尾砂胶结充填体孔隙水特征探索试验研究

尾砂胶结充填体的强度是影响充填体稳定性的重要参数之一.当充填料浆进入采场后,尾砂胶结充填物料内的孔隙水含量与孔隙水特征将影响胶凝材料水化离子以及外部硫离子的运移,从而影响充填体强度.为探索并揭示充填配比对孔隙水特征的影响规律,本文测试了不同浓度充填物料孔隙水体积占比与对应充填体孔隙率,并对比分析了两者之间存在的关系.研...     

粗骨料充填料浆泌水特性及其对充填体性能的影响

为分析粗骨料料浆泌水率在不同影响因素下的变化特征和泌水率与料浆坍落度之间的关系,在室内开展了粗骨料充填料浆泌水率特性的试验研究。分析了物料组成、质量浓度及水泥含量对料浆泌水率的影响规律,并进一步探索了粗骨料料浆泌水率与坍落度之间的关系。结果表明：尾砂料浆泌水率随着料浆浓度的不断增大呈现不断降低的趋势,并且泌水率的降幅随着水泥掺量的增加逐渐降低;当泌水率相近时,尾砂料浆的质量浓度明显低于粗骨料料浆的质量浓度,说明掺入废石后能够有助于矿山实现高浓度料浆充填;粗骨料料浆的泌水率随着质量浓度的增加也呈现不断减小的趋势,但泌水率的降幅随着粗骨料掺量的增加呈不断减小的趋势;料浆的泌水率随着水泥含量的增加不断降低,并且浓度的增加会导致泌水率的降幅出现增大趋势;料浆的坍落度随着泌水率的增加表现出逐渐增大趋势。因此,可通过泌水率参数的变化定性判断料浆的输送性能。     

充填料浆的泌水沉缩性能分析

采用试验测试的方法分析了全尾砂-水泥充填料浆的泌水沉缩特性,结果表明,不同配比及浓度的充填料浆泌水和沉缩量存在较大差异、并遵循着一定的规律,作为指导充填生产核算的重要指标,实践中可结合泌水和沉缩率测试参数计算相关统计量,从而为提高充填效率、降低充填成本、考核充填业绩、制定生产计划提供依据。     

某铅锌矿尾砂胶结充填配比试验

胶结充填工艺的关键在于充填材料、充填配比、料浆浓度、充填体强度等的确定以及充填方案的适用性和经济性.从充填材料的成分、粒径分布入手,通过不同配比、不同浓度试块的强度试验,探究经济合理的灰砂比及浓度,为矿山实施尾砂胶结充填提供依据.最终确定,回收矿柱时,灰砂比为1:6,处理采空区时,灰砂比为1:16,料浆浓度均为65％～...     

某矿全尾砂膏体充填自流输送可靠性分析

为探究某矿全尾砂充填料浆的管道自流输送可靠性,对各配比全尾砂充填料浆的塌落度、稠度、分层度、屈服应力及塑性黏度进行了测试,对当前充填系统条件下所推荐配比全尾砂料浆的临界流速和充填倍线进行了计算。结果表明,料浆质量浓度为70%～74%时表现出较好的流动性能;灰砂比1∶4、质量浓度74%的全尾砂充填料浆的临界流速较实际工作流速小,最大允许充填倍线为4.69,大于矿山绝大部分采场实际充填倍线;综合判断,矿山全尾砂可以作为充填料浆骨料。     

尾砂充填料浆静态沉降过程的现象及其机理

为研究尾砂充填料浆的静态沉降过程相关现象与规律,采用某矿山分级尾砂与溢流细沙配置的一定级配特性的骨料,进行了不同浓度与配比的尾砂充填料浆静态沉降试验。通过对实验现象以及试验所得数据进行观察与分析,得出了料浆最终沉降浓度与初始浓度正相关,料浆形成的固结体在不同高度上孔隙率、含水率以及颗粒粒径差异均将影响最终充填体强度均匀性的结论。同时,初步分析得到了静态沉降过程引起粗细物料颗粒分离的机理,即粗细物料颗粒分离现象主要受物料颗粒间的干扰沉降以及孔隙水泌出产生的渗透力带走细物料颗粒的作用所影响。     

云南某锡矿全尾砂充填料浆流变参数研究

全尾砂充填料浆流变参数的确定对料浆管道输送时的阻力特性具有重要影响.通过控制剪切速率(CSR)法及双因素方差分析法研究质量浓度、灰砂比对充填料浆流变参数的影响规律.研究表明:某锡矿全尾砂充填料浆在低剪切速率下均出现一定的剪切稀化现象.全尾砂充填料浆的临界浓度上限为77％,超过临界浓度后,浆体的流变特性发生显著变化.双因...     

