基于重复正交试验的风积砂膏体充填材料配比

为找到适合陕北沙沟岔煤矿充填开采需要的高质量、低价格的膏体充填材料,选用风积砂作为充填骨料,以(粉煤灰、水泥、风积砂)掺量及料浆质量浓度4种因素为对象,每个对象取3个水平,采用重复正交试验研究其对充填材料坍落度、泌水率以及7 d和28 d抗压强度的影响。结果表明:料浆质量浓度对坍落度和泌水率影响最为显著,其余因素影响较小,当选取74%和76%的料浆质量浓度时均符合坍落度和泌水率要求;通过极差和方差分析得出,对充填体7 d和28 d抗压强度影响最显著的因素是水泥掺量,其次是粉煤灰的掺量,再次是风积砂掺量,但当风积砂掺量大于45%,不同龄期抗压强度则逐渐降低,最后料浆质量浓度对抗压强度影响最小。综合分析得到最优配比:粉煤灰为440 kg/m³,水泥为220 kg/m³,风积砂为45%,质量浓度为76%。     

基于回归分析的尾砂膏体充填材料试验研究

以矿用尾砂、胶固粉为充填材料,采用正交试验方法对不同质量浓度、粉砂比和搅拌时间的料浆分别进行流动度、泌水率、充填体单轴抗压强度的试验研究,并采用极差分析探究了质量浓度、粉砂比和搅拌时间对膏体充填材料输送性能的影响,通过多元线性回归分析方法得出充填体抗压强度的回归函数。试验结果表明:对尾砂充填体强度最重要的影响因素是胶固粉与尾砂的比例关系,粉砂比越大,强度越强;其次为充填料浆浓度,在保持粉砂比不变条件下,提高料浆浓度亦有利于提高充填体强度;最后是养护时间,充填体强度随时间增加,最终维持在1个稳定值。     

煤矸石膏体巷旁充填材料的研究

煤矸石膏体充填材料由煤矸石、粉煤灰、PL膏体胶结料和水组成.在目前PL膏体胶结料基础上,通过正交设计试验,改变煤矸石、膏体胶结料的用量,调整水灰比,测定充填材料的坍落度和抗压强度(1 d、3 d和7 d),在满足沿空留巷所需的力学性能条件下,得出了一种较为合理的配比方案,以及确定合理配比的方法,为煤矸石膏体巷旁充填材料的选择与应用提供了科学的依据.     

某铅锌矿全尾砂膏体充填材料试验研究

为建立全尾砂膏体充填系统,需对膏体充填材料进行试验研究。试验研究包括分析全尾砂理化性质、进行絮凝沉降试验、坍落度试验、单轴抗压强度试验。试验结果表明,该铅锌矿全尾砂作为充填骨料是可行的;絮凝剂的合理添加量为20g/t时,沉降效果最佳。膏体充填料适宜泵送充填质量浓度为81%,根据充填地点和目的,采用不同灰砂比的全尾砂膏体充填料进行充填。     

建筑垃圾膏体充填材料配比优化试验研究

为优化建筑垃圾膏体充填材料技术参数,以建筑垃圾为骨料,粗粉煤灰基为胶结材料,采用正交试验方法分析料浆质量浓度、灰料比及细骨料所占比例对充填体的塌落度、分层度、泌水率及单轴抗压强度的影响。结果表明:灰料比对膏体塌落度和泌水率有重要影响,膏体质量浓度和灰料比是分层度、充填体抗压强度的主要影响因素;灰料比越大,膏体塌落度越大,泌水率越大;膏体质量浓度越大,分层度越小;细骨料所占比例对膏体塌落度、分层度和泌水率的影响不明显。综合考虑多种因素,最终选择灰料比为1∶2、质量浓度为76%、细骨料所占比例为45%为最佳配比方式。     

高浓度胶结充填体强度影响因素试验研究

为得到煤矿高浓度胶结充填材料的合理配比,以水泥、粉煤灰、料浆浓度、养护时间为变化参数,采用正交试验法研究了不同养护龄期、水泥含量、粉煤灰含量和料浆浓度下四因素对胶结充填体强度的影响,以及不同水泥含量、粉煤灰含量和料浆浓度下三因素对胶结充填体坍落度的影响。结果表明:养护龄期对充填抗压强度影响最大,最不敏感的是粉煤灰含量;水泥含量对充填体坍落度的影响最大,最不敏感的是料浆浓度。同时表明运用正交试验优化胶结充填体强度的最佳条件,即水泥含量10%、粉煤灰含量20%、料浆浓度80%、养护时间为28 d,其单轴抗压强度为4.68 MPa,坍落度为243 mm,能够满足充填开采的要求。     

