超细全尾砂充填体强度增长规律试验研究

针对超细全尾砂胶结充填中存在的问题,拟采用物理模拟实验为手段,以冀东地区超细全尾砂为研究对象,通过均匀试验,分析并建立了超细全尾结构成分、材料配比、充填材料浓度等特性与充填体强度之间的关系,揭示了超细全尾砂浆充填体的力学特性及其变化规律。     

尾砂胶结充填体强度特性试验研究

以尾砂胶结充填体试块为对象,选取对强度敏感性最高的影响因子——龄期,对不同龄期的尾矿胶结充填体进行单轴抗压强度和直接剪切试验,分析了尾砂胶结体的强度规律及破坏特征。试验结果表明:尾矿胶结体的强度随着养护龄期的增加而升高,其中7~28d强度增加较为显著,并建立抗压强度、抗剪强度与龄期回归方程,为后期充填采矿设计和降低采矿成本提供了依据。     

全尾砂与分级尾砂胶结充填强度的试验研究

充填采矿方法是现代地下矿山开采的主要方法。某金矿使用粗尾砂进行胶结充填,造成了大量的细尾砂排放到尾矿库中,增加了整个开采成本和安全隐患。为了改进充填骨料,对全尾砂充填进行了通过试验对比。试验表明,全尾砂充填体的强度高于粗尾砂充填体,可满足采矿方法的要求,并能有效降低采矿损失率和贫化率。     

全尾砂胶结充填体分层特性试验研究

在分段或阶段嗣后充填采空区中全尾砂胶结充填体的分层现象较为常见。基于此,以程潮铁矿所取尾砂及相关基础资料为试验基础,采用一次充填分别制作灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10的全尾砂胶结充填体试样,进行单轴压缩胶结充填体超声波波速监测试验,获取胶结充填体试样破坏荷载及超声波波速,探讨不同灰砂比的充填体试样超声波波速分层变化特征,结合颗粒粒级特征,揭示全尾砂胶结充填体分层机理。试验结果表明：（1）通过对不同灰砂比、不同分层测点进行对比分析,得出超声波波速变化规律为：① v（上）＞v（中）＞v（下）,② v（1∶4）＞v（1∶6）＞v（1∶8）＞ v（1∶10）;（2）结合颗粒粒级特征,表明全尾砂胶结充填体的分层变化特性是由于充填体试样内部颗粒间的排列方式及紧密程度之间的特征而导致;（3）全尾砂胶结充填体分层现象对充填体的强度影响较大,颗粒密实程度越好、颗粒排列越均匀,越能更好地对其强度进行表征。研究结果可为程潮铁矿极其类似矿山的充填生产实践提供有效指导意见。     

超细全尾砂充填体动态力学特性研究

充填体作为人工矿柱,为矿房回采创造了条件,但经常受到爆破等冲击荷载作用。充填体的动态力学特性直接关系到充填采矿法的安全高效实施。通过单轴压缩试验和分离式霍布金森压杆(Split Hobkinson Pressure Bar,SHPB)试验技术,进行了不同充填配比参数的超细全尾砂充填体压缩试验,得到其静载和动载下的应力-应变曲线和能量变化曲线,并分析了其破坏模式。研究表明:充填体质量浓度越高,灰砂比越大,峰值应力和峰值应变随之增大,呈现正相关性,其中灰砂比和质量浓度对应力的影响相对一致,但应变受质量浓度影响更大;当冲击荷载由0.3 MPa增大至0.6 MPa时,充填体的破坏形式由保持完整形态变为产生裂纹,直至被压碎,转变为完全失稳破坏状态;充填体能量吸收随着冲击荷载的增加而逐渐递增,但质量浓度和灰砂比增大时,充填体比能量和能量吸收率反而下降,其中灰砂比是影响充填体吸能效率的主要因素,质量浓度次之。     

超细全尾砂膏体充填材料特性试验

为探索某矿山超细全尾砂作为充填材料的可行性,开展了充填材料特性试验研究。试验结果表明,全尾砂-75μm粒级占比83.14%,-20μm粒级占比56.91%,属于超细粒级全尾砂。在添加SNF625V型阴离子絮凝剂20 g/t,矿浆稀释浓度为10%时,全尾砂絮凝沉降效果最好。全尾砂自然静态沉降极限质量浓度约62%,动态沉降试验1h以后底流浓度可达到极限浓度65%,料浆流动性较好。动态沉降溢流水含固量小于80mg/L,溢流水澄清度高。当质量浓度超过68%时,料浆流动性变差,很难实现管道自流输送。当质量浓度为68%,灰砂比为1︰4时,料浆坍落度为25.2 cm,泌水率为1.62%,充填体7 d和28 d抗压强度分别大于1.0 MPa和2.5 MPa,满足矿山井下回采技术要求,达到了膏体优良状态。     

