托库孜巴依金矿尾矿沉降及胶结充填试验研究

充填体的质量对矿山充填质量影响重大,而沉降和抗压强度是充填体的2大物理力学指标。为提高托库孜巴依金矿充填能力并满足生产安全需求,通过试验研究尾矿沉降方式和胶结充填的各种料浆浓度、不同灰砂比,以获得最佳的沉降速度和胶结充填时满足安全生产的合适值。结果表明:自然沉降很难使澄清层达到完全澄清状态,外加剂聚铝比聚铁有更好的助沉效果,当聚铝用量达到1 000 g/t时,压缩区料浆浓度为62. 89%,可完全澄清;对3 d抗压强度要求高的一步矿房充填料浆,灰砂比应在1∶4或1∶5;对3 d抗压强度要求不高时,灰砂比可放宽至1∶8;二步矿房在满足28 d抗压强度≥0. 5 MPa的要求下,应控制尾砂料浆浓度为68%～72%,灰砂比为1∶12,充填料浆浓度为70%～72%。     

庙岭金矿分级尾砂胶结充填性能试验研究

为研究庙岭金矿分级尾砂的胶结充填性能，分析了分级尾砂的矿物组成、化学成分、粒级组成等，并进行了分级尾砂的坍落度试验、沉降性能试验、单轴抗压强度试验、压滤试验和L型管道试验。试验结果表明：庙岭金矿分级尾砂充填料浆在灰砂比1∶4、料浆浓度70%～74%时具有良好的抗压强度和流动性、可泵性，可用于矿山充填作业。     

金厂峪金矿充填尾砂基本性能试验研究

充填尾砂基本性能试验是充填技术应用的基础性工作。通过对金厂峪金矿充填尾砂进行物化性质测定及尾砂沉降试验、饱和度试验和泌水试验,全面掌握了充填尾砂基本特性;根据试验结果并结合强度试验及料浆扩散度试验确定了料浆输送浓度为70%~72%,充填灰砂比(1∶4)~(1∶8),为金厂峪金矿充填工艺及充填系统设计提供了基础数据。     

细粒级尾矿流变特性及自流输送条件试验研究

某矿山采用细粒级尾矿进行充填，充填料浆浓度不稳定，易出现堵管或爆管事件，严重影响井下生产接续。开展了细粒级尾矿和胶结料浆的坍落度、扩展度、黏度及屈服应力试验。结合对采场充填基础参数分析与计算，可知管道阻力小于自然压头时即能实现自流输送。在确定胶结料浆浓度、流量、管径时，通过计算调整充填倍线实现自流输送，为现场充填自流输送提供了重要的理论依据。     

胶结充填材料优选及配比优化试验研究

针对某矿山采用全尾砂和胶凝材料作为充填材料进行自流胶结充填存在的充填料浆浓度低、井下采场泌水量大及充填体强度达不到要求等问题,开展了充填材料优选和配比优化试验研究。通过进行充填尾砂的物化性质分析和充填材料优化对比试验,优选出适合该矿山的胶结充填材料。在优选试验的基础上,采用正交试验方法进行配比优化试验,以标准水泥为胶结材料,全尾砂和矿渣微粉为骨料,研究矿渣微粉掺量、灰砂比和料浆浓度对充填体和料浆性能指标的影响规律,通过极差分析和方差分析确定因素的主次顺序和影响程度,并最终确定胶结充填材料最佳配比为料浆浓度68%,矿渣微粉掺量18%,灰砂比1∶14。     

金山店铁矿全尾砂胶结充填体性能试验研究

采用普通水泥和其他两种固结剂为胶结材料对金山店铁矿全尾矿进行了胶结对比试验.对不同的养护龄期、料浆浓度及灰砂比下胶结体的单轴抗压强度进行测定,由此分析养护龄期、料浆浓度及灰砂比对胶结体抗压强度影响.最后,通过对不同龄期、料浆浓度及灰砂比的充填试样进行SEM扫描试验,分析各因素对生成水化物的影响,对充填体反应机理进行了探...     

