胶结充填采矿法矿柱回采可行性论证

老厂分矿14#-5矿体采用上向水平分层胶结充填采矿法开采,取得了较好的经济效果。但对Ⅱ步骤矿柱能否用原设计方法安全地回采,至今未进行全面分析研究。根据开采现状,用近年来在矿柱回采研究中获得的成果对矿柱进行稳定性分析,并结合国内外充填法在矿山的成功经验,对矿柱的实际揭露情况和矿房胶结充填体强度等进行综合分析,得出:Ⅱ步骤矿柱可用原设计方法安全地回采,并提出了Ⅱ步骤矿柱合理的开采顺序。     

板模胶结矿柱与注浆胶结矿柱充填工艺对比试验

通过工业试验对比,对模板胶结充填工艺与注浆胶结矿柱充填工艺在上向水平分层采矿法矿山中的应用进行了试验与研究,主要针对工艺施工质量、施工效率和施工难度进行了比较论证,从而得出模板胶结矿柱充填工艺具有工艺便利、效率相对高、施工质量高、分层回采工艺周期相对短、贫化和损失率指标低等优势,对于上向水平分层采矿法的矿山而言,其具有明显的施工优势,是值得推广的工艺。     

充填体与预留原岩矿柱相互作用机理研究

通过实验室物理模拟的方法,用自制试验模型对充填体充入采场后的力学作用状态进行了模拟,矿柱两侧分别采用1∶2和1∶10两种不同灰砂比的充填体进行充填施压,以模拟不同材料刚性对充填体支撑作用的影响。经过对大量模拟实验结果的分析,发现不同强度的充填体对矿柱的支撑作用效果不同,同时提出充填体的支撑作用具有被动性。     

块厂胶结充填工艺的试验研究

通过人工矿柱模型模拟试验，探讨了块石胶结充填的工艺过程及关键技术，分析了块石胶结充填体的强度机理。     

大面积下向胶结充填法开采中的充填体作用机理研究

本文以金川二矿区1号矿体大面积下向胶结充填法开采中的充填体作用机理研究成果为依据,提出了建立“充填体-岩体”整体稳定系统的技术措施,论证了开采中沿走向不留间隔矿柱的可行性。     

矿柱—充填体系统协同作用机制研究

为深入分析矿柱和充填体的协同作用机制,针对矿山点柱式充填开采工艺,抽象出矿柱—充填体系统模型,并利用FLAC3D数值模拟软件构建其力学模型,从整体和局部的角度综合分析了矿柱和充填体的协同作用关系及其承载机制.研究表明:充填体对矿柱存在4种作用效果,即提高矿柱峰值强度、限制矿柱径向位移、延缓矿柱破坏、加强破坏矿柱承载能力...     

胶结充填采矿法充填作用机理与稳定性研究

结合金川二矿区的充填采矿工艺，采用现场观测方法及三维有限元分析方法研究了机械化下向分层水平进路胶结充填和无底柱大面积连续开采的充填机理和稳定性，研究表明充填体承受采场地压和变形，盘区间以不留矿柱为宜，推荐采用交错布置的回采与充填方式。     

八台选矿厂尾矿胶结充填体的试验研究

通过实验室试验,研究了八台尾矿的粒级组成、化学组成及它们与普通水泥、C料分别混合,所形成的不同胶结充填体。普通水泥与尾矿所形成的胶结充填体不适合井下充填, C料与尾矿所形成的胶结充填体适合井下充填,且按1: 8的比例最为经济合算。     

水砂—胶结充填隔离矿柱稳定性及宽度研究

某嗣后充填矿山前期水砂充填泌水效果不佳,充填体富水,随着水砂充填区域增大,开采过程中顶板及上盘稳定性变差,为改善开采安全状态,改用胶结充填,水砂充填区与胶结充填区之间的隔离矿柱是保证未来采矿安全的关键。构建了侧壁承压倾斜矿柱理论分析模型,并采用FLAC^3D数值模拟软件对10～15 m宽度水砂—胶结充填隔离矿柱和不同水砂充填体静水压力梯度进行了研究。研究表明:(1)开采扰动会使隔离矿柱内形成应力集中,且未凝固的水砂充填体会进一步增加矿柱内最大主应力;(2)矿柱内部应力重分布及水砂充填体水平压力使得矿柱水平变形增加,逐步产生破坏形成塑性区,10～13 m的隔离矿柱不足以保障充填体含水工况下的采场稳定性;(3)考虑到爆破扰动的影响,在现有富水充填情况下,建议隔离矿柱宽度为15 m;(4)隔离矿柱宽度15 m时,随着静水压力梯度增加,矿柱内部最大主应力和水平变形会有所增长,但塑性区未发生明显增加,15 m宽的隔离矿柱可以保障后续开采安全。     