含硫尾砂充填体强度试验

金属矿山的尾砂中经常含有各种硫化矿物,对全尾砂充填体抗压强度产生不可忽视的影响。通过室内实验,按照一定的灰砂比制作充填体试块,在标准条件下养护,并进行充填体抗压强度的测试,最终确定了充填尾砂硫含量为2.5%时,充填体强度效果最佳。     

锡冶炼渣-全尾砂胶结充填体强度特性研究

充填体材料的选择以及强度特性的研究有助于解决矿山生产安全、环境破坏、充填成本等问题。为了将冶炼生产中的固体废渣二次利用,并与矿山尾砂胶结后将其运用于回填矿山采空区,本文选用锡冶炼渣-全尾砂作为充填试验材料,通过室内实验、逐步回归分析以及双因素交互作用分析的方法研究了不同锡冶炼渣掺量、质量浓度、灰砂比、养护龄期下充填体抗压强度的特性。实验结果表明：其他条件固定不变,充填体的单轴抗压强度随养护龄期的增加呈递增规律;同质量浓度及灰砂比条件下,充填体单轴抗压强度随锡冶炼渣掺量的增加呈递减的趋势;28 d养护龄期,质量浓度78%灰砂比1:4,,掺入30%锡冶炼渣强度降至7.04 MPa,与未掺锡冶炼渣强度值9.5 MPa相比,降幅为25.9%。低灰砂比、低质量浓度,掺入同量锡冶炼渣对充填体试件抗压强度影响较小。经逐步回归分析得出充填体单轴抗压强度回归方程以及影响充填体强度大小的因素排序。锡冶炼渣掺量与灰砂比交互作用对充填体的强度影响较为显著。     

程潮铁矿全尾砂胶结充填质量控制

介绍了程潮铁矿全尾砂胶结充填生产的工艺流程,阐明了为保证充填质量所采取的监测控制措施,包括充填造浆浓度和胶凝剂给量的计算方法与控制,充填体强度监测,以及充填料浆流动性与泌水率的控制,通过质量控制,不仅满足了安全生产强度要求,还将充填体胶凝剂用量控制在0.121 t/m3以内,有效降低了充填成本。     

尾砂胶结充填体强度影响因素研究

尾砂胶结充填采矿法是地下金属矿山广泛应用的开采方法,尾砂胶结充填体的强度严重影响着地下采场的稳定及安全.为了研究尾砂胶结充填体强度的影响因素,根据现场充填条件,采用三山岛金矿尾砂、普通水泥,按照1?4,1?6,1?8和1?10四种灰砂比,分别制备质量分数为68％、70％、72％的胶结尾砂试样,分别养护3,7,14,28 d四个龄期后,进行单轴压缩试验.根据试验结果,分析了灰砂比、充填料浆质量分数以及龄期对尾砂胶结充填体强度的影响,并得到了各个因素与强度的拟合公式,为工程应用提供依据.     

ANFIS模型预测铀尾渣胶结充填体抗压强度

对不同渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期的铀尾渣充填体试件进行单轴抗压试验,测得充填体的全应力-应变曲线。利用试验结果,采用自适应神经模糊推理系统,根据渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期建立预测充填体抗压强度的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)模型。结果表明,铀尾渣充填体的抗压强度与渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期成正相关;充填体的破坏规律遵循塑-弹-塑性破坏模型;建立的ANFIS模型的预测结果精度高达94%,为充填体抗压强度的预测开辟新的途径。     

复杂隐伏空区群露天坑尾砂胶结充填方案

为了解决复杂隐伏采空区群露天坑地质环境亟需治理修复与矿山尾矿库逐年容量减小、尾矿排放困难的现实难题,以大冶大红山矿为例,首先对露天坑底隐伏采空群进行综合探测,制定采空区安全治理措施;然后重点围绕露天坑尾砂充填方案和充填体强度参数进行综合论证,提出采用全尾砂胶结充填技术方案,从安全性和经济性角度综合分析,构建了露天坑不同高度范围充填体强度结构模型,为类似矿山开展复杂隐伏空区群露天坑尾矿充填生态治理提供参考。     

