某金矿合理级配尾砂膏体充填体强度研究与试验

尾砂级配为影响膏体充填体强度力学性质的主要因素之一。配制8组不同颗粒级配的尾砂试样,在实验室中进行标准养护条件下和井下养护条件下充填体抗压强度的试验测试,对比分析尾砂级配对充填体强度的影响,并到井下采场进行试验验证。试验结果表明:在一定范围内,随着尾砂中+150μm含量的增加,配制的充填料浆形成的充填体强度先增大后降低。优化组合后的合理级配尾砂制备成的膏体充填料浆在同等条件下充填体强度最高。试验数据可为该矿膏体充填工艺流程选择提供参考。     

某金矿尾砂合理级配及其膏体料浆流变性质试验研究

尾砂级配是影响膏体充填料浆力学特征和流变性质的主要因素之一。配制8组不同颗粒级配的尾砂试样,在实验室进行充填料浆扩展度、屈服应力、粘性系数的试验测试,对比分析了尾砂级配对充填料浆特性的影响。试验结果表明:在一定范围内,随着尾砂中+100目含量的增加,形成的充填料浆扩展度逐渐增大,屈服应力和粘性系数逐渐减小。由优化组合后的合理级配尾砂制备成的膏体充填料浆在同等条件下流变特性最优。试验数据可为该矿膏体充填工艺设计提供参考。     

某矿不同级配尾砂高浓度料浆流变特性研究及优化

充填料浆的流动性是实现尾砂高浓度胶结充填的基础,而尾砂级配则是影响料浆流变特性的重要因素之一。为了探究尾砂级配与料浆流变特性的关系,首先对人工配制的不同级配尾砂进行粒径分析,并得到相应的特征粒径;开展了不同级配尾砂的流变特性试验,分别从直观和微观角度研究了级配对料浆流变特性的影响规律及其机理,并对其进行优化。结果表明:该矿不同级配尾砂料浆的流变特性符合Bingham模型,料浆中细砂掺量与料浆的屈服应力和塑性黏度存在指数增长关系,其最佳配比为-74μm占比40%。根据试验结果进行了充填工艺的技术改造,优化实际充填的尾砂级配,实现了安全高效开采。     

某矿细粒尾砂胶结充填技术研究

通过对陕西某金矿细粒尾砂进行试验研究,得到了尾砂粒径分布、充填料浆流动性能等基础参数,探究了骨料组成、灰砂比、料浆质量浓度、胶凝材料及养护期龄等因素对充填体单轴抗压强度的影响。试验结果表明:该矿尾砂属细粒尾砂,-74μm颗粒所占比例约为86.16%～88.69%;尾砂搭配碎石组成的充填骨料可使充填体强度提升2.24倍,可削弱因灰砂比降低而引起的充填体强度衰减效果;长矿院专研G料可使充填体强度成倍提高并具有早强性,强度增强效果随胶结剂添加量的增加而有所减弱。研究结果可为国内外类似细粒尾砂矿山胶结充填采矿法的应用提供理论参考与工艺借鉴。     

尾砂级配对充填体强度的影响及优化

尾砂级配是影响充填体力学性质的重要参数,研究级配对充填体强度的影响具有重大现实意义。以A、B和C三种全尾砂为试验材料,通过激光粒度分析仪测得三种全尾砂粒径级配组成,结合全尾砂充填体强度,得到级配与充填体强度之间的关系:C全尾砂级配优于B,A全尾砂级配较差;级配越好,充填体强度越高。借助XRD能谱分析和SEM电镜分析可得,A试块和C试块由于级配不同,导致水化反应初期(3d)A试块钙矾石(针状)明显少于后者,28d报告时C试块团絮状胶凝物黏结更紧密,从而影响了试块的充填体强度,使得级配较优的C试块充填体强度明显高于A试块。通过优化级配的方法对级配较差的全尾砂A进行优化分级,提高了充填体强度。     

