充填料浆的配比试验研究

为了使某铁矿采空区充填时不设回水设备又不能跑浆,所以必须保证充填料浆在短时间内达到乳化状态。通过对充填料浆添加水玻璃来改变浆体的乳化时间,并通过砂浆流变试验和注模试验分析了不同浓度,不同灰砂比下的砂浆的流动性及强度变化规律。最终考虑流变特性、抗压强度和乳化时间3个影响因素,确定为浓度50%,灰砂比1∶〖8,水玻璃添加剂1∶116。     

基于均匀试验的矿山充填料浆配比优化研究

以胶结充填体单轴抗压强度和料浆扩散度为试验目标函数,以充填料浆质量浓度和砂灰比为配比参数,建立基于均匀试验的矿山充填料浆配比优化模型,并揭示配比参数对充填料浆及胶结体性能的影响。根据试验因素和水平,选取均匀设计表,按均匀试验设计方法设计了12组抗压强度和扩散度试验,利用均匀设计软件回归分析了胶结充填体强度和料浆扩散度与各参数之间的关系。结果表明:均匀试验数据与回归方程计算结果基本一致,试验方法可信度高;该充填料浆最佳参数为:料浆质量浓度x1=72%,砂灰比x2=4,此时胶结充填体强度最大且充填料浆具有良好的流动性,与试验结果一致。综上所述,均匀试验设计方法为充填料浆配比优化研究提供了一种新的有效途径。     

某铅锌矿全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究

云南某铅锌矿一直采用嗣后干式充填的房柱法回采,由于接顶不理想,形成大面积的采空区,对深部矿体的回采和矿柱的回收产生了较大的影响,另外地表尾砂堆置对环境影响较大,为满足采空区对充填体不同的强度要求和实现绿色开采,需开展全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究。从全尾砂充填料的物理化学性能入手,测量充填料浆的坍落度并分析其流变性能以确定实验重量浓度范围,制备充填体试块,测量其3、7、14、28 d强度,分析膏体充填料的初凝强度、长期强度和固结性能。通过对充填料流变性能和强度性能的分析,得到了不同用途的灰砂比和充填料配比。     

粗细物料配比对浆体流变特性影响研究

为分析不同粗细颗粒配比条件下浆体流变特性的变化规律,在特定浓度条件下,当粗细颗粒质量比分别为8∶2、6∶4、4∶6、2∶8、0∶10时,测量了不同粗细颗粒配比浆体的流变曲线并得到其流变参数。结果表明:在固体颗粒浓度一定的条件下,浆体相对粘度随粗细颗粒配比减小出现由大变小、再由小变大的趋势;粗细颗粒对浆体流变特性的作用机制不同,粗颗粒通过相互碰撞和摩擦作用使粘度改变,而细颗粒通过吸附水间接增加浓度和形成絮网结构使粘度改变。     

某铁矿胶结充填体特性试验及配比研究

为了找出最适合某铁矿充填料浆的优化配比方案,降低矿山充填成本,保证采空区的稳定性,通过设置不同灰砂比、重量浓度、养护龄期3种参数,对充填体单轴抗压强度、泌水率、固结率、固结比进行测定分析,研究结果表明:影响充填体强度的因素依次为养护龄期、灰砂比、质量浓度。确定最适合该矿山的充填料浆配比方案为灰砂比1∶4,料浆浓度为66%时充填体28d强度为3.48MPa。     

废石-尾砂高浓度充填料浆流变参数的确定

以金川矿区废石与尾砂作为骨料,通过级配分析选用最优配合比制备了高浓度料浆。采用法国RheoCAD500型流变仪进行了流变实验,获取了流变曲线。对曲线的变化过程及现有的流变模型进行分析,结果表明,料浆的流变特性是多种模型复合的综合体现,现有的流变模型不能直接用于废石-尾砂高浓度料浆流变参数的回归。故进一步对流变曲线的变化机理及过程进行分析,确定了废石-尾砂高浓度料浆流变曲线的分析方法及流变模型,最终获取相应的流变参数。研究结果可为矿山应用废石-尾砂高浓度料浆提供可靠依据。     

废石胶结充填体配比优化及与围岩合理匹配研究

为研究废石胶结充填体的孔隙特征和强度变化规律，对不同灰砂比和不同废石粒径比的废石胶结充填体进行了核磁共振和单轴压缩试验，基于能量释放与耗散原理，将室内废石胶结充填配比试验与贵州长田簸箕田1^#矿实际开采情况相结合，分析废石胶结充填体与围岩的匹配程度。结果表明，充填体灰砂比大于1∶3时，充填体的孔径分布和孔隙度对废石粒径比不敏感，灰砂比小于1∶3时，充填体的孔径分布和孔隙度受废石粒径比作用显著；随着灰砂比的减小，充填体的单轴抗压强度呈先增大后减小的趋势，废石胶结充填体灰砂比为1∶2时，其单轴抗压强度达到最高值；在相同灰砂比的充填体中，废石粒径比3∶2为最优配比。基于上述试验结果，通过充填体损伤理论对充填体的变形能进行进一步分析计算，并结合贵州长田簸箕田1^#矿围岩开挖实际情况，将试验中第9组废石胶结充填体(灰砂比为1∶3,废石粒径比为3∶2)应用到该矿最合理。     