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。     

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。     

尾砂胶结充填材料配比强度变化特性研究

矿山地下矿产资源的开采活动形成大量空区使地表工业及民用场所存在塌陷的风险,为减小矿山资源开采对此周边环境造成的影响,充填采矿法近年被广泛应用于开采实践中去,其中尾砂作为充填材料应用也越来越广泛,而如何调节尾砂胶结材料的配比提高充填强度便显得极为重要。本文以广西省某矿山连选试验全尾砂和水泥为材料,设计灰砂比为1︰3、1︰4、1︰6、1︰8、1︰12五组,料浆浓度为78%、76%、74%、72%四种组合,总计20组配比材料,并对样本试样进行四个龄期（3、7、28、60 d）的强度测试,测试结果显示随着龄期增加充填体试样强度逐渐变大,且料浆浓度的提高对充填体试块的强度增大也是有益的。根据试验测试结果从经济和可行性方面方面综合考量,确定浓度为74%,灰砂比为1︰4时为较优的配比组合,其60 d龄期抗压强度达到2.864 MPa,满足该矿山充填体强度要求。     

细粒级尾砂高浓度胶结充填试验研究与工业应用

以某金矿细粒级尾砂高浓度胶结充填为研究背景,通过试验对比分析了料浆浓度和灰砂比对充填体性能和料浆流动性的影响.结果表明:料浆浓度和灰砂比的增加,能显著提高充填体强度;料浆浓度的提高以及灰砂比的降低,均能够提高料浆的流变参数(屈服应力和塑性黏度),使得料浆流动性降低.为提高计量精度和料浆搅拌效果,提出间歇制备连续充填工艺...     

全尾砂胶结充填技术在悦洋银多金属矿的应用

悦洋银多金属矿在福建闽南山区贵金属矿山中首次应用了高浓度全自流银铜全尾砂胶结充填技术,料浆浓度达到70%,属福建省尾砂自流充填浓度最高的充填方法。将全尾砂浆、水泥及适量调浓水经搅拌后制成高浓度的充填料浆,通过充填管道自流输送至井下采空区进行充填。有效保证了井下安全开采,矿石回采率提高到80%以上,同时每年减少45%的尾砂排放量,年节省尾矿库费用113.6～227.2万元。     

高浓度结构流全尾砂胶结充填实验研究与应用

针对吴集铁矿矿床被约140 m厚第四系岩石覆盖,采矿过程中地表不允许塌落,合理选择了阶段空场嗣后充填法采矿,开展了低品位铁矿高浓度全尾砂结构流胶结充填实验研究并成功应用,取得良好的经济和社会效益.     

卤水对尾砂胶结充填体的强度影响试验研究

为了研究卤水对尾砂胶结充填体强度的影响规律,开展了不同养护龄期、不同搅拌水、不同灰砂比条件下的充填体的强度试验,试验结果显示：充填体试块强度与养护龄期呈乘幂函数关系： 。卤水会提高充填体的早期强度(7d),但会降低充填体的长期强度(7d~28d)。通过对充填体强度影响因素极差分析,养护龄期为影响充填体强度的主要因素。     

不同应力速率下充填体强度特性和破裂机理研究

充填体是维护采场安全稳定的关键因素,是由多种物质混合而成的非均质材料,力学特性复杂,加载条件改变会对其力学特性和损伤破裂机理有显著影响。通过进行不同应力速率下的充填体单轴抗压强度试验,并结合非接触式全场应变测量系统对试样破裂演化过程进行监测。结果表明:随着应力速率的增加,充填体的峰值强度不断增大,低浓度、低灰砂比试样的强度增幅更加明显;低应力速率下试样表面出现大量宏观裂纹,发生拉伸破坏,高应力速率下试块发生单斜面剪切破坏;低应力速率下试样内部的微裂隙和孔隙充分发育形成贯通面,进而弱化了充填体的强度,高应力速率下,试样内部微裂隙和孔隙的发育被限制,试样的整体承载结构对强度的影响占主要地位;应力加载下,试样在达到峰值强度瞬间发生破坏,积蓄的能量集中瞬间释放,破裂现象剧烈。