基于响应面法的废石-细尾砂充填性能优化试验

为获得满足矿山采矿强度要求的废石-细尾砂充填最佳配比,首先根据混合骨料的堆积密实度和料浆浓度初探试验,初步获得配比范围;在此基础上利用响应面法建立了以废石-细尾砂充填体的3、7、28 d抗压强度为响应值的回归模型,揭示了骨料配比、浓度和灰砂比三因素对充填体强度的影响规律,并通过回归模型优选出充填最佳配比,进行半工业试验验证。结果表明,当充填体养护至3、7 d时,浓度和灰砂比两因素的交互作用影响显著;当充填体养护至28 d时,骨料配比与浓度的交互作用影响显著。当骨料配比1∶3、浓度82%、灰砂比1∶4时,废石-细尾砂充填性能完全满足矿山的充填需求,为废石-细尾砂混合骨料膏体充填性能优化提供了理论基础。     

全尾砂充填性能试验研究

针对拟使用充填法将深部矿产资源采出的某矿山,为研究充填性能,取其尾砂进行试验,通过探索充填料浆性能在灰砂比和质量浓度有差异时的变化情况,判断灰砂比和质量浓度对充填料浆性能的影响。采用极差分析法获取两者影响充填料浆性能的主次关系,明确充填料浆配比的适合范畴,随之建立代表料浆性能参数和两因素之间的回归方程。由试验可得:在灰砂比1∶4～1∶12、料浆浓度66%～74%的情况下,料浆流动性能受质量浓度的影响较灰砂比大,但影响充填体强度的关键要素还是灰砂比。根据该矿山的生产需要及室内试验,再联系灰砂比、浓度与充填料浆性能参数间的回归方程,推荐选择最佳参数,灰砂比1∶8,料浆浓度72%。     

含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响

在掺入由聚羧酸系超塑化剂和引气剂复合而成的泵送剂的情况下,通过改变复合泵送剂中引气剂的用量来调整全尾砂膏体胶结充填料浆中的含气量,研究含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆各项性能(坍落度、分层度、泌水率,硬化后的抗压强度等)的影响。结果表明:料浆中含气量的增加可以明显改善料浆的分层度和泌水性,并提高料浆的坍落度;但同时引气含量过高则会导致料浆硬化后的抗压强度的急剧下降。采用文中的原材料和泵送剂,全尾砂膏体胶结充填料浆最佳含气量为7.5%~9.5%。     

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。     

絮凝剂和减水剂对尾砂浓密性能与充填体强度的影响

为提高溢流尾砂胶结充填效果,对溢流尾砂开展了添加和未添加减水剂沉降试验、湿堆密度测试、胶结料浆流变参数与抗压强度测试、胶结充填体总空隙率和微观结构测试,探究了絮凝剂与减水剂对溢流尾砂浓密性能和充填体强度的作用机理。研究表明：絮凝剂与减水剂具有“协同效应”,可提高尾砂浓密底流浓度,但效果与减水剂添加顺序和添加量相关。添加絮凝剂与减水剂使溢流尾砂湿堆密度增大,由0.559提高至0.591。絮凝剂添加使胶结充填体总空隙率与结构缺陷增加,造成充填体抗压强度降低;而含絮凝剂与减水剂的胶结充填体总空隙率降低,结构更致密,充填体抗压强度得到提高。尾砂浓密阶段添加减水剂可降低后续胶凝材料用量。相关研究成果可为优化尾砂高浓度胶结充填工艺提供借鉴。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

不同形状尺寸充填试样强度研究

通过开展不同形状、尺寸充填试样单轴抗压试验,进行全尾砂胶结充填体强度尺寸效应研究,探究全尾砂胶结充填体尺寸效应现象及不同形状与尺度充填试样间的强度换算。研究表明:在料浆砂灰比和浓度相同条件下,大尺寸充填试样抗压强度高于小尺寸充填试样;各形状及尺寸充填试样强度呈幂函数关系,强度间换算关系与砂灰比及料浆浓度无关,可由同一函数表达。     

废石尾砂胶结充填工艺模型试验研究*

为深入解决制约废石尾砂胶结充填工艺发展的关键技术问题,探究废石尾砂胶结充填料浆沉积及堆存规律,设计了废石尾砂胶结充填工艺模型试验装置,依据采矿工艺、充填工艺原则及工程布置要求,制定了废石尾砂胶结充填模型试验方案,运用形态测量及充填体横剖切割揭露等手段进行充填体模型质量评价,并确定了最佳充填工艺。 研究表明,无论是废石均匀铺设还是废石锥形堆放下料方式,废石料与尾砂胶结料浆同步下料时,充填体胶结效果最佳;选择最适宜的充填工艺技术不仅能有效提高废石尾砂胶结充填体强度,而且能减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山井下充填工艺优化提供了科学依据。     

