安庆铜矿分级尾砂胶凝材料配比试验及应用研究

根据安庆铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了分级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。结果表明:在灰砂比为1∶10、质量浓度为70%、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的1.9倍。通过数值模拟方法,计算典型一步骤采场充填体的实际强度需求为1.525 MPa,并在此基础上推荐充填浓度不低于70%,新型胶凝材料与分级尾砂比为1∶10进行工业充填试验。采场充填体现场取样测试结果表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.01 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求,胶凝材料用量降低了21.8%,从而节约了充填成本。     

某铁矿胶固粉与水泥胶结充填体强度对比试验

针对某铁矿的充填胶凝材料选择和配比参数设计,开展了全尾砂胶固粉胶结充填体与水泥胶结充填体的强度对比试验。先考察全尾砂的基本物理力学特性,并在此基础上采用全面试验法设计试验,测试了不同灰砂比、不同质量浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果显示：该铁矿山全尾砂的加权平均粒径为d_av=0.21 mm,大于0.074 mm的尾砂占53.82%,全尾砂较粗;灰砂比1∶10、浓度70%、28 d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.13 MPa,相同条件下胶固粉胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的2.33倍即2.63 MPa;胶固粉胶结试块强度平均是水泥胶结试块的2.93倍即2.79 MPa。水泥胶结试块不仅强度相对较低,而且增大灰砂比,其强度增长率小于胶固粉胶结试块;降低灰砂比,水泥胶结试块强度不稳定。以上结果表明胶固粉的胶结强度高,成本也低于水泥,是较优的胶凝材料。     

基于正交试验的全尾砂胶结充填配比方案优化

为获得全尾砂胶结充填最优配比,降低矿山充填成本,保证空区稳定,以全尾砂胶结充填体试块为研究对象,试块的单轴抗压强度为指标,综合考虑充填体强度的影响因素,采用正交试验开展研究,并运用极差和方差分析法对充填体强度影响因素的敏感性和显著性进行分析。研究表明:试验最优配比方案为浓度75%,灰砂比1∶6,养护龄期28 d;影响试块的敏感性顺序是养护龄期灰砂比浓度;养护龄期对充填体强度的影响最显著。因此,矿山在生产实际中要保证充填体的养护时间。     

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。     

公格营子煤矿胶结充填材料试验

以公格营子煤矿为研究对象,通过单轴抗压强度试验对胶结充填体压缩特性进行研究,系统分析了白灰、粉煤灰、水泥、矸石不同配比方案,得出胶结充填体试块压缩特性和抗压强度随养护龄期的影响规律。试验结果表明:相同条件下,胶结充填材料强度与白灰掺量、粉煤灰掺量、料浆质量浓度和养护龄期成正比关系。通过单因素方差分析和显著性检验分析28 d充填料浆的抗压强度试验结果,得知质量浓度对充填体抗压强度的影响相对较大。公格营子煤矿现场充填体材料配比能够满足在开采过程中和开采后充填体对上覆岩层的整体性和长期稳定性的要求,能够指导类似煤矿后续的开采。     

全尾砂新型充填胶凝材料在月山铜矿的应用研究

根据月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。通过研究全尾砂的基本物理力学特性,并在此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:该铜矿全尾砂的中值粒径为d50=0.0426mm,大于0.074mm的尾砂占36.8%,全尾砂颗粒细;灰砂比1∶6、浓度70%、28d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.32MPa,而相同条件下新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的3.53倍即4.66 MPa。因此,提出了适合矿山的胶结充填参数:推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂之比为1∶6~1∶8进行工业充填试验。工业试验结果表明,1#和2#钻孔充填体试样强度均能够满足月山铜矿对充填技术和充填质量的要求,且强度仍有富余,建议矿山进一步优化充填料配比,减少胶凝材料用量,从而节约充填成本。     

胶结充填体强度敏感性分析及灰砂比优化

以李楼铁矿尾砂为原材料,采用水泥作为胶结材料,制作尾砂胶结充填体,进行尾砂基本物理化学参数和单轴抗压强度的测定。研究了尾砂胶结充填体强度与料浆浓度、灰砂比及养护龄期之间的关系,并对敏感性进行了分析。胶结充填体强度随着料浆浓度的增加呈线性增长,随灰砂比和养护龄期的增长呈指数增长。胶结充填体对灰砂比的敏感性最高,养护龄期次之,料浆浓度最低。在工程应用中,对6个大型充填采场的胶结充填体取芯强度进行分析,采场取芯强度比实验室试块强度高1.59 MPa,在满足采场不同段高强度的基础上,20～50 m部位充填配比由1∶6降为1∶8,进而降低充填成本。     

