/m~3,该配合比相较前者需要多消耗水泥20%以上。研究结果可为同类型胶结充填的金属矿山在优化骨料配比、提高充填体强度并降低水泥消耗、增加充填采矿效益方面提供指导。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。