尾砂胶结充填体的水泥含量测定试验研究

矿山充填普遍存在充填料浆离析,导致采场充填体均匀性差和充填体强度降低等问题,目前关于充填料浆离析的研究大都局限在定性描述,尚无定量评价方法,主要原因是还无法准确测定尾砂胶结充填体中水泥的含量。为此,通过试验研究系统分析了充填体龄期和充填料浆质量浓度对EDTA滴定法的影响,论证了EDTA滴定法测尾砂胶结充填体水泥含量的有效性,探索出一种新的充填料浆离析和充填体不均性定量评价方法,提出了矿山原位采场充填质量评估的指标。     

某铅锌矿超细粒尾砂充填强度分析及优化措施

栖霞山铅锌矿充填站-20μm极细颗粒尾砂含量过高,尾砂最大沉降浓度由69%降至61. 98%,充填料浆制备输送浓度由72%降至64%左右,导致充填体强度大幅下降。为此,对充填系统进行优化,使得进入浓密过滤系统的全尾砂不产生溢流细泥而进入充填流程,减少了浓密机溢流细颗粒的含量,提高了充填料浆的级配,将充填料浆浓度提高至74%;并根据充填料浆的流变特性,将充填料浆输送管网管径由89 mm增加至100 mm,保证高浓度充填料浆的输送。充填料浆浓度从70%提高到74%,各龄期的充填体强度均提高20%左右,实现了矿山超细粒全尾砂充填,确保了充填质量。     

细颗粒尾砂含量对充填体强度影响的试验研究

为探究细颗粒尾砂含量对充填体强度特性的影响,利用液压伺服试验系统进行充填体单轴抗压强度试验,分析细颗粒尾砂含量、水泥含量和料浆浓度对充填体强度的影响规律。结果表明:细颗粒尾砂含量对充填体强度存在一定影响,充填体强度影响因素敏感性顺序为水泥含量、料浆浓度和细颗粒尾砂含量;各因素之间存在交互作用,水泥含量和料浆浓度一定时,细颗粒尾砂含量在35%～50%范围时,充填体强度最大;当水泥含量高于15%,料浆浓度高于72%后,充填体强度急剧上升。推荐矿山在充填过程中使细颗粒尾砂含量处于50%左右,同时提高浓度,降低水泥用量,可降低充填成本,增加企业经济效益。     

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。     

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。     

钢渣基尾砂胶结充填体强度与流变特性研究

针对水泥作为胶结材料会增大充填采矿成本的问题,采用钢渣、矿渣及生石灰作为材料开展钢渣基胶结材料的研究工作,并对钢渣基充填体的强度及流变特性进行了详细分析。研究结果表明:矿渣含量对充填体7 d强度的影响程度高于钢渣含量,而钢渣含量对充填体28 d抗压强度的影响程度大于矿渣含量;钢渣基胶结充填体的抗压强度随着钢渣含量增大总体上表现出先增大后减小的趋势,钢渣含量为30%时,充填体的抗压强度基本达到最大值;在相同的胶结材料含量及料浆浓度下,钢渣基胶结充填体的7 d及28 d抗压强度均明显高于水泥基胶结充填体,充分体现出钢渣基胶结充填体具有更好的力学性能;随着料浆浓度增大,不同灰砂比下钢渣基充填料浆的流变参数均表现出明显增大趋势,但胶结材料的含量变化不会对钢渣基充填材料的屈服应力产生显著影响。结合流变试验可知,钢渣基充填体的料浆浓度可设计为62%～64%,在该浓度范围内的屈服应力未超过200 Pa,料浆体现出了良好的输送性能。     

膏体充填料浆超细颗粒与流变特性关系研究

膏体充填料浆一般是使用尾砂和粗颗粒骨料制备的混合料浆体,充填材料的级配对料浆的流变特性有极大的影响。为了使研究更客观、更具有普适性,基于水力粗度定义了超细颗粒的粒径。基于流变试验结果进行相关性分析,得到超细颗粒的含量与膏体充填料浆的塑性黏度呈正相关;粗骨料的含量与膏体充填料浆的屈服应力呈正相关。建立了膏体充填料浆流变特性的回归分析模型,进一步验证了使用水力粗度定义超细颗粒的正确性。     