疆锋铁矿尾砂胶结充填强度配比试验研究

疆锋铁矿全尾砂属粗粒级尾砂,-200目累计含量为26%,+1 mm粗砂含量达到了18%左右,最大粒径达到了2cm,为了给后续充填系统工艺流程提供一个较好的供矿条件,决定筛除+1mm粗砂。为了研究全尾砂与筛分尾砂(-1mm尾砂)强度的差异性,并验证筛分尾砂强度是否能满足采矿方法要求,对两种尾砂展开了强度配比试验研究,试验结果表明,全尾砂充填强度比筛分尾砂略高,但筛分尾砂作为充填集料的强度也能满足采矿方法需求,同时和易性也较好,最终决定根据不同分层对充填强度的要求,选择不同的尾砂作为疆锋铁矿的充填集料。     

分级细尾砂充填试验研究

受尾砂细度的增加和环保政策法规要求日趋严格的影响,国内部分矿山开始采用“分级细尾砂充填、粗尾砂综合利用”这一开发模式。然而,尾砂级配的改变必然会引起尾砂浓密、充填料浆输送以及充填体强度的变化。鉴于此,针对某金矿分级细尾砂开展了充填试验研究。试验结果表明：相比于全尾砂,分级细尾砂中25μm以下颗粒含量增加了17.18%,150μm以上颗粒含量减少了7.61%;分级细尾砂浓密效率不及全尾砂,分级细尾砂相比全尾砂进料质量浓度降低了2.65个百分点,絮凝剂添加量增加了10 g/t,处理量降低了0.23 t/(m²·h);分级细尾砂充填料浆输送性能不及全尾砂充填料浆,在充填料浆流速1.47 m/s、2.06 m/s、2.45 m/s情况下,质量浓度66.15%的全尾砂充填料浆管道压力损失分别比质量浓度64.13%的分级细尾砂充填料浆管道压力损失降低了36.46%、39.37%、40.17%;分级细尾砂充填体强度低于全尾砂充填体强度,相比于全尾砂充填体,对应料浆状态及灰砂比的分级细尾砂充填体3 d强度降低了50%～80%,28 d强度降低了30%～70%。研究结果对该矿分级细...     

焦家金矿充填物料的颗粒级配优选研究

本文通过试验,研究了焦家金矿尾砂的粒级分布规律,分析了尾砂固结材料充填料浆的级配与流动性的关系、尾砂堆积率与溢流尾砂含量关系、最大堆积率与浆体流动性的关系及充填料浆级配与充填体强度的关系。充填物料堆积率越大,浆体的坍落度越大,流动性就越好。研究发现,焦家金矿分级尾砂细粒级尾砂的最佳含量在30%左右,料浆的充填浓度最好介于70%~75%之间,一般现场选用70%左右的料浆浓度。在尾砂固结剂与溢流尾砂含量之和在25%~30%时,统一配比浓度条件下试件强度最大,因此焦家金矿选择料浆浓度为68%,分级尾砂∶溢流尾砂∶尾砂固结剂体积比为70∶20∶10或70∶15∶15比较适宜。     

深井矿山全尾砂胶结充填体早期强度特性及微观影响机理分析

为研究深井矿山全尾砂胶结充填体的早期强度特性,以某铁矿全尾砂为试验材料,在分析该矿全尾砂材料的粒径级配组成、化学成分等基本物理化学特性基础上,制备了灰砂比1∶4、1∶6、1∶8和料浆浓度为59%、62%和65%的充填体试样,测定龄期为3d和7d时单轴抗压强度,并借助扫描电镜(SEM)对充填体微观结构进行观察与分析。结果表明:超细全尾砂胶结充填体早期强度较低,充填体强度与灰砂比、料浆浓度和龄期存在正指数关系,且随着龄期的增加,充填体强度增长显著。SEM显示,当充填体龄期为3d时钙钒石和C-S-H凝胶体生成量较少,胶凝物对尾砂的包裹效果较差,充填体内部存在较大空隙,结构松散,表现为强度较低;充填体龄期为7d时钙钒石被凝胶包裹,充填体内部空隙逐渐缩小,结构密实,表现为强度增长。超细全尾砂胶结充填体早期强度对龄期敏感程度最高,灰砂比次之,料浆浓度较低。     

