聚羧酸减水剂对超细全尾砂膏体性能的影响

针对超细全尾砂-水泥胶结膏体充填料浆黏性大、和易性差,其满足充填输送要求时充填体强度低的问题,通过不同掺量聚羧酸高效减水剂对膏体料浆流动度、坍落、泌水率及其充填体抗压强度影响的试验研究,并借助XRD能谱分析和电镜扫描(SEM)方法,从微观角度揭示减水剂提到充填体强度机理。结果表明:掺量0.5%(质量分数)的聚羧酸高效减水剂可使质量分数为70%~76%膏体充填料浆的流动度、坍落度有效增加;料浆泌水率明显提高,但不会发生严重离析;充填体微观上水泥水化凝胶更多,尾砂颗粒因水化凝胶"包裹"作用形成更大的晶体颗粒,且颗粒分布更为均匀、孔隙更小、结构更为致密,宏观上初期/长期强度显著提高,最高达50%;同时,减水剂掺量小于0.5%为"安全掺量",对充填体强度不会造成劣化影响。     

基于模糊综合评判的复合胶凝材料开发及料浆配比优化

针对矿山采用水泥胶凝材料充填成本较高的问题,利用当地矿渣和粉煤灰等固废资源开发低成本胶凝材料,并基于矿山现有的充填系统对料浆配比进行优化,在满足矿山要求的前提下,以期达到最大经济效益。首先,对试验材料进行物化分析;其次,采用正交试验、极差分析等方法进行复合胶凝材料配比优化试验,确定优化配比为粉煤灰10%、熟料8%、脱硫石膏14%、矿渣微粉68%,并利用XRD和SEM等手段来探究复合胶凝材料的水化产物及其微观结构,进一步揭示其水化机理;最后,在此基础上利用该胶凝材料进行充填料浆配比试验,并以7 d强度、28 d强度、泌水率、塌落度和充填成本为指标基于多目标模糊综合评判法进行料浆配比优化。结果表明:以采用复合胶凝材料、尾砂和戈壁集料配比1:1、胶砂比1:6、质量分数78%为最优配比,并以此配比进行验证试验,得到相应的7 d强度、28 d强度、泌水率和塌落度分别为1.76 MPa、4.82 MPa、5.98%和23.2 cm。充填体强度、料浆稳定性和料浆流动性均满足矿山要求,并且充填成本为103元/m^3,较原来195元/m^3的充填成本降低了47%。     

金川镍渣充填胶凝材料力学性能与水化机理

金川矿山利用镍渣开发新型胶凝材料替代水泥以降低充填成本,为了使镍渣胶凝材料更好地应用于矿山充填,需要对其力学性能与水化机理进行研究.首先对试验材料进行物化分析,然后在此基础上进行强度试验,确定激发剂配比、物料比表面积及料浆质量分数,最后利用XRD分析、红外光谱分析、差热分析、能谱分析以及SEM微观结构分析来探究镍渣胶凝...     

基于强度折减与智能算法的井下充填体强度预测

矿山充填系统在试运行期间的充填料浆配合比变化较大,如何快速准确地获得井下各采场的充填体强度对相邻采场的安全开采来说至关重要.本文首先以料浆浓度(质量分数)、水泥掺量、人工砂尾砂比和养护时间作为输入因子,以室内实验充填体单轴抗压强度SL作为输出因子,建立了一种ANN-PSO预测模型.然后定义了充填体强度预测折减系数k的概...     

基于熵权多属性决策的镁渣胶结料开发及料浆配比优化

针对全尾砂充填采用水泥作胶结剂导致的成本较高的问题,本文利用当地固废资源开发低成本胶凝材料,并基于矿山要求优化料浆配比。首先,基于试验材料进行物化分析,采用正交试验、极差分析和BP神经网络等方法确定镁渣胶凝材料配比为镁渣30%、脱硫石膏12%、矿渣微粉58%;然后,采用XRD和SEM等手段分析其水化机理;最后,基于熵权多属性决策法进行料浆配比优化试验,以7 d强度、28 d强度、坍落度、泌水率和充填成本为指标优化料浆配比。结果表明：采用镁渣胶凝材料时,料浆优化配比为胶砂比1:4,料浆质量浓度为72%,并进行试验验证,得到相应的7 d强度、28 d强度、坍落度和泌水率分别为2.72 MPa、8.49 MPa、20.0 cm和6.5%,均满足矿山要求,且充填成本为111 CNY/m³,较原来使用水泥时的充填成本192 CNY/m³,降低了42.2%。     