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。     

尾砂胶结充填体抗拉强度试验研究

抗拉强度是尾砂胶结充填体的重要强度参数，但由于缺少合适测试方法导致对尾砂胶结充填体抗拉强度的研究不足，不利于胶结充填体的稳定性分析，对矿山安全生产造成隐患。本研究利用将压缩转换成拉伸加载方式，提出一种新的适用于尾砂胶结充填体的直接拉伸试验方法，验证了其可靠性。应用该试验方法测得了多种配比、龄期尾砂胶结充填体的抗拉强度，分析了抗拉强度随灰砂比、质量浓度、龄期的变化规律以及敏感性，可为矿山充填配比设计及抗拉强度测定提供指导。     

充填尾砂颗粒干扰沉降过程实验研究

尾砂浓密作为充填料浆制备的关键工序是目前研究的热点,并已经取得了包括尾砂仓浓密机理,絮凝剂选择方法在内的多种实践性研究成果。但该工序中所涉及的充填尾砂颗粒"干扰沉降"过程的机理研究却相对滞后,缺乏相应的经验或理论计算模型,已经成为制约不同级配尾砂高效浓缩、稳态造浆与精准过程控制的技术瓶颈。因此,探索尾砂颗粒"干扰沉降"过程的特征,在总结与综述国内外具有代表性的干扰沉降相关理论基础上,利用某矿山经分级处理后的分级尾砂与溢流细砂为原料,开展了多种配比尾砂浆的干扰沉降实验,并依据Kynch理论,对实验数据进行拟合处理,在此基础上分析论证了Richardson-Zaki均匀干扰沉降与Selim非均匀干扰沉降理论在研究充填尾砂颗粒沉降过程时的适用性。研究结果表明:基于Richardson-Zaki理论计算的尾砂颗粒均匀干扰沉降速率值与实验实测结果相吻合,两者的相关性可决系数达0. 87,且残差值无明显规律,验证了其对尾砂颗粒均匀干扰沉降速率计算的适用性。基于Selim理论所得计算结果较均匀干扰沉降理论计算值更接近实验中尾砂浆非均匀干扰沉降的实测值,从而证明该理论能够反映尾砂颗粒非均匀干扰沉降中因不同粒径颗粒相互作用而降低了各自的沉降速率的特性,能够为尾砂浓密工程实践提供参考。同时,通过分析,为进一步阐明尾砂颗粒干扰沉降机理,将继续对尾砂级配对干扰沉降的影响及其定量化表征以及粗细颗粒相互作用的机理等问题进行深入研究。     

矿渣基胶凝材料充填试验及胶结体微观结构演化研究北大核心

采用矿粉-水泥复合胶凝材料作为胶结剂,细尾砂作为骨料,开展了不同浓度、砂灰比下充填流动度、泌水率、沉缩率及抗压强度试验。利用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、压汞(MIP)对特定养护龄期下充填体中水化产物种类、分布及孔结构变化进行了表征。结果表明:充填浓度的提高,料浆流动度、泌水率及沉缩率明显降低,而砂灰比对其影响相对较小。充填浓度66%~72%时,料浆流动度为16.1~27.1cm,满足充填泵送及自流输送流动度要求;充填浓度74%时,料浆流动度仅为12.25~13.40cm,且泌水率及沉缩率均较小,不适宜于输送。充填体抗压强度随充填浓度的提高而增加,随砂灰比的提高而下降。养护早期(3d),充填体强度普遍较低,但后期强度发展较快,尤其是28~60d仍有一定幅度的增长。矿粉在水泥碱环境作用下持续发生火山灰反应并生成大量水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)等产物细化了充填体内部孔径,增加了体系密实程度是导致充填体强度稳定增长的重要原因。     

尾砂胶结充填体的强度特性及与开挖矿体的合理匹配

为合理确定在嗣后充填法中一步骤采空区充填体临界强度及固化时间的范围,以某铁矿尾砂为充填骨料,开展了不同配比参数下尾砂胶结充填体坍落度及抗压强度试验。建立了尾砂胶结充填体强度增长规律模型,并量化分析了采空区内充填体临界强度及固化时间的合理范围。结果表明：充填体固化强度随着养护龄期的增加呈指数函数递增趋势,且质量浓度越高的充填体强度增长越快;充填料浆坍落度随着质量浓度的增加基本遵循指数函数下降规律,而灰砂比对充填料浆坍落度的影响与质量浓度的范围有密切的联系;构建了能量匹配系数K值表征充填体与开挖矿体间的关系,获得了K值与充填体强度及固化时间的关系。据此定量分析出该矿山一步骤采空区充填体的临界强度为1.9 MPa,确定了灰砂比1:4、质量浓度66%的充填体,固化时间26 d后,方可进行二步骤矿体回采,比现场回采时间提前2 d。