非胶结充填材料侧限压缩变形机制及级配效应

为了研究三山岛金矿二步采场非胶结充填体的承载特性及其级配效应,采用Box-Behnken实验设计方法,利用设计的充填材料侧限压缩实验装置对尾砂和尾砂-废石混料进行了压缩实验。结果表明,尾砂压缩变形分为孔隙压密闭合、结构变形和弹塑形变形3个阶段,压缩特性曲线服从指数函数分布,压缩率与含水率呈开口向下的二次函数关系。混料压缩实验中,尾砂废石比、废石级配指数与压缩率分别呈正相关和负相关关系,级配效应显著,细颗粒含量越多,承载性能越差。采用响应面-满意度函数法优化得出30 MPa下混料压缩率最小的充填材料配比为:尾砂废石比3.29∶1、级配指数0.94、含水率12%,对应的压缩率为16.73%,与验证试验结果基本吻合,对指导充填工艺优化具有重要意义。     

高寒地区高浓度尾矿库分级上游池填法筑坝试验

针对高寒地区高浓度尾矿库上游法筑坝过程中遇到的水力筑坝时间短、全尾脱水固结时间长且滩面软弱承载力低的状况，以分级上游法和池填法为基础，提出了分级上游池填法筑坝工艺，并依托某尾矿库开展了现场筑坝试验研究，对旋流分级筑坝系统的设计方案与调试方法进行了系统阐述，同时也详细介绍了现场筑坝试验流程及分级上游池填法的应用效果。现场试验结果表明，对于浓度60%以上且+200目颗粒为20%~30%的原尾矿，经旋流分级筑坝系统分选后，底流尾矿在满足+200目颗粒不低于65%的条件下产率可达30%以上；充填围埝池的底流尾矿能够在较短的时间内脱水固结并形成强度，底流沉砂滩面后期沉降速率稳定。分级上游池填法能够满足高寒地区高浓度尾矿库快速安全筑坝的需求。     

基于PFC3D的不同级配尾矿颗粒堆积体孔隙率模拟研究

矿山充填骨料级配对充填料浆的流动性和充填体强度有显著影响,若充填骨料级配良好,则可以改善充填料浆的流动性,提高充填体的强度。利用PFC3D研究不同泰波指数下尾矿颗粒级配对颗粒堆积体系孔隙率的影响。结果表明,在泰波指数n=0.6时,颗粒堆积体孔隙率小,密实度高,级配良好。通过PFC3D虚拟颗粒堆积试验和骨料颗粒自然堆积试验相结合,探究了充填骨料中溢流细砂含量对骨料堆积体系孔隙率的影响,随着溢流细砂含量增大,骨料颗粒堆积体的孔隙率变大,级配变差。     

戈壁砂和全尾砂充填骨料在金川矿山的应用研究

充填骨料是充填材料的重要组成部分,充填骨料的选择与应用直接影响充填采矿成本和采矿经济效益。戈壁砂和全尾砂在金川充填采矿中的应用,是降低金川充填采矿成本的重要途径之一。根据金川矿山充填系统和工艺参数,采用高浓度料浆和1∶4高灰砂比,开展了戈壁砂、全尾砂和棒磨砂的混合料配比试验。试验结果表明,作为充填骨料戈壁砂与棒磨砂不存在本质上差异,可以替代棒磨砂用于金川矿山充填法采矿。全尾砂与棒磨砂混合充填骨料的胶结充填体强度试验发现,当全尾砂掺量控制在30%以内,3 d充填体强度高于纯棒磨砂充填骨料,同时7 d和28 d充填体强度达到金川矿山充填体设计强度。该研究成果应用于金川矿山充填采矿生产,为戈壁砂和全尾砂的工业化应用奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

