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。     

尾砂胶结充填体强度影响因素正交分析

大尹格庄金矿2#矿深部矿体采用尾砂胶结充填采矿法回采,为了确定合适的配合比,对不同尾砂的充填体试块进行单轴抗压强度试验,得到不同养护条件下充填体试块的单轴抗压强度,从而得出料浆浓度、灰砂比、养护龄期对充填体试块强度的影响规律。通过正交分析确定了充填体试块强度的主要影响因素。试验研究结论可靠,为大尹格庄金矿充填采矿法的实施提供了依据,同时也对其他矿山充填设计具有一定的指导和参考作用。     

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。     

高强度新型胶凝材料在全尾砂胶结充填中的应用研究

为了在满足充填强度的要求下降低充填成本,研制了 一种廉价的新型胶凝材料,并采用单轴抗压强度试验,对比 分析４２．５＃ 普通硅酸盐水泥和新型胶凝材料对尾砂固结特 性的影响.试验结果表明:宝山矿尾砂属于超细尾砂,在灰 砂比、料浆质量分数一定的条件下,新型胶凝材料充填体试 块单轴抗压强度明显高于水泥充填体试块,其中养护龄期为 ７d时,新型胶凝材料充填体试块单轴抗压强度为水泥充填 体试块的３~５倍.因此,采用新型胶凝材料作胶凝剂,更有 利于尾砂的综合利用.     

电解锰渣充填料浆流变性能及固结体性能研究

为探究广西某电解锰公司的电解锰渣资源化利用的可能性,以SLS为固结剂(胶凝材料),在胶砂比为1∶5,外掺与SLS质量比为1%的萘系减水剂的情况下,进行了矿山充填重要性能指标试验。结果表明:(1)电解锰渣充填料浆质量浓度提高,其流动性能明显减弱,质量浓度为65%~66%的充填料浆流动度为18~19 cm,可形成不离析、不分层的稳定膏体,符合矿山泵压充填要求;不同浓度的电解锰渣充填料浆的初始屈服应力和黏度都具有良好的线性关系,呈现宾汉型流体形态,并且充填料浆的黏度和初始屈服应力均随充填料浆质量浓度的提高而提高。(2)提高充填料浆的质量浓度,固结体试样的抗压强度明显增大;随着养护龄期的延长,相同浓度固结体试样的抗压强度增大。充填料浆的质量浓度越低,固结体试块的总水孔隙率越高;相同浓度下的充填料浆,其固结体试块的总水孔隙率随养护龄期的延长而下降。(3)充填料浆质量浓度为65%时,固结体试块7 d的抗压强度大于0.5 MPa,14 d的抗压强度大于0.6MPa,28 d的抗压强度大于1.2 MPa,符合尾矿充填强度要求。     

利用商洛钼尾矿制备混凝土

以钼尾矿、矿渣、熟料和石膏为原料制备胶凝材料,研究了钼尾矿在胶凝材料中的掺量、减水剂掺量、养护工艺对胶砂试块性能的影响,并通过XRD和SEM-EDS对水化产物进行了深入研究。结果表明,当钼尾矿在胶凝材料中掺量为20%、减水剂掺量为0.4%、采用60℃湿热养护所制备的钼尾矿胶砂试块力学性能最好,28 d抗压强度可以达到73.2 MPa。利用钼尾矿制备的胶凝材料的水化产物以钙矾石和C-S-H凝胶为主,二者的相互交织促进了胶砂试块强度的增长。     

新城金矿尾砂胶结充填体固结性能研究

随着充填工艺的不断完善,充填采矿法在矿山得到了广泛应用,研究充填体的力学性能对防止地表变形具有重要的现实意义。以山东新城金矿充填材料为研究对象,研究了龄期为7d、14d、28d,灰砂比为1∶8、1∶10的充填试块在不同的加载压力等级条件下的压缩变形规律,并对充填试块在不同加载压力下与压缩率之间的关系进行了拟合分析。研究了不同配比的充填试块在固结试验后,不同养护天数条件下的抗压强度变化规律,为矿山充填设计及预防地表变形提供科学依据。     