新型胶凝材料对充填体强度的影响

为使充填体达到所需强度,采用胶固粉代替水泥作为胶凝材料,以克服传统水泥在充填过程中表现出的早期强度低、成本高等缺点。利用吉林某铁矿的全尾砂进行了一系列的充填配合比试验。试验分别采用水泥及胶固粉单独作为充填胶凝材料,改变其掺量,并测量充填体的28 d单轴抗压强度。试验结果表明:采用胶固粉代替水泥作为充填胶凝材料可使充填体的28 d单轴抗压强度提高3~5倍,且胶固粉掺量每增加3%可使充填体的28 d单轴抗压强度提高4~9 MPa。充填体强度与胶固粉掺量和料浆浓度成正比,可通过适度减少胶固粉掺量而提高浓度的方法优化充填体力学性能,并有效降低生产成本,提高经济效益。     

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。     

胶结充填体对二步矿体作用机理分析

为研究胶结充填体对二步矿体的作用机理,以新城金矿782、792和802 3个一步采场为研究对象,运用FLAC3D数值模拟软件,对一步采场从第3分段开挖充填到第5分段开挖充填中胶结充填体的作用机理进行模拟研究。结果表明：从一步采场第3分段到第5分段开挖充填,二步矿体内的应力值比胶结充填体内的应力值大5～6倍。792采场胶结充填体与二步矿体接触面上产生的塑性区以受拉破坏为主,782、802采场胶结充填体与二步矿体接触面上的塑性区由剪切破坏产生,深度基本保持在1 m左右。一步采场回采至11分层后,顶板沉降量加快,需对顶板进行支护处理,以保证回采安全。     

石灰石粉对胶结膏体充填材料性能的影响

为满足矿山对质优价廉、不同粒度分级尾砂胶结充填材料的需求,以粗、细两种分级尾砂胶结充填材料为对象,研究了外掺粗、细、超细石灰石粉对胶结充填材料性能的影响。结果表明：固体质量浓度为65%的细粒尾砂胶结充填料和固体质量浓度为75%的粗粒尾砂胶结充填料外掺15%的超细石灰石粉,均可制成胶结膏体充填材料,其充填料的坍落度均超过200 mm、脱水率均低于2%、28 d硬化体的抗压强度在0.3～1.2 MPa、28 d硬化体沉缩率均低于2%;继续增加超细石灰石粉的掺量,充填料的坍落度和脱水率下降,28 d硬化体的抗压强度略有提升、沉缩率进一步下降。如何提高28 d硬化体的抗压强度是今后研究的重点。     

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。     

尾砂胶结充填体试样早期强度与孔结构关联规律研究

本文为研究尾砂胶结充填体试样单轴抗压强度与其孔结构的关联规律,开展了不同类型胶结剂、不同浓度硫酸盐条件下共8组配比试验,并对养护龄期为28d的所有充填体试样进行了单轴抗压强度测试和压汞法孔结构测试(MIP),系统分析了尾砂胶结充填体试样早期强度和孔隙结构的关联规律,研究结果表明:(1)密封恒温养护条件下,不同配比的尾砂胶结充填体试样具有不同的单轴抗压强度、孔隙率和孔径分布;(2)尾砂胶结充填体试样的28d抗压强度与其孔隙率存在一定的线性相关规律,即在总体上表现出孔隙率越高强度越低的趋势;(3)尾砂胶结充填体试样中直径大于0.2μm的多害孔体积与其单轴抗压强度的线性相关性比孔隙率与其单轴抗压强度的线性相关性更为显著,说明试样强度的降低主要与多害孔体积增大有关,得了到尾砂胶结充填体试样充填体试样28d强度与多害孔总体积相关性方程。     

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。     

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。     

减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。     

减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。