破碎废石膏体充填材料性能试验研究

山阳秦鼎公司Ⅱ号矿体设计充填系统方案时,考虑到全尾砂含有氰化物,从环保和安全角度出发采用废石作为主要充填材料,并以此结合现场条件开展了以破碎废石为骨料的膏体充填材料性能试验研究。从不同配比的充填料浆下分别进行了塌落度试验、凝结时间试验和泌水率试验,最后结合充填试块的强度试验,为废石膏体胶结充填系统设计、设备选型和充填采矿法的实施提供了数据支持。     

全尾砂碎石膏体充填材料试验研究

通过全尾砂碎石膏体充填材料的试验研究．初步确定了全尾砂碎石膏体充填料荣的合理配比和浓度．为碎石在膏体充填技术中应用提供有用的技术参数．也为矿山进一步进行生产试验提供可靠的试验依据.     

矸石粉替代粉煤灰膏体充填材料性能研究

针对传统煤矿膏体充填材料对粉煤灰的需求量较大、成本较高的问题,研究矸石粉替代粉煤灰作为辅料时的膏体充填材料性能,采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型的建立,分析水掺量和水泥掺量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明：随着水泥掺量的增加,充填料浆流动性缓慢下降,同龄期抗压强度也持续缓慢增加,且1～3d变化较明显,3～28d变化较小;水掺量是影响流动性的主要因素,尤其是对充填料浆的扩展度的影响最为明显,随着水掺量的增加,同龄期抗压强度在显著减少,且龄期越长,结果越为明显。综合分析得出最优配比为15%水泥掺量,23%水掺量的充填材料,既满足充填强度要求也满足膏体的流动性要求。     

红土膏体充填材料及其物理特性试验研究

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径,但要求充填材料来源广泛、成本低,且必须能满足充填工艺要求,为开发新型膏体充填材料,以广西百色州景煤矿为工程背景,使用取材方便、成本较低的红土代替粉煤灰,将其与煤矸石,胶结材料混合制成红土膏体充填材料。通过试验测量不同固体材料质量比,不同干料质量分数的红土膏体充填材料的坍落度、扩展度、泌水率,并使用RYL-600剪切流变仪进行单轴压缩试验,测其抗压强度与弹性模量,进而分析红土膏体充填材料的强度特性,以及材料配比与干料质量分数对其性能的影响规律。研究结果表明:同等条件下与传统粉煤灰型充填材料相比,红土型充填材料强度差别不大,并且红土具有成本低、取材方便以及对环境无污染等优势;干料质量分数对充填体强度影响最大,当为80%时性能最优;随着红土掺量增加,充填体强度会降低,数据显示,红土与水泥质量比在1∶1、1∶2、2∶1时均满足充填要求,矸石、红土、水泥质量比为6∶2∶1时,充填材料既符合膏体充填工艺要求,又能减少充填成本。     

含硫尾矿砂膏体充填材料力学特性试验研究

用单轴抗压强度试验与单轴蠕变试验对3种含硫尾矿砂充填材料进行了测试。结果表明,以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料,按照设计配比制备的膏体充填材料满足采空区回填工作与力学性能要求;3种含硫量试件的单轴抗压强度均随养护龄期的增大而增大,但后期增幅均有所减小;含硫量为10%时的试件单轴抗压强度值最大,含硫量为25%时最小;载荷不变时试件的轴向应变随加载时间的增长几乎不变,载荷增加时轴向应变均有突变,曲线呈非线性台阶状,具有典型的非线性特征。     

纹山某铅锌矿山全尾砂膏体充填材料实验研究

为建立全尾砂膏体充填系统,须对膏体充填材料进行实验研究。实验研究包括分析全尾砂理化性质、进行絮凝沉降实验、塌落度实验、单轴抗压强度试验。实验结果表明：该铅锌矿全尾砂作为充填骨料是可行的;絮凝剂的合理添加量为20g/t时,沉降效果最佳。膏体充填料适宜泵送充填质量浓度为81%,根据充填地点和目的,采用不同灰砂比的全尾砂膏体充填料进行充填。     

尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

煤气化废渣用作煤矿充填材料的试验研究

为了降低煤矿充填的成本,采用煤气化废渣作为集料,以普通水泥作为胶凝材料配置了充填材料,测定了料浆的塌落度、脱水率和充填体的强度。结果表明:随着水泥含量的增加,料浆的塌落度增加,随着煤气化细渣含量的增加,料浆的脱水率降低,在水泥含量为6%时,充填体的强度即可满足自立的要求;采用煤气化废渣作为充填集料,充填材料的成本是可以接受的。     