夏甸金矿细颗粒尾砂充填技术研究与应用

为解决夏甸金矿充填存在的细颗粒尾砂处理困难、充填浓度低、充填体强度低等技术难题,开展了充填材料物理化学性质研究、细颗粒尾砂沉降特性研究、细颗粒尾砂强度配比试验研究、细颗粒尾砂充填料浆流动性能研究等,提出了夏甸金矿充填系统技术改造方案,并完成了现场技术改造。现场应用结果表明：细颗粒尾砂(-74μm)在灰砂比1∶7～1∶8,充填能力≥60%时,充填体3 d强度≥1 MPa,满足夏甸金矿开采要求,不仅解决了细颗粒尾砂排放问题,减轻尾矿库库容压力,而且还提高了矿山尾砂利用率。     

充填材料特性试验研究及充填工艺参数选择

充填料浆流动性和充填体强度是影响矿山充填质量的关键因素。通过开展粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,确定合理的粗骨料膏体浓度范围,并以此浓度范围为基础,开展了充填体强度配比试验,测试了不同浓度、不同灰砂比条件下充填体单轴抗压强度。同时结合强度试验结果分析了充填体强度影响因素及规律。结合矿山生产实际,确定了最佳充填工艺参数,推荐充填工艺参数为:充填料浆浓度74%、底部充填体灰砂比1∶4、顶部充填体灰砂比1∶8。     

基于NSGA-Ⅱ算法的废石及尾砂混合充填料配比优化

为了提高高峰矿尾砂充填体强度和解决井下废石利用问题,开展高峰矿废石及尾砂混合充填材料的最优配比研究,设计了四因素四水平的正交试验,采用极差分析获得了影响充填体强度、料浆泌水率和料浆坍落度的主次因素,得到初步满足矿山要求的配比：料浆浓度为83%,灰砂比为0.25,废尾比为1.5,泵送剂添加量为0.5%。根据正交试验数据建立了28 d充填体强度、料浆泌水率和坍落度的二次多项式回归模型,基于NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,获得最优充填料浆配比。研究结果表明：灰砂比对充填体强度影响最大,料浆浓度和废尾比次之,泵送剂影响最小;灰砂比对料浆泌水率有明显的控制作用,废尾比和料浆浓度次之,泵送剂作用最小;料浆浓度对坍落度影响最大,泵送剂和灰砂比影响次之,废尾比影响最小;多目标优化后的配比：料浆浓度为82.989%,灰砂比为0.240,废尾比为1.419,泵送剂添加量为0.537%,优化后的配比方案所需充填材料成本相比正交试验确定的方案成本下降了2.9%。     

某矿山全尾砂膏体充填配比试验研究

针对某矿山膏体充填物料,先对其物理化学性质进行测定,然后分别对66%～79%不同质量浓度的全尾砂料浆进行流变特性试验分析,并得出在0～120 s~(-1)剪切速率下的流变模型,根据流变模型推导出可输送膏体的临界浓度。在临界浓度附近通过全面试验法研究膏体充填材料的综合性能,最后在满足矿山生产要求的情况下确定膏体充填材料的最优配比范围并对影响配比的因素进行分析。根据矿山要求一步骤充填强度达到1 MPa以上,二步骤充填强度达到0.5 MPa以上,试验结果得出灰砂比为1∶24时,28天单轴抗压强度超过0.5 MPa,满足自立强度要求。灰砂比为1∶8时,28天单轴抗压强度在1 MPa左右,满足一步骤充填强度要求。最终结合料浆流动性和试块强度综合考虑,推荐一步骤回采膏体充填料浆浓度75%～76%,灰砂比1∶8,二步骤回采膏体充填料浆浓度75%～76%,灰砂比1∶24。     