似膏体充填体的早期强度及其影响因素研究

试验研究了胶凝材料类型、料浆浓度和凝石含量对似膏体充填体早期强度的影响,结果表明:凝石作胶凝材料的充填体强度高于以普通水泥作胶凝材料的充填体强度;似膏体充填体的8 h强度随料浆浓度和凝石含量的增加呈近似线性增加;料浆浓度和凝石含量对似膏体充填体的8 h强度具有近似相等的贡献。     

巷道式充填法回采进路充填体沉积特征及强度分布规律研究

通过模型试验和充填体实测，研究进路充填时充填料溢流脱水情况、充填料的沉积特征、充填体的水泥含量及强度分布特征，并对充填体的整体工程特征进行评价，提出了充填工艺的改进措施。     

普遍低标号碎石胶结充填料强度特性

碎石胶结充填料与尾砂胶结充填料相比,具有强度高而水泥耗量少的特点,因而在有条件使用的矿山值得提倡。本文分析了碎石胶结充填料的内部结构、最佳含水量、水泥含量、集料级配效果等因素与强度的关系,提出了合理地配置充填混合料的方法。     

钢丝绳弹性性能的建模与测量研究

将钢丝绳作为一种连续介质材料来分析,建立起力学求解模型,采用了名义材料性能与实际材料性能的换算方法。以力学模型和换算方法为指导,设计了弹性性能测试实验,得到了具体钢丝绳在受轴向张力和径向压力作用下的轴向弹性模量、正交弹性模量及泊松比。     

裂隙充填对岩体单轴压缩力学性能及锚固效应的影响

用相似材料试件研究了裂隙不同充填物对节理岩体单轴压缩力学性能及锚固效应的影响。对裂隙含不同充填物节理岩体相似材料无锚及有锚试件进行了单轴压缩试验及数值研究,分析了不同充填物对节理岩体单轴压缩力学性能及锚固效应的影响。研究得到：充填物弹性模量在一定范围内,含充填节理岩体抗压强度峰值随着充填物弹性模量的提高而提高;充填物与基体材料弹性模量越接近,无锚含充填节理岩体试件的峰后塑性越好,但充填物对加锚试件的峰后塑性影响很小;充填物与基体材料弹性模量差值越大,试件峰后应力-应变曲线应力下降速率越快;当裂隙充填物弹性模量低于基体材料时,试件内沿受力方向出现拉应力,拉应力的峰值及分布区域随充填物弹性模量的降低而增大。     

含水粉煤灰泡沫混凝土力学性能退化试验研究

采用普通硅酸盐水泥、发泡剂、粉煤灰及外加剂制备采空区充填材料,通过室内试验研究不同含水率影响下充填体强度特性、蠕变特性、应力应变特性和变形特性退化规律。结果表明：自由水对充填体性能退化影响明显。具体表现为：随着含水率的增加,充填体抗压强度和抗剪强度递减,初期递减幅度较大,后期较小;充填体强度峰值、峰后残余强度及延性随着含水率增加而递减;随着含水率的增加,充填体弹性模量降低幅度较大,泊松比变化幅度较小,其他变形参数如剪切模量,体弹性模量均减小,充填体在水弱化情况下会进一步产生压缩,抗变形能力退化显著。     

黄沙坪矿深部开采充填管道输送参数计算与仿真

通过研究充填管道输送两相流的基本理论，分析充填管道输送中充填料的沉降规律和运动形式，计算出黄沙坪矿的临界流速及两相流的水力坡度；分析充填管道中充填体的流动形态和流变特性，选择雷诺数作为数值计算时浆体流型的理论依据；运用ANSYS有限元数值计算软件中的Flotran流体力学模块进行数值计算，为黄沙坪矿深部充填管道输送提供理论支撑。     

