胶结充填材料的强度特性与强度设计(Ⅰ)——胶结充填体的强度设计

目前国内外胶结充填体强度的设计方法可分为三类,即类比法、模型法及数值分析法。本文对国内外部分矿山胶结充填体的强度设计方法及主要参数进行了归纳和分析,并采用模型法按照胶结充填体的高度与强度这一对矛盾因素,得出了一条强度经验曲线和计算公式。文中还介绍了胶结充填料强度测试的基本方法。     

胶结碎石充填体强度影响因素的研究

为了提高胶结充填体的强度,降低水泥耗量,考察加入碎石对胶结充填体强度性质的影响,文中进行了34组包括不同水灰比、不同龄期、不同掺入碎石量和不同级配的胶结碎石充填体单轴压缩试验,根据试验结果,讨论了上述因素对强度的影响效应并借助于拟合分析导出了描述这些影响效应的关系式。     

胶结充填材料的强度特性与强度设计(Ⅱ)——胶结充填体强度设计的几个理论模型

在胶结充填体强度设计中可以广泛使用的太沙基(Terzaghi)模型,托马斯(Thomas)模型,以及霍克一布郎(Hoek—Brown)模型进行了详细的讨论,并把它们与澳大利亚芒特、艾萨(Mount Isa)矿业公司的现场实测结果进行了比较。     

胶结充填材料的强度特性与强度设计(Ⅲ)——胶结充填材料的强度特性

本文对低强度的胶结脱泥尾砂充填材料的特性,包括其力学模型、本构关系、破坏准则以及影响强度特性的主要因素等,在实验室实验的基础上进行了较为深入的研究,并得出了一些实用的重要结论。     

早龄期胶结充填体的动态力学特性

为了明确早龄期胶结充填体的动态力学特性,采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置探索了养护龄期和冲击能对充填体动态力学性能的影响.将制备好的直径为50 mm、长度25 mm的胶结充填体试样在标准养护条件下分别养护3、5、7和9 d,然后开展不同冲击能量(10、20、30和40 J)下的胶结充填体动力学试验,...     

胶结充填材料的强度特性与强度设计(Ⅳ)——提高胶结充填材料强度特性的途径

对于低强度的胶结充填材料,在不增加水泥含量的条件下,可以通过改善充填料自身的组成特性,在充填体中铺设加固层以及适当调整充填法采场的结构等措施来提高其强度特性。这些措施对降低充填成本有很大的实用价值。     

胶结碎石充填体的本构关系

本文进行了两组胶结碎石充填体的应力应变全过程试验,讨论了它的本构关系,导出了相应的本构方程形式,并借助拟合分析用试验结果对本构方程进行了验证。     

提高江砂胶结充填体强度的试验

针对某硫铁矿应用长江砂胶结充填体存在的质量问题，采用向长江砂胶结充填料中加掺合料及减水剂的方法。结果表明，采用这种方法，提高了江砂胶结充填本的强度为该矿安全采矿，充分回收资源提供了科学依据。     

金川镍矿混合充填集料胶结充填体强度试验研究

针对金川矿山棒磨砂充填集料存在的成本高和供不应求的矛盾,开展了棒磨砂、戈壁砂和尾砂3种充填集料不同配比的混合集料胶结充填体强度试验研究。通过9组混合充填集料的胶结充填体强度试验和数据分析,揭示了影响胶结充填体强度的因素与规律。研究结果表明:合理添加尾砂的棒磨砂和戈壁砂混合充填料,不仅可以提高充填体强度,而且还能够减小充填料浆的分层和离析,有利于提高充填体整体质量。通过建立神经网络模型,进行不同配比的混合集料胶结充填体强度预测和回归分析,获得了满足金川矿山充填法采矿安全高效生产的充填材料配比:灰砂比为1∶4、料浆浓度大于80.8%、混合集料平均粒径不大于1.692 mm和非均匀系数不小于38.4,由此对应的3 d充填体试块密度不小于2.24 g/cm3。该研究成果为混合集料在金川镍矿充填采矿奠定了基础。     

胶结充填体固结全程电阻率特性试验

通过开展不同灰砂质量配比、料浆质量分数和养护龄期条件下的胶结充填体固结全程电阻率和单轴抗压强度试验,对胶结充填体固结全程电阻率特性及其强度的关联性进行研究.基于胶结充填体的等效电路,综合考虑不同龄期的水化反应产物的类型及形态等微观结构影响因素,揭示了胶结充填体固结全程的电阻率变化机制,并推导了其电阻率模型;结合强度测试数据,构建了胶结充填体单轴抗压强度与其电阻率定量关系方程.结果表明:胶结充填体的电阻率具有与养护龄期相同的发展趋势,即电阻率先降至最低点,而后遵循先快后慢的增长规律;灰砂质量配比越小、质量分数越高,其电阻率越大;电阻率的变化规律与其内部微观结构密切相关,根据电阻率曲线发展特点,可将充填体固结全程分为5个阶段;充填体的单轴抗压强度和电阻率增长规律基本一致,且两者间存在明显的对数关系.     