神经网络在高浓度充填料浆流变特性中的应用

为了探究高浓度充填料浆中各组分对充填料浆流变参数的影响,以实验室测得15组配比实验数据为样本,建立了塑性粘度、初始切应力与其主要影响因素质量浓度、胶凝剂用量、粉煤灰用量、煤矸石用量之间的BP神经网络模型,通过各影响因素的权重值将料浆配比进行了优化,并以唐安矿的充填料浆配比为例加以验证。结果表明：建立模型的最大预测相对误差为-3.209%;矸石含量对流变参数的影响最大,胶凝剂含量对流变参数的影响最小;料浆浓度对塑性粘度的影响较大,而粉煤灰对初始切应力的影响较大;当浓度一定时,粉煤灰和矸石的比例应该尽量大一些;按照料浆配比的优化方案,唐安矿料浆输送达到了预期的目标。     

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。     

不同流变剂对某矿全尾砂膏体充填性能的影响

为了保证某矿全尾砂膏体充填料浆的安全高效输送,采用定性和定量分析方法分析了不同流变剂类型及掺量对于料浆流变特性和充填体强度的影响规律.结果表明:添加3种流变剂后,膏体充填料浆的流变特性得到明显改善,且掺量越多,流变参数整体降幅越大,但掺量过多会使料浆产生离析沉降现象.添加流变剂后,对于充填体１d强度影响较大,但对于3 d、7 d、14 d、28 d强度几乎无影响.最佳流变剂选型为YSKJ01,掺量为0.4％时,全尾砂膏体充填性能达到最优.从微观角度阐述了流变剂对于改善全尾砂胶结充填料浆流变特性的作用机理,为该矿全尾砂膏体充填配比设计提供参考.     

基于环管试验确定粗骨料膏体充填料浆管道输送参数

以粗骨料膏体充填料浆管道输送为研究背景,基于环管试验测试了不同质量浓度、不同灰砂比、不同充填流量、不同管径条件下的粗骨料膏体管道输送阻力;分析了影响粗骨料膏体充填料浆管道输送阻力的影响因素;最终依据矿山实际生产现状,结合环管试验结果,确定最佳的粗骨料膏体充填参数为:输送能力90m3/h、膏体充填料浆质量浓度80%、灰砂比1∶10~1∶6、输送管径Φ165×12、输送流速1.6m/s。从而为矿山粗骨料膏体充填系统设计及管道输送系统设计提供可靠的数据支撑。     

基于灰色理论的膏体充填料浆凝结性及流动性分析

膏体料浆的强度是评价充填质量的重要指标,屈服应力是管道输送系统设计的基础。将砂灰比、质量浓度及尾废比(尾砂与戈壁集料比)视为一个灰色系统,运用灰色关联度分析方法,研究3个影响因素与膏体强度及屈服应力之间的关系。分别建立了28d抗压强度、屈服应力与砂灰比、质量浓度及尾废比的灰色模型GM(1,4),确定出最优充填料浆配比。分析结果表明,砂灰比对抗压强度影响最大,质量浓度次之,尾废比最小;质量浓度对屈服应力影响最大,尾废比次之,砂灰比最小。28d抗压强度及屈服应力GM(1,4)灰色模型精度分别为93.41%、94.24%,充填料浆砂灰比为5、质量浓度为78%、尾废比为6时,满足强度及流动性要求,为最佳充填配比。此研究为矿山确定合理充填配比、减少充填成本提供了理论依据。     

运动状态下全尾砂胶结料浆流变参数时变性研究

全尾砂胶结料浆在管路输送过程中流变参数具有时变性。以连续搅拌方式模拟料浆在输送过程中的运动状态,借助Brookfield流变仪研究了不同质量浓度和灰砂比条件下,搅拌时间对料浆流变参数的影响规律及作用机理。研究结果表明:1)当搅拌时间逐渐增加时,灰砂比1∶5,质量浓度分别为72%、74%和76%的全尾砂胶结料浆其屈服应力和黏性系数均随之增大,且料浆质量浓度越高,搅拌时间对料浆流变参数的影响越显著;2)质量浓度74%,灰砂比分别为1∶5、1∶10和1∶15的全尾砂胶结料浆屈服应力和黏性系数也随搅拌时间的增加而增大。料浆流变参数增大的主要原因为:料浆中水泥水化反应产生的具有凝聚网络结构的凝胶成分含量随时间的增加而不断增加。     

