胶结充填体裂缝探地雷达探测与识别研究

裂缝是影响胶结充填体顶板稳定性的重要因素之一,确定裂缝深度是进行胶结充填体顶板稳定性分析的前提条件。为此,进行了探地雷达探测胶结充填体顶板裂缝的研究。首先测定了胶结充填体的相对介电常数,讨论了探地雷达探测胶结充填体裂缝的可行性;其次基于异常点的雷达电磁波散射和波的叠加原理,得出了垂直裂缝雷达波响应特征为裂缝顶、底端对应的双曲线波组,并在正演模拟得到了验证;最后对某铜矿胶结充填体顶板裂缝进行探测,探测结果为一簇双曲线波组。研究表明：探地雷达可用于探测胶结充填体裂缝。     

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。     

废石尾砂胶结充填体断裂特性试验研究

保证假顶稳定是下向水平分层充填法开采的前提,在矿山构筑假顶时,除配置适当比例的尾砂和水 泥之外,也会加入适量废石来提高假顶的稳定,同时处理开采过程中产生的废石,以达到绿色开采的目的。通过对 含预制裂缝的废石尾砂胶结充填体试件开展三点弯曲实验,将基于边界影响的准脆性断裂模型应用于充填体断裂 力学特性研究中,分析了胶结剂含量、废石粒径和废石含量对废石尾砂充填体的影响。随着胶结剂含量的增加废 石尾砂胶结充填体断裂韧度近似线性增加;废石的加入能够提高充填体的断裂韧度,但是废石的粒径和分布的影 响存在一个合适的废石混入率;同时,仅仅考虑优良级配也达不到最佳的组成结构,还需考虑充填体的胶结剂含量 和废石掺入量。     

金川全尾砂新型充填胶凝材料激发剂配比与力学特性研究

针对金川全尾砂充填料,采用石灰、脱硫灰渣、芒硝和NaOH复合激发矿渣微粉,开展全尾砂新型充填胶凝材料试验。首先进行全尾砂物化特性分析,然后开展胶结充填体强度正交试验,最后以试验数据为学习样本,利用神经网络模型进行胶凝材料激发剂配比学习,获得充填胶凝材料激发剂配比的隐含知识。在此基础上,进行不同激发配比胶结充填体强度预测分析,由此揭示充填体强度和激发剂的关系,获得了激发剂最优配比。结果表明,在相同条件下,全尾砂充填胶凝材料胶结充填体强度是32.5R水泥强度的2倍以上,而成本仅为水泥的2/3。但金川矿山采用下向分层胶结充填法开采,全尾砂充填胶凝材料仍不能满足充填体1.5MPa的3d设计强度,有待于进一步开展其早强特性试验研究。     

新型膨胀性高效胶结材料性能的实验研究

针对某矿山上向水平分层进路充填采矿方法充填接顶率不高的问题,开展了新型膨胀性高效胶结充填材料的性能研究实验。充填料浆在相同的浓度和灰砂比条件下,对不同的新型膨胀性胶结材料添加量的膨胀性、充填体强度进行了数据对比分析。研究结果表明,在辅料添加10%、充填尾砂浓度60%左右时,充填体的膨胀系数约为11.8%,28 d龄期强度可达1.68 MPa。新型膨胀性胶结材料的性能基本上能达到充填接顶的目的,满足该矿充填采矿要求。     

低温陶瓷胶凝材料在大红山深部充填采矿中的应用

大红山铁矿深部Ⅰ号铜矿带设计采用点柱式上向分层充填采矿法开采,充填材料为废石或分级尾砂。为降低分级尾砂胶结充填的成本及充填料浆脱水困难的问题,用低温陶瓷胶凝材料进行了尾砂胶结充填试验,并与水泥胶结尾砂充填作了对比。试验表明,在相同强度条件下,与水泥胶结充填相比,陶瓷胶凝材料尾砂充填可降低充填成本,并且可改善充填料浆的脱水效果。     

单轴压缩下尾砂胶结充填体细观能量耗散与损伤表征研究

尾砂胶结充填体在两步骤回采中充当人工矿柱支撑采场顶板,其稳定性对矿柱的安全回采至关重要。基于室内试验进行尾砂胶结充填体细观参数标定,建立了尾砂胶结充填体颗粒流模型,开展了单轴压缩下尾砂胶结充填体细观力学特性研究,构建了尾砂胶结充填体细观能量指标体系,探讨了尾砂胶结充填体细观能量演化及耗散特征,揭示了尾砂胶结充填体破坏形式;结合能量耗散理论,考虑残余应变能影响,引入修正系数λ,提出了改进的损伤变量D,较好地表征了尾砂胶结充填体损伤演化过程。研究结果表明：尾砂胶结充填体细观能量主要由边界能输入,一部分通过能量积聚转化为平行黏结应变能和线性应变能,另一部分通过能量耗散转化为黏结阻尼能、摩擦能、介质阻尼能和动能;尾砂胶结充填体细观能量演化过程具有阶段性特征,包括能量积聚和能量释放两个阶段,在能量耗散阶段体现明显的延性破坏特征;尾砂胶结充填体细观损伤表象为颗粒错动和黏结破坏,考虑残余应变能的改进损伤变量更准确,能较好地反映尾砂胶结充填体延性特征。研究成果可为尾砂胶结充填体稳定性控制提供理论指导。     