尾砂与废石胶结体强度特性试验研究

云南某金属矿山排土场地基中存在大量的尾矿和废石散体不易清理,造成基础稳定性较差,拟采用注浆手段加固。为了获取注浆加固的基本参数,减少施工的盲目性,在室内开展模拟加固体强度试验:对不同龄期的尾矿胶结体和不同水灰比的废石胶结体进行单轴抗压和直接剪切试验,分析尾砂和废石胶结体的破坏强度特征,同时运用非线性拟合分析,建立影响因素与强度之间关系式,为实际工程应用提供一定的参考。     

胶结充填体强度预测及水泥消耗量反演计算

为降低充填成本和使料浆制备系统可靠运转,基于特大型采空区充填工程对于二步骤矿柱开采的重要性,采用配比优化试验及统计分析所得的充填体长期强度预测模型,结合现场充填体地质钻探取样的检测强度,利用预测模型的变形公式,反算出采空区充填水泥实际用量,对设计与实际水泥用量的定量关系进行了分析,掌握了二者之间的偏差.结果表明:前期充填中水泥用量存在较大富余,52-8#和52-10#采场水泥用量分别偏大约60.28%,49.24%.随着充填站操作人员技术水平与熟练程度的提高,并通过对站内计量仪表和物料输送设备校验后,水泥用量的下调空间较大.     

高硫尾砂胶结充填体强度影响因素实验研究及应用

全尾砂用于井下充填在环保、安全、经济方面均具有显著优势,但有色矿山尾砂普遍含硫,过多的硫会劣化充填体长期强度.用新疆某铜矿高硫尾砂与戈壁料混合作充填骨料,通过全面实验法研究骨料硫含量、灰砂比、料浆浓度、养护龄期对充填体强度的影响,通过灰关联法分析各影响因素的主次排序.结果表明,硫含量低于11.72%时,充填体强度随硫含量、灰砂比、浓度增加呈线性增长,随养护龄期增加呈多项式函数增长,确定骨料中尾砂占比为30%.充填体强度影响因素的主次排序为灰砂比养护龄期浓度硫含量(尾砂含量),建议矿山优化进路开采顺序以延长充填体养护时间,灰砂比由1∶4降为1∶6,可在满足强度和采充周期的同时降低充填成本.     

尾砂胶结充填体与岩体耦合作用机理研究

充填法开采被广泛应用于隐患资源2次开采中,研究充填体与岩体耦合作用机理,对充分利用矿产资源、保护地表建筑物、延长矿山服务年限等方面具有十分积极的作用.以程潮铁矿西区选厂下遗留矿柱2次开采为研究背景,通过对尾砂胶结充填体的无侧限单轴抗压正交力学试验,得到了不同灰砂比、不同浓度、不同龄期参数与充填体单轴抗压强度的曲线关系和多参数线性回归方程式,同时分析了影响充填体抗压强度的主次因素.最终依据充填体与岩体能量匹配原则,通过数值模拟并充分考虑回采中爆破震动对采场稳定性的影响,得出最优充填方案.     

东乡铜矿全尾膏体充填材料与充填体强度关系研究

针对东乡铜矿分级尾砂或全尾砂胶结充填体强度不够问题,提出了采用全尾膏体充填,并对充填材料与充填体强度之间的关系进行实验研究,实验结果对矿山充填工作有指导意义.     

电解锰渣胶结膏体材料的充填性能

针对电解锰渣占用大量土地资源、易产生重金属污染等问题,使用电解锰渣基胶凝材料、原状电解锰渣、中粗砂等材料制备电解锰渣自胶结膏体充填材料用于矿山回填。测试充填材料水化浆体流动度、试件抗压强度和浸出毒性,以评价该材料的性能,并用X射线衍射、扫描电镜进行表征。结果表明：该充填材料浆体流动度达到200 mm,流动性能满足充填技术要求;充填材料固化体固化28 d后,抗压强度可达到1.5 MPa以上,达到矿采场充填体强度要求;充填材料浸出毒性明显降低,主要污染重金属Mn、Co被充分固化稳定,浸出毒性满足地下水标准。固化体XRD及SEM分析发现,该充填材料水化生成的水化硅酸钙、钙矾石等晶体是固化体强度稳定、重金属得以固化的主要原因。研究表明,该方法能有效固化/稳定化电解锰渣,降低环境污染风险。     

尾砂胶结充填体蓄热性能的数值模拟

本文以实现深部矿产资源与地热协同开采为着眼点,对尾砂胶结充填体热累积过程进行数值模拟研究,分析了蓄热时间、料浆配比及热环境对充填体蓄热性能的影响,同时对比了围岩导热与采场风流对流换热对充填体热累积过程的影响.结果表明:充填体总储热量在蓄热10～90天增大约85％.在本文模拟工况下,围岩温度和初始温度对总储热量的影响更为...