尾砂颗粒级配对水泥-钢渣基复合充填料浆流变特性及力学强度的影响

针对胶东半岛某金矿尾砂充填料浆流动性差、充填体质量低等问题,以该矿全尾砂为研究对象,以当地钢渣、脱硫石膏等工业固体废弃物制备新型胶凝材料,通过正交试验,探究尾砂粉磨时间、灰砂比、料浆质量浓度对充填料浆流变特性及力学强度的影响.研究结果表明,随着灰砂比和料浆质量浓度的增大,料浆黏度和屈服应力增大.尾砂粉磨时间从１５min增加至７５min的过程中,料浆屈服应力从３１．１７Pa增加至５４．５１Pa,增幅为７４．８８％,尾砂颗粒越细,较多的细颗粒会堆积在有效流动的料浆中,阻碍料浆正常流动,颗粒剪切接触越充分,屈服应力越大.随着尾砂粉磨时间的延长,细颗粒尾砂填充至胶凝体系大孔洞中,提高了充填体致密度,充填体抗压强度表现为上升趋势,但当尾砂粉磨时间超过４５min时,起骨架支撑作用的粗颗粒尾砂含量相对减少,颗粒间结构较松散,充填体后期强度增加越不明显.抗压强度极差分析结果显示,对充填体抗压强度影响的敏感性大小排序依次为:料浆质量浓度、灰砂比、尾砂粉磨时间.     

掺铜渣尾砂充填料浆流变特性研究

为分析掺铜渣尾砂充填料浆流变特性和屈服应力影响因素,首先通过物化试验检测铜渣尾砂和废石的化学成分与级配,再采用正交试验方法,开展不同铜渣尾砂掺量、质量浓度和胶凝材料添加量的充填料浆流变试验,获得各组料浆流变曲线,最后结合级配、流变、方差分析、多元非线性和曲线估计理论对试验结果进行分析,研究结果表明:铜渣尾砂和废石满足充...     

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。     

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％ ～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、表观黏度的影响,对不同配比、养护龄期的试件进行单轴抗压强度测试.结果表明,质量浓度、水泥掺量对料浆屈服应力和初始表...     

纤维增强尾砂充填体强度机制及关键影响因素研究

为研究纤维增强尾砂充填体强度机制以及长时养护下的关键影响因素,采用室内试验和理论分析方法,测试分析 120 d长时养护条件下纤维含量、长度、种类对增强尾砂充填体强度的影响,结合Mohr-Coulomb强度理论分析纤维增强尾砂充填体机制.结果表明:当掺纤维含量较低时,近水平纤维段的拉紧力是增强尾砂充填体强度的内因;随着纤维含量的增加,尾砂充填体试样单轴抗压强度变化特征与纤维长度密切相关,当纤维长度较小时,试样单轴抗压强度呈现先增加后减小的变化特征,当纤维长度较大时,试样单轴抗压强度呈现先减小后增加再减小或先减小后增加的变化过程;随着聚丙烯纤维长度的增加,试样单轴抗压强度变化过程为先增加后降低再增加再降低;纤维种类对尾砂充填体单轴抗压强度和破坏形态影响明显,相较于聚丙烯纤维,掺玻璃纤维更有利于提升尾砂充填体单轴抗压强度,但在提升韧性方面则相对较弱,破坏程度和范围也更大.研究成果对井下采空区掺纤维尾砂膏体充填、深井沿空留巷等具有一定的参考价值.     

全尾砂固废基充填材料胶凝特性与纤维强化效应研究

针对某金矿全尾砂超细颗粒含量高导致充填体强度不足的问题,选用矿山固废制备碱激发胶凝材料,加入不同长 度聚丙烯纤维(3~18 mm)作为增强剂,研究其对充填材料流动性和抗压强度的影响,并借助SEM 从微观结构揭示材 料胶凝特性和纤维强化效应.结果表明:(1)全尾砂中超细颗粒表面极易形成水膜,导致黏结力下降,这是造成充填体 强度偏低的主要原因;(2)随着纤维长度增加,充填料浆坍落度、流动度、稠度均降低,泌水率先降低再增大;(3)充填体抗压强度随纤维长度增加先升高后降低;当纤维长度为12 mm 时,3 d抗压强度和28 d抗压强度达最大值,分别为3.12 MPa和8.05 MPa,较同龄期未掺纤维试块分别增加了254.55％和41.48％;(4)纤维在基体中发挥桥接和锚固作用,有效抵抗和传递外界荷载,增加充填体抗压强度,但纤维过长易造成团簇和缠结而形成弱面,导致其强度削减.     