固体充填开采顶板多跨超静定结构分析与充填支架 控制作用研究

为解决不同地质与开采条件下充填支架的关键参数确定问题,以充填开采条件下岩层移动的实际变形形态为基础,将基本顶作为研究对象,建立了基于多跨超静定结构的“顶板-支架-充填体”相互作用力学模型,煤壁和充填体为主要承载体,充填支架对顶板起限定变形作用,据此建立了连续顶板的力学平衡方程和变形协调方程,在充填支架支撑载荷未知的情况下进行问题的求解,将充填体分布弹性地基支承离散为若干跨等效弹性支承,取单跨隔离体进行分析,建立截面切口形变分量方程,进而推导得出跨间截面切口形变分量的矩阵表达式,得到的n+2个变形协调方程与3个平衡方程构成n+5个求解方程,对应n+5个未知约束,所求问题全部得解;为了更真实地反映顶板载荷的分布,更合理地分析顶板、支架和充填体的相互作用关系,尝试将力学模型与数值模型相结合,改变以往力学模型中将顶板载荷作为均布载荷的简化分析方法,建立与力学模型中充填支架作用和充填体参数一致的数值模型,将数值计算得出的覆岩应力曲线作为顶板载荷q(x),代入“顶板-支架-充填体”相互作用力学模型,由此解出模型中所有支座的反力、梁体内力、梁端弯矩等未知量,从而得出顶板载荷、支架和充填体支撑作用力的相互作用关系,通过具体算例分析了不同充填体弹性地基系数和不同顶板限定变形量条件下双顶梁结构充填支架前顶梁和后顶梁支护强度的变化规律,为充填支架关键参数的确定提供有效依据。     

破碎矿体下向进路胶结充填人工假顶强度需求研究

下向进路胶结充填采矿中进路顶板的稳定性主要取决于假顶层的强度.以三山岛金矿极破碎矿体为研究对象,根据下向进路人工假顶层充填体的受力特征,采用弹性力学-梁模型与弹性力学-薄板模型分别计算下向进路胶结充填假顶层强度需求.在考虑安全系数的基础上,结合经验图表法与典型矿山类比法,综合推荐下向进路假顶层胶结充填体强度,为矿山人工...     

加载速率对充填体强度特性影响的试验研究

充填体强度是充填采矿技术发展的关键,加载速率变化会对充填体的强度特性产生影响,针对不同灰砂比的充填体试块进行不同加载速率下的单轴抗压强度试验。结果表明：充填体强度随加载速率的增加表现出先上升后下降的现象,存在临界速率使充填体强度最大,低于该临界速率,充填体强度随速率增加而增大,高于该临界速率,试块强度随速率增加反而减小;较快的加载速率限制了充填体内部裂隙和孔隙的发展,降低了其强度弱化效应。同时,较快的加载速率加快了充填体能量的积聚和耗散的过程,缩短了试块进入弹性阶段的时间,并且能使试块在峰前积聚更多的弹性能,更早地达到轴向应力峰值。     

利用测井资料确定地层的强度参数

弹性常数的研究及其应用得出:动态参数对解决岩石力学问题更为有效。切变模量、杨氏模量、体积模量及泊松比的关系式都与测井的密度值、横液时差和纵波时差有关。根据测井资料确定的各种弹性模量值同样适用于解决各种岩石力学问题。     

高水充填材料失稳破坏特征研究及性能改善

针对高水充填材料强度低、稳定性差等问题,对高水充填材料的性能进行改善,并通过应力-应变和蠕变试验,研究高水充填材料失稳破坏特征;通过扫描电镜与差热-热重实验,研究高水充填材料的微观结构与高水充填材料的改善机理。结果表明:高水充填材料在应力水平较小时,蠕变曲线有衰减蠕变和稳定蠕变2个阶段;当应力水平达到临界荷载时,蠕变曲线出现加速蠕变阶段;应力-应变关系曲线宏观上有4个阶段:初始变形阶段,弹性阶段,塑性变形阶段和破坏阶段;改善后的高水充填材料胶凝时间缩短,抗压强度提高,弹性模量增大,失稳破坏的临界荷载提高,变形减小;改善后的高水充填材料生成更多的钙矾石晶体和铝胶,硬化体微观结构更致密,有利于提高充填体的承载能力。     

充填体矿柱刚度对采动地压分布影响分析

为研究充填体变形特性对采动压力分布的影响规律,采用弹性地基梁理论和结构力学理论,构建了充填体矿柱采动地压分布力学模型,给出了充填体变形参数影响下的矿柱压力理论解析解,分析了不同刚度比对采动地压分布影响规律,并提出了基于充填体与围岩变形参数匹配的充填体力学设计方法。研究结果表明：充填体与围岩变形参数对充填采场采动压力分布影响显著;岩体与充填体弹模比小于1000时,围岩及充填体采动压力对弹模比的参数敏感度较高;在充填体参数设计时,应将岩体与充填体弹模比控制在1500以内,为类似充填开采矿山的充填体力学设计提供了有益参考。