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。     

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。     

尾砂胶结充填体在多因素影响下的强度试验研究

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(7～28d);通过对充填体强度影响因素极差分析,得出养护龄期为影响充填体强度的主要因素。     

金属矿山全尾砂胶结充填对地下水中重金属含量的影响试验

为了探讨金属矿山尾砂胶结充填是否会对地下水造成污染,本试验分别采用1:4和1:6两种不同的灰砂比(水泥/尾砂)制成胶结充填体试块在不同来源地下水水样中浸泡。浸泡后水样中的重金属含量与《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)Ⅲ类标准规定的含量限值进行对照分析。结果表明：灰砂比为1:4和1:6的金属矿山全尾砂胶结充填体试块放置14 d后分别被6种水样浸泡90 d后均不会使地下水中重金属含量增加,且含量均低于《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)Ⅲ类标准规定的含量限值,不会对生产、生活用水产生不良影响,故其用于井下空区充填是完全可行的。     

基于均匀设计的充填体强度特性试验研究

为探究红牛铜矿全尾砂胶结充填体强度特性,以充填料浆浓度、砂灰比、养护龄期为影响因素,基于均匀设计试验方案开展了充填配比试验,并对试验结果进行了非线性回归分析。结果表明:均匀设计试验方法可靠性高;对充填体强度的影响程度大小排序为砂灰比、养护龄期、充填料浆浓度;充填体单轴抗压强度随养护龄期、充填料浆浓度的增大而增大,随砂灰比的增大而减小。     

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。     

高阶段胶结充填体强度的变化规律

根据企业降本增效要求,矿山使用的充填胶结材料由原来的P.C32.5标号水泥改为新型胶结材料--胶固粉。按照设计要求的充填配比,发现地表实验室料浆试块和井下充填体取芯的强度存在很大差异。在-400 m中段的14-1#和10-3#充填采场中,提取不同深度的地表实验室和井下充填体的岩芯,分析2种胶结材料在不同养护条件下所对应的强度变化规律。对于水泥充填的采场,充填体取芯的强度要比实验室试块的强度高1.8 MPa以上;对于胶固粉充填的采场,灰砂比分别为1∶4、1∶5、1∶6时充填体取芯的强度要比实验室试块强度高2.0、1.35和0.7 MPa以上,且随着充填灰砂比的降低而降低。研究结果为进一步优化充填灰砂比提供了可靠的依据,进而可减少充填材料的消耗,降低充填成本。     

超细全尾砂胶结充填体强度特性研究

甲玛铜矿采用空场嗣后胶结充填采矿法开采厚大矿体,采用超细全尾砂胶结充填,为掌握该类型的尾砂胶结充填体在高寒地区的强度特性,本研究通过设计砂灰比(4、6、8、10、12)、料浆浓度(60%、62%、64%、66%)和养护龄期(7 d、14 d、28 d)3种因素,分别在平原和高原地区两种环境下开展单抽抗压强度试验,获得了超细全尾砂胶结充填体试件在室内标准养护条件和井下硐室低温条件下的强度发展规律,并分析了两种养护条件下强度差异产生的原因,有效指导了高寒高海拔环境下甲玛铜矿的充填作业。     

下向矩形进路充填体强度需求应用

通过采用弹性力学简支梁、薄板及加拿大米切尔理论模型等分析方法，结合尾矿胶结充填体的物理力学参数，计算了下向矩形进路充填体顶板的理论强度需求。同时，通过近两年充填站取浆养护充填体的强度试验数据，统计分析了可定量表征实际充填强度工业离散性的浮动安全系数，最终得出了适用于企业现阶段充填质量控制水平的下向进路充填体实际强度需求。通过研究和试验，优化了充填配比设计参数，达到了合理降低胶结充填成本、提高矿山综合经济效益的目的。同时，为类似矿山下向进路充填体强度需求优化提供参考。     

特大型铁矿全尾砂胶结充填试验

影响胶结充填体强度的因素主要有料浆浓度、灰砂比、养护时间等。不同灰砂比的胶结充填体具有不同的物理力学特性,灰砂比大、水泥含量过高,胶结充填体有较好的承载和自稳能力,但对于特大型铁矿采场中的大体积充填体而言,会大幅度提高充填成本。因此,在大孤山选厂全尾砂特性试验研究的基础上,进行了系统的全尾砂胶结充填试验,确定了合理的料浆浓度和灰砂比等参数,为制定特大型铁矿充填采矿方案提供科学的依据。     

提高矿山充填质量试验研究

介绍了某铁矿山尾砂胶结充填的工艺特点和尾砂特性,进行了胶结充填材料的实验室强度试验和工业试验,并对尾砂胶结充填质量进行了评述。在此基础上,分析了影响胶结充填质量的因素,阐述了提高矿山充填质量的途径和措施,以指导该矿山生产实践。