充填体孔隙结构与中观参数跨尺度关联特征

充填体的孔隙结构特征对充填材料的力学性质直接产生影响,是充填体多尺度力学研究的基础。以体视学、分形理论为基础,利用充填体孔隙结构SEM图像,通过最大类间方差法、盒维数法计算其微观孔隙结构分形维数,获得充填材料孔隙结构定量表征,分析充填体分形维数与单轴抗压强度、含水率、孔隙度等中观参数的相关性,探究SEM像定量分析与充填体中观参数的跨尺度关联关系。结果表明:石粉水泥全尾胶结充填体微观孔隙结构分形维数可以表征孔隙结构的复杂程度;孔隙结构的分形维数与充填体的中观参数间具有一定的关系,其中与单轴抗压强度存在负相关性,与含水率存在正相关性;建立孔隙结构特征分形维数与单轴抗压强度、含水率的关联曲线,获得关联特征值的均方差,分形维数与单轴抗压强度和含水率的均方差值分别为R_r=-0.638和R_r=0.604。     

基于正交试验的半水磷石膏充填配比优化

针对二水磷石膏充填存在充填成本高、水泥耗量大、固结体强度低等问题,以半水磷石膏替代胶凝材料,通过正交试验法确定半水磷石膏充填的最佳配方,并对其流动性和微观结构进行研究。结果表明:通过配方优化,半水磷石膏充填体3 d、7 d、28 d的强度可达到5.4 MPa、5.5 MPa、6.1 MPa,膏体坍落度为26 cm,扩展度为71cm。半水磷石膏充填配比中的3个影响因素为外加剂掺量、尾砂掺量和浆料浓度。对于3 d抗压强度影响最大的因素是外加剂掺量,对于7 d强度影响最大的因素是浆料浓度,对于28 d强度影响最大的因素是外加剂掺量,对于料浆流动性影响最大的是浆料浓度。半水磷石膏固结体由半水相转化为二水相,形成致密的晶体结构,表明以半水磷石膏制备的膏体料浆具备矿山充填的可行性。充填材料固体中废弃物用量占98%以上,成本较低,具有良好的经济效益和社会效益,推广应用前景良好。     

超细尾砂料浆流变参数预测及管输温度分布特征

为探究初始料浆温度变化对超细尾砂料浆流变参数的影响及管道内料浆温度分布特征，开展了超细尾砂料浆流变试验，进行了料浆流动传热仿真试验，推导了流变参数预测模型及管输温度分布计算模型。结果表明：料浆温度与超细尾砂料浆屈服应力、塑性黏度均遵循Exponential Decay 2拟合模型；不同料浆初始温度下管径与管道内料浆温度符合Asym2sig拟合模型，将其模型参数与管径进行深度拟合分析，利用管径表示拟合模型中的变化参量，实现了变量的统一；超细尾砂料浆流动时摩擦生热高于水化产热，依据传热学理论，超细尾砂料浆经管道内摩擦产热传热、水化产热传热以及与外界环境交换传热后达到动态平衡；基于流变参数预测模型及管道内温度分布模型，可在已知管径、料浆初始温度条件下预测管道内料浆屈服应力和塑性黏度。     