以铅锌尾矿为原料煅烧水泥熟料

以广西河池富源铅锌选矿厂尾矿为主要原料煅烧制备水泥熟料,从不同煅烧温度下熟料成分的差异,水化产物的微观相貌和组成,煅烧过程中重金属的固化与熟料净浆试块的毒性浸出情况,以及熟料净浆试块的力学性能等方面探讨了用该铅锌尾矿制备水泥熟料的适宜工艺条件。试验结果表明:掺有35.4%广西河池富源铅锌尾矿的生料煅烧制备水泥熟料的最佳烧成温度为1 350℃,此时可生成大量有利于熟料强度的C2S和C3S。该水泥熟料的主要水化产物为C—S—H和钙矾石,试块前期强度的主要来源是钙矾石,后期强度的主要来源是C—S—H,C—S—H填满试块内部空隙,增大试块密实度,使试块28 d龄期的抗压强度达到43.68 MPa,与普通硅酸盐水泥P.O 42.5的28d抗压强度指标相当。煅烧过程中Pb的固化率较低,仅为21.16%,而As和Zn的固化率则高达87.61%和91.43%。养护龄期为3 d和28 d的水泥净浆试块浸出液中As、Pb、Zn的含量远低于浸出毒性标准。这种水泥熟料在生产地下胶结充填料的胶结剂方面具有一定潜力。     

正交实验优化钨尾矿地聚物的蒸压养护制度

以钨尾矿为主要硅铝原料、偏高岭土为铝校正料制备地聚物,以恒压压力、恒压时间和卸压时间作为影响因素,以地聚物试块的7d龄期抗压强度作为考察指标,通过正交实验获取最佳蒸压养护条件,并借助XRD和SEM对试块的微结构进行表征。结果表明:恒压压力对钨尾矿地聚物抗压强度影响最大;在恒压压力为0.8 MPa、恒压时间为60 min、卸压时间为40 min时,地聚物可达到最高抗压强度31.13 MPa;微观结构分析说明适宜的蒸压养护制度可使原料中低活性硅铝成分的溶出得到强化,进而提高地聚物的胶凝性并改善其微观结构。     

泵送剂掺量对充填料浆流动性能及充填体力学性能的影响

泵送剂作为改善充填料浆流动性能的添加剂,已经被广泛应用于矿山,但泵送剂对料浆凝固后充填体力学性能的影响却尚不明确。针对某矿不同泵送剂掺量的充填料浆,开展了料浆塌落度试验、流变试验 、充填体试块单轴抗压强度试验及试块电镜细观试验。结果表明：泵送剂对塌落度呈非线性梯度影响,随着泵送剂掺量不断增加,同剂量的泵送剂对塌落度的影响能力慢慢减弱;屈服应力与塑性黏度均随泵送剂掺量 的增加而降低,泵送剂掺量在超过3%后,屈服应力的下降幅度明显减缓,而对于塑性黏度,掺量超过2%时,其下降幅度就已经开始明显减缓;泵送剂对3 d养护龄期试块强度的影响较弱,而对于7 d、28 d养护龄期试 块,掺量为1%和2%时,对充填体抗压强度的影响是正面的,当掺量大于2%时,充填试块抗压强度呈下降趋势;掺量在1%时充填试块的细观结构是最致密的,随着泵送剂掺量的增加,大孔隙逐渐增加。综合考虑泵送剂 成本、料浆流动性及抗压强度,针对试验中的料浆配比,推荐泵送剂掺量为2%。     

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。     

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。     

某铁矿全尾砂胶结充填材料配比试验研究（增刊）

安徽某铁矿是国内一座设计采选能力450万t/a的大型铁矿山,主要采用阶段空场嗣后充填采矿法,设计充填能力为100m₃/h。本文介绍了该铁矿全尾砂胶结充填砂浆配合比实验研究过程,从全尾砂充填料的物理化学性能入手,对充填料浆的扩散度、坍落度和充填试块7d、28d和60d的单轴抗压强度等进行试验,获得了充填材料的配比与其流变性能和抗压强度的关系,有效评价了充填材料特性对充填体质量的影响,为矿山提供了符合采矿工艺要求的充填物料配比参数。     

某铁矿全尾砂胶结充填体力学性能研究

安徽某铁矿山针对西部矿区-370 m以上的矿体,以及前期预留的矿柱拟采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采。利用该矿选场产生的全尾砂作为井下充填骨料,不仅可以减少尾矿长期堆存而产生的各种问题,节约筑坝、防灾和防洪等的工程建设费用,还能改善尾矿对环境造成的污染,为企业取得一定的社会、经济和环境效益。本文从该矿山全尾砂的物化性能入手,通过对全尾砂的物理性质测试和化学元素分析,充填体的单轴抗压强度测试、抗剪强度测试和承压变形试验,获得了不同充填料浆浓度和砂灰比与全尾砂胶结充填体力学性能的关系,为全尾砂作为矿山充填骨料提供了数据支持及理论依据。     

