全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明：当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量（质量分数）分别为40%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比（质量比）为1∶8,充填料浆浓度（质量分数）为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C S H凝胶.     

全尾砂充填料浆电渗脱水固结试验研究

为了探究充填料浆电渗脱水固结相关规律,采用自制的电渗脱水试验和自然脱水试验装置,进行全尾砂胶结充填料浆和非胶结充填料浆的脱水试验。通过监测试验过程中充填料浆的沉降高度、温度、脱水量、电流、阴阳极含水率、电能消耗和检测充填体试块强度,对比分析全尾砂充填料浆在不同条件下的脱水固结性状。研究结果表明:(1)未添加胶凝材料的全尾砂非胶结充填料浆,电渗脱水效果明显;(2)充填料浆电渗脱水效果主要与充填料浆自身的物理化学性质有关;(3)电渗过程中能耗系数逐渐增大,通电会造成充填体温度和电阻率升高,阳极腐蚀严重;(4)纵向布置电极时,上部溢流水的存在将导致充填料浆发生剧烈的电解现象。     

添加石蜡的复合充填材料流变性能实验研究

以相变温度30℃的石蜡微胶囊作为相变材料,对蓄热充填料浆的流变性能进行实验测试。研究表明:充填料浆的屈服应力随石蜡添加量和料浆浓度的增加而增大,但石蜡添加量对充填料浆屈服应力的影响更加明显;充填料浆的黏度随料浆浓度的增加而增大,减小料浆浓度有利于改善充填料浆流变性能的负面影响;充填料浆的剪切应力随石蜡添加量和料浆浓度的增加而增大,石蜡添加量对剪切应力的影响要大于料浆浓度对剪切应力的影响。     

聚丙烯纤维加筋固化尾砂强度及变形特性

针对胶结充填体脆性强、易开裂等问题,以聚丙烯纤维为加筋材料,通过设置水泥与尾砂质量比为1∶10和1∶20,纤维掺量为0、0.05%、0.15%和0.25%的充填体进行无侧限抗压强度试验,探究纤维掺量对胶结充填体强度及变形特性的影响,借助扫描电镜(SEM),从微观角度探讨纤维对充填体力学性质的作用机制.研究结果表明:充填料浆的屈服应力随纤维掺量增加呈线性增大,其流态模型符合Bingham流体;随着纤维掺量的增加,充填体的无侧限抗压强度呈先增大后减小趋势,纤维最优掺量为0.15%;掺入纤维有效地减缓了裂纹的扩展,约束了充填体的变形,充填体的峰后应变软化延长,残余强度增大,破坏特征由脆性向延性转变;纤维的加固效果主要受纤维与尾砂-水泥基体界面之间的黏结与摩擦作用控制.     

水泥-分级尾砂充填料浆的沉降性能研究

根据生产需要,为满足采矿工艺要求,在一定程度上通过及时排水来提高充填料浆浓度可降低充填作业的风险.文中对矿山水泥-分级尾砂充填料浆进行沉降测试,根据测得的试验参数,得到各种情况下沉降参量的变化趋势线,分析了沉降参量随浓度、配比的变化规律.充填时若能够及时将料浆上部泌出的清水从采空区排出,则能够加快料浆凝结硬化速度,从而减小充填挡墙所受的侧向静水压力,可为安全采矿和减少采充接续时间提供保障.     

金属矿山尾砂胶结充填材料优化试验研究

针对目前一些金属矿用人工砼砖支护采矿成本高、支护效果差的现状,采用尾砂胶结充填法对水银洞金矿采空区进行了试验性充填。在进行全尾砂材料坍落度实验和抗压强度实验后,进一步研究了P.C 32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰、尾砂、废石和聚羧酸减水剂制备充填材料的优化方案。结果表明,只用尾砂和水泥作为填充材料时,灰砂比>1∶3方能满足安全生产的材料强度,此配比成本偏高,而加入一定比例粉煤灰的材料既经济又符合安全生产指标。当P.C32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰、尾砂质量配比为1∶0.5∶8最为理想,可节约近50%的水泥配比,有效降低了充填成本。同时,水银洞金矿采空区现场充填实验结果显示,该配比尾砂造浆均匀,放砂流量比较稳定,充填体抗压强度较好。     

粉煤灰混合骨料充填料浆工作特性试验与配比优化

粉煤灰混合骨料制备充填料浆用于充填采矿,可有效降低采矿成本,带来显著经济效益和环境效益。为了得到同时满足充填体强度和料浆工作特性的充填物料最优组合,首先按照正交试验方案开展17组不同配合比参数的混合骨料胶结充填体抗压强度和料浆管输特性试验,并基于灰色关联分析关键影响因素;其次以充填物料成本最低为优化目标,利用MATLAB建立优化模型,确定最优配比。结果表明,粉煤灰掺量是影响料浆工作特性的关键影响因素,当粉煤灰掺量为26%、胶凝材料添加量为286kg/m~3、料浆浓度为81%时,性能满足要求且充填物料成本最低,为105元/m~3,较原成本降低27%左右。     

低水胶比下矿物掺合料对净浆流动性与流变性能的影响

研究了矿物掺合料种类及掺量对低水胶比水泥浆流动性以及流变性能的影响.试验结果表明:在低水胶比条件下,矿粉和粉煤灰可以有效提高浆体流动性,随着掺量的增加,流动度增大;而硅灰作用相反.掺30%矿渣可降低浆体的屈服应力与塑性黏度,改善浆体的流变性能;而掺10%硅灰增大了浆体屈服应力及塑性黏度.     

碱化稻草纤维对尾砂充填体力学性能的影响

将经过浓度为4%的Na OH溶液碱化处理过的稻草纤维作为加筋材料用于尾砂充填体试件的制备,研究了灰砂比、碱化稻草纤维的长度和掺量对尾砂充填体试件抗压强度的影响,并借助扫描电镜（SEM）从微观角度分析了碱化稻草纤维的作用机理。结果表明：随着碱化稻草纤维掺量的增加,试件的抗压强度下降;随着碱化稻草纤维长度的增加,试件的抗压强度先增大后减小;未碱化稻草纤维对试件抗压强度的降低程度显著大于碱化稻草纤维;随着灰砂比的减小,试件的抗压强度降低。     

磷石膏废石胶结充填体强度特性正交试验研究

基于正交试验法设计了磷石膏废石胶结充填体强度测试方案,对9组不同配比、不同浓度、不同组合方式的废石胶结充填体进行了28 d龄期的单轴抗压试验。通过对试验结果的直观分析和方差分析,发现黄磷渣对磷石膏废石胶结充填体抗压强度起决定性作用,料浆浓度是影响抗压强度的显著因素,废石质量比例和废石与料浆的排列方式是影响抗压强度的非显著性因素,废石与料浆的排列方式会一定程度的影响充填体的破坏模式。废石胶结充填体强度试验结果进一步验证了矿山采用磷石膏废石胶结充填方案的合理性和可行性。