高寒地区尾砂胶结充填体固结特性试验研究

将充填技术引入高寒地区可有效减少采矿对环境的破坏。针对低温下尾砂胶结充填体力学性能和固结机理研究的不足,开展5℃养护下充填体试块的单轴抗压、XRD分析、热分析和SEM观测试验研究,根据定性和定量分析结果探讨低温下尾砂胶结充填体的强度演化规律与固结机制。结果表明：低温对尾砂胶结充填体早期强度影响较大,其中各主要因素的影响程度由大到小依次为灰砂比、养护龄期、质量浓度;低温下的水泥净浆的AFt、C-S-H主特征峰均低于常温下的水泥净浆,7 d龄期无外加剂的水泥净浆未出现AFt衍射特征主峰,而7 d龄期掺外加剂的水泥净浆出现了AFt衍射特征主峰,有利于早期充填体强度的提高;无论低温下的水泥净浆是否掺外加剂,两者的TG-DSC、DTG曲线类似,存在5个吸热峰和4个失重峰;7 d龄期掺外加剂的水泥净浆的TG曲线位于无外加剂水泥净浆的TG曲线下方,其失重峰也高于无外加剂水泥净浆,有利于早期充填体生成更多水化产物;低温环境下,添加Na₂CO₃、NaOH可明显提高充填体早期强度,但不利于中后期强度增长。     

水化反应和温度对新鲜胶结尾砂充填料浆流变特性的耦合效应(英文)

新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合作用下充填料浆流变特性的演化规律。在实验室通过试验研究了料浆的流变行为,并将试验结果与模拟结果进行对比来验证模型的有效性。在不同的条件(料浆的初始温度、灰砂比、水灰比)下,利用所建立的模型对水化反应和温度耦合效应下的料浆流变规律进行模拟研究。研究结果有助于更好地理解胶结尾砂充填料浆的流变性。     

基于人工神经网络研究混凝土孔结构与强度关系

基于人工神经网络理论分别从两方面建立了混凝土孔结构与强度关系模型,并采用Matlab7.0编制了相关程序.提出了BP神经网络应用于分析混凝土孔结构与强度关系的可行性,验证了其准确性与有效性,并建立由平均分布孔径和4个不同孔级的分孔隙率预测混凝土28 d抗压强度值BP网络模型;建立了由28 d抗压强度、水灰比和水泥含量预测总孔隙率的BP网络模型.结果表明,强度预测BP网络模型不仅预测精度高于传统的回归分析方法,而且更具普遍意义;孔隙率预测BP网络模型预测精度己达到较高水平,为实际工程应用提供了可靠的参考依据.     

碎石水泥浆胶结充填料自淋混合与配合参数

为解决碎石胶结充填料制备工艺复杂与输送难度大等主要技术难题，研究了碎石水泥浆自淋混合新技术；同时研究了碎石水泥浆胶结充填料的最佳用水量，以及水泥用量和掺砂量对碎石胶结充填体强度的影响。研究结果表明最佳用水量与水泥用量和碎石的吸水能力成正比关系；当水泥单耗为５０～１００ｋｇ／ｍ３时，充填体单轴抗压强度与水泥用量呈线性相关；当碎石中＜５ｍｍ的细颗粒含量达２３％时，掺砂后充填体的强度增幅不到５％。     

尾砂单管胶固充填在金矿中的应用

指出尾砂单管胶固充填是以具有高水、速凝、早强特性的“全水胶固材料”作胶结料的尾砂胶结充填新工艺。详细介绍了该充填新材料和工艺的特点、主要技术参数、工业试验和实际应用的情况。     

冻融-硫酸盐腐蚀循环作用下水泥稳定土的损伤情况

对水泥土试样进行了不同次数的冻融-硫酸盐腐蚀循环处理,采用宏观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试和孔隙率测量等方法研究了盐-冻作用对试样力学性能和结构的影响规律。结果表明：在盐-冻耦合作用下,由于化学反应导致水泥凝胶体减少,水泥土的腐蚀程度逐渐增加;试样的力学性能随循环次数的增加呈衰减趋势,且下降速率先快后慢;无侧限抗压强度与孔隙体积具有良好的负线性关系。在冻融-硫酸盐腐蚀循环的作用下,水泥土力学性能劣化的根本原因是其微结构发生腐蚀损伤。     

全尾砂胶结充填技术的研究与实践

张马屯铁矿位于济南市东郊，地表无处建尾矿库。为了解决这一难题，作者通过一系列试验提出了全尾砂胶结充填方案，即利用矿山选厂全尾砂作充填骨料，利用活化搅拌、泵送和自流输送等工艺，将高浓度全尾砂胶结充填料浆送入采空区，形成稳定均质结构的充填体。实践证明，该方案的实施使矿山实现采矿、选矿和充填综合平衡闭路循环作业和“无废”生产，成为中国第一座不外排尾矿的矿山     