分层尾砂胶结充填体单轴抗压强度的测试研究

采用高阶段空场嗣后胶结充填法的矿山,充填设计常采用不同配比的尾砂胶结充填体进行分层充填。通过室内试验,对灰砂比为16、18的尾砂胶结充填体进行分次充填并测试其单轴强度;对配比一定、浓度不变时的充填体的单轴强度实测值进行拟合,得出了充填体分层数与其单轴抗压强度的非线性回归方程,并剖析了分层充填体破坏时产生端部效应的机理。采用RFPA软件模拟了某铁矿分层充填体的破坏过程,数值模拟结果与试验结果相符,验证了分层充填体端部效应破坏理论的正确性。     

高效减水剂对全尾砂充填料性能的影响

利用全尾砂作为集料制成全尾砂充填料对采空区进行充填,具有性能优、尾砂利用率高、能耗少、成本低等优点。根据某矿山现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料的技术,优化原有的胶结材料,并将尾砂充填料浆的固体浓度由68%提高到72%,结合使用减水剂来实现全尾砂充填料的自流输送。研究4种减水剂（萘系高效减水剂NSF、聚羧酸高效减水剂PC、氨基高效减水剂ASF以及脂肪族高效减水剂SAF）的不同掺量对全尾砂充填料浆的泌水率、流变性能和强度的影响。结果表明,减水剂的加入有效地提高了全尾砂充填料浆的流动性能,延缓了凝结时间,但却对充填体强度有不利的影响。综合4种减水剂的作用来看,在脂肪族减水剂掺量为1.6%时,既可以使料浆流动性增加幅度较大,又对充填体强度的不利影响较小。因此,选用脂肪族减水剂可以配制性能较优的自流型全尾砂充填材料。     

胶结充填体抗压强度尺寸效应的试验研究

尺寸变化会影响材料的力学性能参数,充填体作为一种类混凝土材料,其立方体试件的单轴抗压强度具有显著的尺寸效应。保证灰砂比、料浆浓度和养护龄期等条件一致,研究尺寸变化对胶结充填体单轴抗压强度的影响并结合VIC-3D全场应变测量系统对充填体试件的破裂演化过程进行监测。结果表明:胶结充填体的单轴抗压强度随着立方体试件尺寸的增大而逐渐减小,减少近一半,试件的峰值应变随着尺寸的增大而逐渐减小,并稳定在0.9%附近,弹性模量和变形模量随着尺寸的增大而逐渐增大;引入尺寸效应度对试件峰值强度的尺寸效应进行定量分析,尺寸为200 mm的试件的尺寸效应度达到了54%;尺寸较小的试块破坏时表面出现多条裂纹,随着试件尺寸的增大,试件破坏时表面出现显著的宏观破坏带,尺寸较大的试块在达到峰值强度时,局部区域发生严重的损伤断裂,大部分区域并未发生明显的应变变化。     

某金矿充填料浆流变性能及充填体强度的影响研究

料浆的配比对矿山料浆管道输送及充填体的单轴抗压强度有重要影响。以云南某金矿的尾砂作为实验原料,对质量浓度为64%到72%的料浆以及各灰砂比下的充填料浆进行流变实验分析,研究了质量浓度、灰砂比对屈服应力、表观粘度的影响,对不同配比、养护龄期的试件进行单轴抗压强度测试。实验结果表明,质量浓度、水泥掺量对料浆屈服应力和初始表观粘度呈正相关增长,质量浓度越大,对料浆屈服应力和初始表观粘度影响越显著,水泥掺量越多,对屈服应力和初始表观粘度影响越不显著。养护龄期由7d增至14d时,试件单轴抗压强度增幅最高可达200%,由14d增至28d时,最高仅达60%。     

ANFIS模型预测铀尾渣胶结充填体抗压强度

对不同渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期的铀尾渣充填体试件进行单轴抗压试验,测得充填体的全应力-应变曲线。利用试验结果,采用自适应神经模糊推理系统,根据渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期建立预测充填体抗压强度的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)模型。结果表明,铀尾渣充填体的抗压强度与渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期成正相关;充填体的破坏规律遵循塑-弹-塑性破坏模型;建立的ANFIS模型的预测结果精度高达94%,为充填体抗压强度的预测开辟新的途径。