煤矸石制备C20喷射混凝土的试验研究

以煤矸石陶粒为粗骨料、煤矸砂为细骨料,42.5级普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入速凝剂,制备C20喷射混凝土;采用正交设计手段设计了4因素3水平配合比方案,并对各种配合比喷射混凝土坍落度、净浆凝结时间、1 d、7 d和28 d抗压强度进行了极差分析,探索水泥用量、水灰比、砂率和速凝剂掺量对喷射混凝土性能的影响。结果表明,当水泥用量为400 kg/m3、水灰比为0.60、砂率为50%、速凝剂掺量为4%时喷射混凝土性能满足规范要求,且成本较低,此配合比为最优配合比,使用煤矸石陶粒和煤矸砂作为骨料制备喷射混凝土可行。     

炉底灰—煤矸石基煤矿充填材料的制备及性能测试

为实现固体废弃物资源化利用并降低充填开采成本,以炉底灰、煤矸石为原料制备煤矿充填材料,研究了颗粒级配、充填料浆质量分数、胶凝材料质量分数对充填材料各项性能的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析手段对充填材料水化产物进行分析。结果表明：当煤矸石最大粒径为4.75 mm,煤矸石与炉底灰质量比为1∶1,充填料浆质量分数为77%,胶凝材料质量分数为20%时,充填材料各项性能均能满足充填开采要求。随着养护龄期增长,充填材料中的活性二氧化硅参与水化反应被消耗,钙矾石、水化氯铝酸钙、水化硅酸钙和水化硅铝酸钙凝胶生成量增加。在充填材料水化产物中,片状水化氯铝酸钙晶体与钙矾石交错生长,包裹于水化硅酸钙凝胶中,形成致密的整体,提高了充填体的单轴抗压强度。     

煤矸石似膏体快速充填试验研究*

某煤矿因“三下”环境积压了大量煤炭资源。为最大限度地回收工广煤柱及解决煤矸石排放问题,进行了煤矸石似膏体快速充填试验研究。通过对充填强度和凝结时间的试验所得结果分析,确定了最佳配比,强度满足要求,且凝结时间较短。采用煤矸石似膏体快速充填既快速又环保,为煤矿合理回收“三下”积压矿石提供了可靠的技术支持,有很好的应用前景。     

煤矸石-粉煤灰用作井下充填材料实验研究

黄金矿山由于尾矿氰化物含量较高无法用于井下采空区充填,但随着井下采空区逐渐扩大,亟需充填材料用于回填,实验研究利用煤矸石-粉煤灰用作骨料与水泥混合充填至采空区。岩质煤矸石的普氏硬度为2.74,易于破碎加工。电厂干排粉煤灰,测得细度为18.6%,颗粒较细。将煤矸石破碎至20mm以下用作粗骨料,粉煤灰为细骨料,当煤矸石-粉煤灰比为7:3时,混合骨料级配与Fuller理论曲线接近,级配良好。以水泥为胶凝材料配制1:7、1:9两种灰砂比的充填材料,混合料浆浓度为83%时,均能满足采空区管道高浓度输送的流动度要求。测定不同养护龄期下充填材料的单轴抗压强度,两种灰砂比材料在浓度为83%、82%下,28d的强度均超过4MPa,最高可达6.03MPa,可满足采空区顶底部或中心部位的充填强度要求。     

矸石膏体充填体控制地表沉陷力学性能试验研究

针对膏体充填体在煤矿采空区特殊环境下(高温、高湿、高应力、高密闭)所表现出的力学特性, 运用现场取芯、室内试验等方法开展了矸石膏体充填体力学性能研究, 揭示了充填膏体力学特性(抗拉强度、单轴压缩强度、弹性模量、泊松比)随时间的变化规律, 并运用最小二乘法建立了各力学参数与时间的回归方程。结果表明, 采空区特定的环境条件有助于充填体内部各化学物质的充分反应, 使充填体胶凝性增强, 且充填膏体在承载时抗变形能力强, 能够很好控制地表沉陷。     

人工砂混凝土性能试验研究

采用正交试验方法配制了不同人工砂取代率、石粉含量、粉煤灰含量的混凝土,对比了每组混凝土的坍落度,研究了3 d、28 d龄期混凝土的抗压性能。结果表明:最优配比的人工砂取代率、石粉含量和粉煤灰含量分别为10%、3%和5%,此时28 d抗压强度为40.1 MPa,满足30 MPa的混凝土设计强度。