全粒级碎石胶结充填材料及泵送试验研究

为指导四川会东大梁矿业有限公司铅锌矿全粒级碎石胶结泵送充填系统调试及采场规模化充填,开展了充填材料及泵送试验研究。充填材料单轴抗压强度及塌落度测试表明,当充填料浆灰砂比为(1∶6)~(1∶10)、料浆浓度为83%~87%时,充填体3 d、7 d、28 d单轴抗压强度分别为0.14~1.27 MPa、0.48~2.65 MPa、1.75~4.82 MPa,充填料浆塌落度为17.3~23.6 cm。泵送工业试验表明,当充填料浆灰砂比为(1∶6)~(1∶8)、料浆浓度为83%~85%时,泵送系统压力为2.62~9.45 MPa,小于最大正常泵送压力10 MPa,可进行地下采场大规模泵送充填。     

尾砂胶结充填对井下水环境影响评价

为准确了解充填体充填至采空区对井下水环境的影响,进行室内充填体试块的泌水和有毒有害物质浸出试验。以某有色金属矿现有充填方式为例,选取充填料浆浓度78%,充填配比水泥∶粉煤灰∶跳汰砂=1∶1∶10的充填体进行试验。试验结果表明:充填体对井下水环境影响不大;充填料浆泌水自身污染物成分均不高,混入井下涌水后对其水质影响较小,主要污染物成分基本不变;浸出试验中有毒有害物质增加,但考虑试验周期长(20 d),对井下水环境的影响可以忽略。     

全尾砂高浓度胶结充填的环管试验

为探明全尾砂高浓度充填料浆的灰砂比、浓度和流速对管道阻力的影响规律，预测工业充填管道阻力，开展中试规模环管试验。根据管壁切应力与剪切速率关系建立管道阻力预测模型，利用灰关联法分析各因素对管道阻力的影响强弱，通过线性回归获取料浆流变参数。结果表明，管道阻力对料浆浓度的变化最为敏感，随浓度增加成二次函数增长。料浆流速对管道阻力的影响仅次于浓度，层流输送时管道阻力随流速增加成线性增长。灰砂比对管道阻力的影响有双重性，灰砂质量比小于1∶8时胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力，反之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力。环管试验得到的料浆流变参数明显小于流变仪测试结果且更接近工程实际，管道阻力预测模型的误差小于10%。      

全尾矿及分级尾矿胶结性能试验研究

采用自制胶固粉为胶结材料对河西金矿全尾矿及分级尾矿进行了胶结对比试验。通过对不同的养护龄期、料浆浓度及灰砂比条件下胶结体的单轴抗压强度进行测定,对自制胶固粉胶结全尾矿以及分级尾矿(-100目尾矿,-200目尾矿和+325目尾矿)进行胶结试验,得出不同粒度尾矿控制合适的料浆浓度和灰砂比可以满足不同强度要求的底层充填和面层充填需要,可为现场充填技术的应用提供工艺条件设计依据。     

细粒级尾砂流失前后充填材料试验对比研究

为研究细粒级部分流失后实际充填时尾砂的充填特性,以某铁矿空场嗣后尾砂胶结充填细粒级流失约8%作为试验背景,测定了底流尾砂的基础物理性质和粒级组成,开展了自然沉降、泌水率、坍落度、试块强度配比试验,并与细粒级流失前全尾砂的试验数据进行对比。结果表明:细粒级流失8%后底流尾砂的不均匀系数小于全尾砂,但不均匀程度仍较好,易于密实;底流尾砂的自然沉降时间比全尾砂缩短一半,10min后粗颗粒即已沉降至紧密接触:底流尾砂坍落度明显更大,细粒级流失约8%会较大程度地增大料浆坍落度;在浓度相近,高灰砂比的条件下,底流尾砂试块强度约为全尾砂试块强度的2～5倍,且在养护后期强度仍有较大发展空间。结合试验结果,推荐某铁矿一步骤二步骤采场充填料浆的最佳灰砂比分别为1∶10、1∶15,浓度为82%。     