矿用注浆材料的宏细观跨尺度孔隙结构特征（英文）

采取薄层断面分析和低场核磁共振(NMR)技术对3种矿用注浆材料的微观孔隙结构和孔隙率进行表征,通过图像二值化和随机行走孔隙谱维数(RWPSD)算法研究注浆材料的宏观孔隙特征——孔隙贯通性。实验结果表明:研究所用注浆材料的微观结构由层间孔、胶凝孔、毛细孔、圆形气孔和微裂缝组成。尾矿可以充填在水化产物结构中的孔隙内,使水化产物更加致密。孔隙贯通性与养护时间呈正相关,且与孔隙率之间存在一定规律。随着孔隙率和孔隙贯通性的增加,添加了速凝剂的注浆材料产生不均匀孔隙结构,使材料的凝结时间缩短、后期强度降低。     

高温度及高湿度场叠加的地下铝土矿山全尾砂充填强度规律

为分析高温高湿环境下地下铝土矿全尾砂充填体强度及其变化规律，构建包括温度湿度在内的充填体强度影响指标体系，统计充填体强度及其影响指标的实测值，构建充填体强度变化规律分析的知识系统。考虑到充填体强度影响指标数值大小含有偏好信息及复杂环境导致的充填体强度带有偶然性的特点，将适用于偏好信息分析的优势关系粗糙集和适用于偶然性分析的变精度粗糙集联合，构建变精度优势关系粗糙集模型，以此分析充填体强度的变化发展趋势及与影响因素之间关系，最终生成充填体强度的概率性偏好规则，并提取出支持数高的规则作为规律。实例表明：采用变精度优势关系粗糙集分析温湿环境下的全尾砂充填体强度变化规律将其应用于矿山实际生产后，因全尾砂充填体强度而引发的安全事故减少50%以上，经济损失减少了60%以上，分析结果全面可靠。     

冲击加载下尾砂胶结充填体力学行为及变形破坏特征

为了研究不同养护龄期的分级尾砂胶结充填体在中等应变率动态冲击加载下的动力学特性,采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验技术对16组48个充填体试样进行单次冲击实验.结果表明:充填体动态抗压强度和动态抗压强度提高因子随平均应变率的增大呈线性增长规律,而随养护龄期的延长,应变率敏感性呈减小趋势,动态抗压强度增幅则与冲击速度呈...     

FeAl金属间化合物多孔材料压缩力学性能研究

针对本课题组采用元素混合粉偏扩散-反应合成-粉末烧结方法制备的Fe-40at%Al金属间化合物多孔材料,采用单轴压缩实验研究其压缩应力-应变曲线特征以及孔隙率对其力学性能的影响规律,并通过扫描电镜实验揭示其微观断裂机理。结果表明：FeA1多孔材料的压缩应力-应变曲线可分为弹性、屈服、强化和破坏四个阶段,其中较大孔隙率的FeAl多孔材料表现出明显的非线性弹性特征;随着孔隙率的增大,其压缩屈服极限变化不大,而弹性模量和抗压强度显著降低;其断口特征宏观上表现为脆性断裂,微观上为微观沿晶断裂。比较FeAl多孔材料的理论值E_*和实测值E可知,非均匀Plateau多孔结构细观力学模型不适合高密度多孔材料,但可以较好地预测中密度多孔材料的弹性模量。     

基于环管试验的改性全尾砂充填料浆输送性能

针对深部矿山充填系统中由于小充填倍线引起的竖直管段势能高、易造成爆管事故增加的问题,本文利用坍落度和环管试验研究低密改性剂、C料含量、料浆质量浓度对全尾砂充填料浆输送性能的影响,并在环管试验的基础上,结合宾汉流体模型对不同工况的充填料浆流变参数进行了计算.结果表明:低密改性剂的掺入、C料含量和料浆质量浓度的增加都会使得...