膏体充填参数对岩层移动控制作用数值模拟分析

为研究膏体充填开采对上覆岩层移动控制作用及地表沉陷影响,以某矿建筑物下固体废弃物充填采煤项目为工程背景,针对充填开采3个主要参数:充填体强度、充填率和压实率,充填效果评判标准选取地表最大下沉值和水平变形极值,利用FLAC数值模拟软件,采用控制变量的方法,研究了各参数对上覆岩层移动的影响。研究结果表明,为保证充填效果,充填体强度应不小于1.5 MPa,充填率不小于85%,压实率控制在20%以内。研究可为煤矿开采中膏体充填成巷技术的现场利用提供理论参考。     

高浓度全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对某矿山全尾砂胶结充填料浆输送技术应用的实际问题,为实现高浓度全尾砂充填料浆的自流稳定输送,对其进行流变特性试验研究,分析不同浓度和不同灰砂比充填料浆的流变参数,为建立自流输送系统提供理论依据。     

某铁矿全尾砂胶结充填材料配比试验研究

针对某铁矿分段空场嗣后充填采矿法应用的材料设计实际问题,全面开展了全尾砂胶结充填材料配比试验研究。通过单轴抗压强度试验、剪切试验、单轴承压变形试验,获得了不同浓度、不同砂灰比下的充填体单轴抗压强度、弹性模量、内摩擦角及粘聚力,为采矿安全稳定性分析确定了基本技术参数。     

富水软岩的蠕变特性实验及非线性剪切蠕变模型研究

富水软岩巷道变形速度快,变形量大,巷道支护困难,建立描述该类软岩特性的流变模型是解决该问题的关键。通过不同含水率软岩的直剪蠕变试验表明:在同一剪应力水平下,随着含水率的上升,软岩瞬时弹性模量、极限变形模量和黏滞系数将下降,蠕变速率先增大后减小,加速蠕变的破坏时间缩短;在同一含水率条件下,随着剪切应力的增加,软岩瞬时剪切位移量、蠕变变形量和衰减蠕变段的曲率半径都逐渐增大。依据含水软岩蠕变的非线性特征,建立了能够描述含水软岩蠕变特性的非线性剪切流变模型,基于BFGS算法和通用全局优化法对模型参数进行识别,识别结果与试验曲线吻合较好,表明所建模型的正确性和合理性,该成果可为深部复杂地质力学环境下的富水软岩巷道稳定性研究提供参考。     

尾矿膏体流变学塌落度与屈服应力试验研究

随着我国经济建设对矿产资源需求的不断增长,选矿废物—尾矿的处置问题亟待解决。矿山尾矿膏体填充和地表堆放将是今后的发展方向。而尾矿膏体的输送及堆放系统的设计需要膏体流变参数试验为依据,常规试验主要是采用流变仪、黏度计及塌落度试验。而塌落度试验因其设备操作简单而成为现场进行流变学参数测定的实用方法。为了进一步探讨塌落度圆柱体尺寸对试验结果的影响,笔者利用不同高度、不同直径的圆柱筒及HAAKE VT550黏度计进行试验,用Bingham、HerschelBulkley和Casson 3个流变学模型进行数据分析。两种试验方法的数据比较表明,高度为100 mm、直径为50 mm的圆柱筒可得到最佳的试验结果。同时对膏体塌落度试验理论模型及其近似公式结果进行了比较,研究结果可为尾矿膏体系统的工艺参数、膏体的地表堆放及膏体的充填设计提供可靠的设计依据。     

大尹格庄金矿全尾砂自流输送试验研究

大尹格庄金矿为全面推广全尾砂充填工艺,需测定全尾砂充填料浆的自流输送参数,通过流变仪只能测定低浓度料浆,还需进一步测定高浓度料浆的参数。借助环形管道输送系统,共进行全尾砂、灰砂比1∶6和灰砂比1∶10三个高浓度关键组方的12组输送试验,获取了各组方流变参数。综合流变仪和环管测定结果,计算出各类料浆的最大允许充填倍线,分别确定了新增1、2号矿体充填管路各类型充填料浆的最大充填浓度,为现场工业试验提供了依据。     

不同应力速率下充填体强度特性和破裂机理研究

充填体是维护采场安全稳定的关键因素,是由多种物质混合而成的非均质材料,力学特性复杂,加载条件改变会对其力学特性和损伤破裂机理有显著影响。通过进行不同应力速率下的充填体单轴抗压强度试验,并结合非接触式全场应变测量系统对试样破裂演化过程进行监测。结果表明:随着应力速率的增加,充填体的峰值强度不断增大,低浓度、低灰砂比试样的强度增幅更加明显;低应力速率下试样表面出现大量宏观裂纹,发生拉伸破坏,高应力速率下试块发生单斜面剪切破坏;低应力速率下试样内部的微裂隙和孔隙充分发育形成贯通面,进而弱化了充填体的强度,高应力速率下,试样内部微裂隙和孔隙的发育被限制,试样的整体承载结构对强度的影响占主要地位;应力加载下,试样在达到峰值强度瞬间发生破坏,积蓄的能量集中瞬间释放,破裂现象剧烈。