细粒级全尾砂膏体充填材料性能调控研究

针对传统胶凝材料在细粒级全尾砂膏体充填中存在的充填成本高、充填效果差等问题,研究新型胶 结媒介作用下细粒级全尾砂膏体充填材料性能的变化规律。试验结果表明：在新型胶结媒介体系下,尾砂越细,相 同条件下膏体充填材料抗压强度越高;细尾砂膏体充填材料在料浆浓度高的情况下,不同灰砂比下抗压强度几乎 相同;全尾砂中 Al2O3和 SiO2含量越高,相同条件下膏体充填材料抗压强度越高;新型胶结媒介用量的变化对膏体 充填材料抗压强度影响很小;新型胶结媒介作用下颗粒表面生成针状物质彼此搭接,使膏体充填材料结构密实,产 生强度,生成物为钙矾石和含硅化合物。     

我过充填采矿技术新进展

近几年来，我国冶金矿山充填采矿技术有了很大的发展，虽然主流仍然是以脱泥尾砂作充填料的上向分层充填采矿法为主，但在传统的低浓度细砂胶结充填和低标号粗骨料混凝土充填以及高浓度细砂胶结充填的基础上，以开发利用全尾砂为主体的高浓度全尾砂胶结充填、碎石全尾砂膏体泵送充填、高水基全尾砂速凝固化胶结充填以及块石胶结充填等新材料、新工艺、新技术的研究和应用是充填工艺技术发展的新动向。     

我国充填采矿技术新进展

近几年来，我国冶金矿山充填采矿技术有了很大的发展，虽然主流仍然是以脱泥尾砂作充填料的上向分层充填采矿法为主，但在传统的低浓度细砂胶结充填和低标号粗骨料混凝土充填以及高浓度细砂胶结充填的基础上，以开发利用全尾砂为主体的高浓度全尾砂胶结充填、碎石全尾砂膏体菜送充填、高水基全尾砂速凝固化胶结充填以及块石胶结充填等新材料、新工艺、新技术的研究和应用是充填工艺技术发展的新动向。上向和下向机械化胶结充填采矿技术日趋成熟和完善，使一批经济技术实力强、装备水平高、管理好的矿山生产进入了高产高效的世界先进行列。一…     

胶结充填人工矿柱(壁)的承载作用

本文论述胶结充填人工矿柱(壁)在一定条件下的承载作用。其条件是:水平或缓倾斜矿体及急倾斜厚矿体中的水平分层胶结充填采场,等间距排列的胶结充填人工矿柱(壁),中等坚硬的围岩和比较稳固的直接顶板或以杆柱加固的人工护顶。文中讨论了在所述条件下胶结壁接顶承载时的受力特征,研究了当顶板岩体(或矿体)具有弹性和塑性以及蠕变时胶结壁的支承载荷,分析了“采场顶板—胶结壁”整体的稳定性,探讨了开采深度、矿房跨度、胶结壁高度与宽度及胶结充填体强度之间的参数关系。     

絮凝剂对超细尾砂胶结充填体性能的影响

为研究絮凝剂对超细尾砂充填材料性能的影响,从而提高超细尾砂的利用率。对不同絮凝剂掺量 （0,45 g/t,75 g/t 及 105 g/t）下的充填料浆的流动性和充填体的力学特性进行了测试,并利用压汞实验与扫描电镜测 试探究了充填体微观演化。结果表明：超细尾砂胶结充填料浆流动性能相较于普通尾砂胶结充填料浆对固体浓度 更不敏感且强度远低于普通充填体;絮凝剂对超细尾砂胶结充填材料流动性和强度有消极影响,但存在一个饱和 浓度（75 g/t 左右）;絮凝剂的掺入会延长浆体内部渗透网络达到稳态的时间;掺絮凝剂的超细尾砂胶结充填体强度 与超声波波速呈线性关系,因此可以利用超声波波速进行超细尾砂胶结充填体的强度预测。此外,絮凝剂会弱化 充填体的孔结构,主要表现在掺入絮凝剂后,小于 1 μm 的孔隙体积明显增加。研究结果将有助于设计出更经济有 效及更耐用的超细尾砂胶结充填体。     

尾砂胶结充填体试样早期强度发展监测探索研究

本文研究不同胶凝材料、不同硫酸盐浓度的尾砂胶结充填体试样的强度发展过程,分别对养护龄期为1、3、7和28天的试样系统进行了单轴抗压强度、基质吸力、含水率和孔隙率测试,分析了尾砂胶结充填体试样早期强度和基质吸力发展变化的原因及二者的相关性,研究结果表明：密封养护条件下尾砂胶结充填体试样的早期单轴抗压强度与其基质吸力存在显著的线性相关规律,获得了尾砂胶结充填体试样早期单轴抗压强度与基质吸力相关性方程,探讨了基于基质吸力监测尾砂胶结充填体强度的可能性。     