安庆铜矿不同颗粒级配尾砂优化组合膏体充填技术

尾砂级配是影响充填质量的关键因素,安庆铜矿因尾砂级配不合理导致充填料浆离析,严重影响充填质量。对此,通过开展充填料配比试验确定了理想的尾砂级配,即将矿山旋流分级后的底流粗砂与溢流细砂按17∶3的比例混合。根据矿山充填系统工艺,利用现有立式砂仓对底流粗砂与溢流细砂分别进行了浓缩,浓缩后的72%浓度的分级尾砂与58%浓度的溢流细砂混合搅拌后制备出具有较优级配的膏体充填料。实践证明：该方案可制备出兼顾充填体强度与充填料浆输送性的合格膏体充填料,充填体均匀性好,同时,该方案可满足膏体胶结充填与水砂非胶结充填需求,实现了较好的经济效益。     

掺粉煤灰的混合充填骨料配比优化实验

针对某矿山采用混合粗骨料存在充填料浆分层离析的问题,通过添加粉煤灰细骨料来优化骨料级配.首先对充填材料进行物化分析,并在此基础上开展不同粉煤灰掺量的混合骨料粒径级配分析,然后进行掺粉煤灰混合骨料充填体强度实验,实验结果表明:充填体强度随着料浆浓度与粉煤灰掺量的增加而提高,强度改善明显;掺入适量粉煤灰细骨料,能有效改善粒径级配,提高充填体强度.最后以单位充填成本为优化目标,以各龄期强度为约束条件建立优化模型对混合骨料充填配比进行优化,得出满足充填强度要求的最低成本方案,即粉煤灰掺量26％、胶凝材料添加量为286 kg/m3,料浆浓度为81.36％时充填材料成本最低,并以此进行验证实验,得到3d强度为1.56 MPa,7 d强度为2.86 MPa,28 d强度为6.9 MPa,塌落度25.6 cm,分层度3.1 cm,泌水率为5.7％,均满足矿山要求,此时充填成本为124元/m3,较原来的145元/m3降低了 14％.     

尾砂胶结充填体的强度特性及与开挖矿体的合理匹配

为合理确定在嗣后充填法中一步骤采空区充填体临界强度及固化时间的范围,以某铁矿尾砂为充填骨料,开展了不同配比参数下尾砂胶结充填体坍落度及抗压强度试验。建立了尾砂胶结充填体强度增长规律模型,并量化分析了采空区内充填体临界强度及固化时间的合理范围。结果表明：充填体固化强度随着养护龄期的增加呈指数函数递增趋势,且质量浓度越高的充填体强度增长越快;充填料浆坍落度随着质量浓度的增加基本遵循指数函数下降规律,而灰砂比对充填料浆坍落度的影响与质量浓度的范围有密切的联系;构建了能量匹配系数K值表征充填体与开挖矿体间的关系,获得了K值与充填体强度及固化时间的关系。据此定量分析出该矿山一步骤采空区充填体的临界强度为1.9 MPa,确定了灰砂比1:4、质量浓度66%的充填体,固化时间26 d后,方可进行二步骤矿体回采,比现场回采时间提前2 d。     

某金矿压滤尾砂膏体充填综合性能试验

某金矿使用+37 μm的粗尾砂进行高浓度胶结充填,并已成熟运用粗尾砂胶结充填技术。为最大限度使用尾砂,减少-37 μm的细尾砂堆存到尾矿库中,降低整个矿山开采成本和消除安全隐患,该金矿对压滤（全）尾砂膏体充填综合性能进行了试验研究。试验结果表明：压滤（全）尾砂膏体充填综合指标高于分级尾砂高浓度充填,质量浓度76%的料浆坍落度、扩展度、屈服应力、黏度和泌水率等综合指标最优,满足采矿方法的要求,并根据矿山生产实际,提出了压滤（全）尾砂膏体充填工艺方案。