聚丙烯纤维对水泥基充填复合材料强度性能及破坏形态的影响

为提高某金矿尾砂胶结充填体稳定性,以聚丙烯纤维作为增强剂,开展了以纤维掺量、纤维长度、矿粉掺量为研究对象的三因素四水平正交试验,考察充填料浆流动性、充填体力学性能及充填体破坏形态的变化规律。研究结果表明：充填料浆流动性与纤维掺量和长度呈负相关,随着纤维掺量的增加,充填料浆塌落度和流动度分别降低8.19%和17.79%;纤维长度从3 mm增加至9 mm的过程中,充填料浆塌落度和流动度分别降低2.49%和7.21%。充填体抗压强度随着纤维掺量和长度的增加表现为先升高后降低的趋势,纤维掺量0.6%是其临界点,此时,养护龄期1 d、3 d、7 d、28 d充填体抗压强度分别为3.87 MPa、9.32 MPa、10.27 MPa、11.88 MPa。掺入纤维的尾砂胶结充填体能够形成较为完整的网络结构,均匀分散外界荷载,阻滞裂纹扩展,微裂纹多且小,使充填体保持较高的整体性。     

水泥-粉煤灰胶结矸石充填材料的流变特性与固结机理

将粉煤灰、水泥、煤矸石和水作为充填材料进行制备矿山充填,既能实现固体废弃物的资源化利用,还能有效控制矿山采空区塌陷。本研究针对胶结矸石充填材料进行了流变测试、力学性能测试以及水化特性试验,分别研究了矸石充填材料的流变特性、抗压强度、水化产物以及微观结构。结果表明,当325普通硅酸盐水泥含量为15%、低钙粉煤灰掺量超20%、料浆质量浓度保持在77%以上时,所制备的矸石充填试样28d龄期的最小抗压强度超4.229MPa,这可以为井下充填开采提供良好的顶板支撑。其次,通过流变试验探究了粉煤灰掺量和料浆质量浓度变化对矸石充填料浆流变性能的影响,并得到了充填料浆所对应的流变参数以及流变方程拟合。此外,对矸石胶结充填材料的矿物成分、水化产物以及微观结构进行了研究。因此,该研究可以为大宗固体废弃物在矿山充填领域应用提供一定的理论指导。     

张庄铁矿充填尾砂流变特性实验研究

研究了不同浓度浆体的流变特性, 总结了其变化规律, 根据流变特性计算管道输送的水力坡度和充填倍线, 为管道自流输送充填奠定理论基础。     

庙岭金矿全尾砂充填料浆流变特性的时温效应研究

胶结充填是一种经济、环保的采矿技术。目前,时温效应对高浓度胶结充填料浆流变特性影响的研究较为缺乏,以庙岭金矿全尾砂充填料浆为研究对象,利用Rheolab Q C型高级流变仪进行了一系列流变特性试验,研究了时温效应对高浓度胶结充填料浆流变特性的影响规律。结果表明:新鲜料浆及动状态料浆流变特性曲线都具有明显的Bingham流体特征,随着时间延长料浆屈服应力和塑性黏度不断升高,随着温度升高料浆塑性黏度不断降低而屈服应力则先降低再升高;静状态料浆流变特性不符合常用的流变模型理论,随着静置时长增加料浆流动性减弱;对于静状态料浆,其流变特性受时间因素影响较大,温度因素影响较小;对于动状态料浆,其流变特性受温度因素影响较大,时间因素影响较小;无论是动状态还是静状态料浆,料浆浓度对流变特性的影响都要大于灰砂比。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

全尾砂膏体料浆的流变特性研究

以某矿全尾砂充填膏体为试验料浆,采用正交设计法设计试验方案,利用R/S+SST型流变仪对全尾砂膏体进行流变测试试验,研究质量浓度、灰砂比和淬尾比（水淬渣/全尾砂）三因素对流变参数的影响规律。试验结果利用极差分析、方差分析和多元回归分析方法分析。结果表明：膏体的屈服应力与浓度呈单调递增函数关系。膏体具有料浆的触变性和剪切变稀等流变特征。在质量百分比浓度、灰砂比和淬尾比3个影响因素中,影响顺序为质量浓度＞淬尾比＞灰砂比;三因素中质量浓度对流变参数的影响比较显著。     

细粒尾矿充填料浆的流变性及充填能力研究

以某铁矿细粒尾矿为充填骨料,系统研究了不同浓度充填料浆的塌落度和流动性变化规律,测定了不同浓度充填料浆的粘度和屈服应力。研究结果表明,料浆浓度是影响料浆流动性的关键因素,料浆存在一个临界浓度,料浆浓度大于该临界浓度后,其流动性会急剧降低。对于所用细粒尾矿充填料浆而言,其临界浓度为63%左右;为了保证料浆的流动性,充填料浆浓度应控制在63%以下。采用宾汉姆流体理论,计算了不同浓度充填料浆的管道输送阻力损失及在不同管径下的输送能力。结果表明,在相同充填倍线下,料浆浓度和充填管道直径是影响充填能力和流动速度的主要因素;为保证不同浓度料浆的充填能力,应选择适宜的充填管道直径。     