焦家金矿全尾砂胶结充填体强度的试验研究

在焦家金矿使用全尾砂代替分级粗尾砂进行胶结充填，可以满足矿石回采时对胶结充填体强度的要来．影响充填作强度的主要因素是灰砂比和料浆浓度．试验研究获得了胶结试块28天单轴抗压强度对灰砂比和料浆重量浓度的回归方程．     

铅锌冶炼渣充填胶凝材料研究及应用

为充分利用广东某铅锌矿大宗固体废弃物与尾矿,研发了基于铅锌冶炼渣的充填胶凝材料。通过机械活化试验研究,确定铅锌冶炼渣研磨时间为70 min。通过化学活化试验研究,确定原料组成为冶炼渣、水泥熟料、硅酸钠和石膏。其中,冶炼渣与水泥熟料的质量比为8∶2,硅酸钠掺量为3%,石膏掺量为8%。该胶凝材料与分级尾砂制备的充填料浆浓度为75%且灰砂比为1∶6时,3 d强度达2.68 MPa,28 d强度达3.97 MPa,均优于相同浓度条件下以P.O42.5水泥作为胶凝材料且灰砂比为1∶4时的充填体强度。扩散度试验表明,该类型胶凝材料制备的充填料浆流动性能好,能够满足该矿山的自流输送条件。SEM测试分析结果表明,以该类型胶凝材料制备的充填试块内部早期生成了大量的钙矾石,后期生成了大量的水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,结构较致密。     

不同灰砂比和料浆浓度下充填体强度特性研究

以武山铜矿全尾砂、水泥制备成的胶结充填体为研究对象,利用RMT-150C型液压伺服控制系统,通过单轴压缩方式进行全尾砂胶结充填体强度试验,试验得到了不同灰砂比和料浆浓度下全尾砂胶结充填体强度特性关系曲线。试验结果表明:在全尾砂胶结充填体其他影响变量相同的情况下,强度与灰砂比或料浆浓度正相关;强度的增量随着灰砂比或料浆浓度的增大增幅也随之加大;综合分析可知,灰砂比较料浆浓度对全尾砂胶结充填体影响更加显著。     

全尾砂膏体充填配比优化正交试验

某新建矿山计划采用全尾砂膏体嗣后充填采矿法进行地下开采。为了提供经济合理、满足强度要求且有利于管道输送的全尾砂膏体充填最优配比方案,以料浆流动性能和充填体强度性能为考察指标进行正交组合配比试验。运用MATLAB软件对试验数据进行极差分析和多元线性回归分析,获得了灰砂比和料浆浓度对充填体强度影响的敏感性以及各力学参数预测模型。结果表明：（1）料浆质量浓度对塌落度的影响起主要作用,灰砂比次之;（2）充填体强度的敏感性随着灰砂比和料浆浓度的增加而增强,充填体强度对灰砂比更敏感,而对料浆浓度的敏感性较弱;（3）确定了全尾砂膏体最优配比：水泥用量为13%,充填料浆质量浓度为77%,此时全尾砂、水泥和水的用量分别占制备全尾砂膏体质量的68.14%、8.86%和23.00%。在该配比条件下,经28 d养护龄期后的抗压强度为2.6279 MPa、弹性模量为205.2 MPa、塌落度为23.7 cm,以较少的水泥用量满足了矿山充填强度指标和自流输送要求。     

金厂峪金矿碎石尾砂浇注胶结充填技术的应用

通过室内试验测定了尾砂的特性以及充填体强度随料浆浓度和灰砂比的变化规律,结合金厂峪金矿现场实际需求确定了充填灰砂比,根据现场地形及生产需要设计了皮带输送两段搅拌造浆充填系统,并分别从充填工艺及充填系统建设两方面介绍了碎石尾砂浇注胶结充填技术在桑家峪矿区的应用。可为类似条件空区处理提供借鉴。