分层尾砂胶结充填体单轴抗压强度的测试研究

采用高阶段空场嗣后胶结充填法的矿山,充填设计常采用不同配比的尾砂胶结充填体进行分层充填。通过室内试验,对灰砂比为16、18的尾砂胶结充填体进行分次充填并测试其单轴强度;对配比一定、浓度不变时的充填体的单轴强度实测值进行拟合,得出了充填体分层数与其单轴抗压强度的非线性回归方程,并剖析了分层充填体破坏时产生端部效应的机理。采用RFPA软件模拟了某铁矿分层充填体的破坏过程,数值模拟结果与试验结果相符,验证了分层充填体端部效应破坏理论的正确性。     

尾砂胶结充填体试样早期强度原位监测探索研究

本文研究不同胶凝材料、不同硫酸盐浓度的尾砂胶结充填体试样的强度发展过程,分别对养护龄期为1d、3d、7d和28d的试样系统进行了单轴抗压强度、基质吸力、含水率和孔隙率测试,分析了尾砂胶结充填体试样早期强度和基质吸力发展变化的原因及二者的相关性,研究结果表明:密封养护条件下尾砂胶结充填体试样的早期单轴抗压强度与其基质吸力存在显著的线性相关规律,获得了尾砂胶结充填体试样早期单轴抗压强度与基质吸力相关性方程,探讨了基于基质吸力监测尾砂胶结充填体强度的可能性。     

焦家金矿尾砂固结充填配比优化研究

为解决焦家金矿上向进路充填接顶困难、成本高等技术难题,对现场尾砂固结材料的物理力学性质和化学组成、优化配比以及作用机理进行了分析和研究.结果表明,焦家金矿尾砂固结材料物化性能符合充填需要;推荐一步骤回采进路充填灰砂配比为1∶20,二步骤回采进路先用分级尾砂非胶结充填,顶部0.4～0.5 m用灰砂比1∶10的材料浇顶.     

尾砂胶结充填体力学性能与微观结构研究

胶凝材料水化产物的种类、数量及其微观结构将直接影响尾砂胶结充填体的宏观力学性能。本文采用XRD、TG-DSC、SEM等研究方法,建立了尾砂胶结充填体宏观力学性能(单轴抗压强度)与胶凝材料水化产物种类和数量之间的关系。研究结果表明,随着灰砂比和养护龄期的增长,尾砂胶结充填体内钙矾石等水化产物的含量随之增多,尾砂胶结充填体的单轴抗压强度σc与胶结体中钙矾石的含量x呈一次直线正相关关系,即σc=2.0126x+0.5295,相关性系数为0.9610;增加充填体中AFt的含量有助于提高其单轴抗压强度。     

焦家金矿充填采矿方法通过鉴定

<正> 焦家金矿与北京有色冶金设计研究总院、冶金部矿冶研究总院、东北工学院等单位合作,对焦家金矿采矿方祛进行了三年的试验研究工作。先后完成了充填材料性能测试,尾砂分级效果、分级尾砂产率测定,立式砂仓放砂性能和充填系统工业试验,锚杆护顶试验,应用絮凝剂降低水泥离析试验等一系列研究工作。最后确定以上向水平分层胶结充填工艺回采矿房和上向水平分层尾砂充填工艺回来间柱的两步骤回采方法。1981年11月     

胶结剂种类及掺量对尾砂胶结膏体充填材料性能的影响

对三种胶结剂的不同掺量对粗、细尾砂胶结膏体充填材料性能的影响规律进行了试验研究,并对部分硬化体进行了扫描电镜分析。试验结果表明,无论尾砂是粗或细,均随胶结剂外掺量增加,硬化体7d和28d抗压强度增加,但对料浆析水率影响不大;对于细尾砂,在5%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比纯硅酸盐水泥(包括复合硅酸盐水泥)强;对于粗尾砂,在30%胶结剂掺量下,矿渣基复合胶结剂的胶结强度比硅酸盐水泥弱。扫描电镜分析表明,在胶结膏体充填材料中矿渣基复合胶结剂水化产物比纯硅酸盐水泥水化产物分布均匀,前者比后者显微结构更密实。对胶结膏体充填材料的增强机理分析表明,增加充填集料之间的胶结连结、晶体连结能有效提高充填硬化体强度。结论是要制备低胶结剂掺量的胶结膏体充填材料,分散胶结剂水化产物是有效措施。     

全尾砂充填新型胶凝材料在铜山铜矿的应用研究

根据铜山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。在研究全尾砂基本物理力学性质的基础上,采用全面试验法测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:新型胶凝材料不仅成本低于水泥,而且胶结强度高,在灰砂比1:8、浓度68%、28 d养护龄期的条件下,新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块抗压强度的8.2倍。因此,推荐充填料浆浓度68%～70%,新型胶凝材料与全尾砂比为1:8进行工业充填试验。采场充填体现场钻孔取样表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.85 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求。