矸石膏体充填材料力学特性试验

以淄博矿业集团岱庄煤矿膏体充填为研究背景,在对煤矸石、粉煤灰等充填材料物化性能研究的基础上,通过均匀试验得出了膏体充填材料最优配比,同时对养护28 d后的膏体材料力学性能进行了系统研究并与所置换的煤的力学性能做了对比分析。研究结果表明膏体充填材料在有围压作用下有较高的残余强度,表现出明显塑性强化特征,同时得出膏体材料的内摩擦角和黏结系数;与充填置换的煤的力学性能对比表明膏体材料塑性变形比煤更显著。     

漂珠/天然橡胶复合材料的力学性能研究

为更好的开发漂珠复合材料,提高复合材料某方面的性能,利用漂殊对天然橡胶进行改性,研究其拉伸强度、硬度的变化规律.研究表明:漂珠/橡胶复合材料的拉伸强度在达到半补强碳黑橡胶拉伸强度的同时,断裂伸长率明显提高.     

基于RSM的戈壁砂-棒磨砂充填料浆流变特性研究

为分析戈壁砂－棒磨砂充填料浆的流变特性和粘度影响规律,获取管道输送特性。本文针对金川矿区不同粒径戈壁砂和棒磨砂,进行物料粒径级配分析,以实验法确定戈壁砂与棒磨砂最优混合比例,针对不同粒径戈壁砂与棒磨砂制备高浓度料浆,通过流变实验获取流变参数,应用响应曲面法对料浆流变特性的影响规律进行分析。研究结果表明,戈壁砂-棒磨砂充填料浆符合充填料浆工业需求,料浆流变模型符合Herschel-Bulkey模型;质量浓度、水泥添加量以及配比对料浆粘度都具有显著影响,呈正比例影响关系,其中质量浓度影响最显著。根据多元分析建立了粘度的非线性模型,模型精度高,预测相关系数达到0.967,为充填料浆后续管道设计提供理论支撑。     

聚丙烯纤维高水材料力学性能的试验研究

在充填开采中,高水材料作为一种新型的充填材料,近年来得到广泛应用。但纯高水材料充填体在受压后往往裂隙较多,导致其受压后的强度不高,强度保持不稳定。利用聚丙烯纤维对高水材料进行掺杂,借助ETM力学试验系统,对掺杂聚丙烯纤维后的高水材料的破坏过程、压缩强度和变形特性等进行测试研究。结果表明:聚丙烯纤维的长度和掺量对高水材料试样的强度均有影响;聚丙烯纤维几乎不会改变高水材料的破坏形式和应力—应变曲线的形状,掺杂试样依然是"X"型剪切—劈裂破坏;纤维的掺入使得试样的峰后力学性能表现增强,掺杂纤维试样的残余强度占峰值强度的65%~84%;聚丙烯纤维的阻裂效应使得高水材料具有更好的完整性和连续性,聚丙烯纤维对高水材料有补强效应,适合作为采空区高水材料充填体的补充材料。     

膨胀充填材料工程力学特性的试验研究及应用

充填材料的工程力学性质对煤矿绿色开采有重要影响,是解决煤矿安全高效生产以及煤矿可持续发展的主要途径.本文以水泥、砂或粉煤灰为材料,双氧水为发泡剂制作的膨胀充填材料泡沫混凝土为研究对象,试验研究了密度为1000 kg/m3、1200 kg/m3、1400 kg/m3含砂泡沫混凝土和含粉煤灰泡沫混凝土动静载力学特性.试验结...     

泡沫剂对充填胶结材料强度和流变特性的影响

矿渣尾砂复合充填胶结材料是一种新型的胶结材料,该材料充填体与水泥充填体相比具有强度高、无污染和成本低的特点。通过强度和流变实验对加入泡沫剂的新型尾砂充填胶结材料砂浆进行分析,发现泡沫剂的适当加入不仅不降低胶结材料的强度,反而增加了料浆的均匀性,相同条件下降低了胶结材料用量,改善了料浆的流动性。     

全尾砂充填料浆流变性能的实验研究

通过试验研究了新型胶凝材料T.C-I-全尾砂料浆、水泥-全尾砂料浆的工作特性和流变性能,并进行分析比较,揭示了全尾砂充填料浆的流变参数随灰砂比、质量浓度和剪切速率的变化规律。研究结果表明,T.C-I-全尾砂料浆的固结性能优于普硅水泥(P.O 42.5);当灰砂比低于1∶10或质量浓度高于77%~79%时,T.C-I-全尾砂浆的流动性和稳定性均优于水泥-全尾砂浆。