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.     

基于响应面法的煤矸石胶结充填体抗压强度试验研究

煤矸石胶结充填可有效控制煤矿开采造成的地表沉陷,减少环境破坏。为研究细矸率、水泥掺量和料浆质量浓度对充填体抗压强度的影响规律,优化充填材料配比,在单因素试验基础上采用响应面法设计3因素17组配比试验,构建响应面回归模型并计算优化配比,为工程上获得合理充填材料配比提供科学方法。研究表明:单因素对充填体抗压强度的影响大小依次为料浆质量浓度、水泥掺量、细矸率;细矸率和料浆质量浓度交互作用对充填体早期抗压强度影响较小,水泥掺量和料浆质量浓度交互作用对充填体中后期抗压强度影响最大;为满足充填强度要求（一般≥5.0 MPa）,经模型优化确定充填料浆最佳配比为m（煤矸石）︰m（粉煤灰）︰m（水泥）︰m（水）=50%︰22%︰8%︰20%,细矸率为52%时,充填体28 d抗压强度为5.07 MPa,验证试验误差范围在2%左右,模型精准可靠;水泥水化生成Ca(OH)₂激发粉煤灰和煤矸石活性物质生成钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,随着龄期不断增长对胶凝体系起到了良好的连接作用,网状结构更加稳定,能有效提高充填体抗压强度。      

基于半工业环管试验的某煤矿膏体充填管道输送性能研究

为保障煤矿膏体充填料浆在管道内的顺利输送,通过半工业环管试验探究了-5 mm煤矸石,添加粉煤灰、水泥、水所组成的充填材料在输送过程中的管道阻力.根据充填材料流动性试验,确定用浓度为78％、粉煤灰掺入量为10％(占煤矸石的质量比10％)的膏体料浆进行半工业环管试验,测试了其在不同流量(流速)下的管道输送阻力.试验结果表明...     

粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

粉煤灰膏体充填材料工作性能影响因素研究

为促进充填开采的推广应用,采用正交试验的方法,通过泌水率、坍落度和单轴抗压强度试验,研究了料浆质量浓度、矸石粒径、矸灰比和粉煤灰替代率对粉煤灰基膏体充填材料输送和力学性能指标的影响规律,给出了当前试验阶段充填材料的最佳配比.结果表明:料浆质量浓度是输送性能的主控因素,粉煤灰替代率和矸灰比次之,矸石粒径的影响较小;料浆质量浓度也是力学性能的主控因素,矸灰比次之,粉煤灰替代率和矸石粒径的影响较小;现阶段粉煤灰基膏体充填材料的较优配比为80％料浆质量浓度、0~5 mm 矸石粒径、1.0矸灰比以及30％粉煤灰替代率.研究成果对于降低充填成本具有重要意义.     

煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用

近年来,采用煤矸石为骨料的似膏体或膏体充填采煤技术开采"三下"压煤已成为煤矿绿色开采的一个重要方向。分析充填料浆流变参数是充填管输系统设计的基础工作。针对常规流变仪无法测试煤矸石高浓度充填料浆流变参数的实际问题,根据充填料浆粗骨料、粘度高的物料特征和流变参数测试原理,研制了煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试仪和相应的测试方法。采用自制流变仪对公格营子矿似膏体充填料浆的流变参数进行了测试分析,确定了充填料浆管道输送的摩阻系数,为该矿充填管道系统优化设计提供了科学依据。     

基于正交实验的赤泥-粉煤灰膏体充填材料配比优化

为了解决赤泥、粉煤灰等工业固废的堆放对环境产生的危害,同时降低矿山充填材料的高成本问题,试验采用拜耳法赤泥、粉煤灰制备矿山充填材料。采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型建立,得出影响赤泥基膏体充填强度及塌落度、泌水率的因素及回归方程。实验结果表明:料浆质量分数是影响塌落度的主要因素,其中58%料浆浓度的塌落度效果最好;赤泥粉煤灰比是影响充填料浆泌水率的主要因素,赤泥粉煤灰比为3∶2可以满足工艺要求;水泥掺量对试块的早期强度影响最大,料浆质量分数次之,赤泥粉煤灰比最小。因此,选择料浆浓度58%、赤泥粉煤灰比3∶2,水泥掺量10%为赤泥粉煤灰膏体充填的最优配比。     

西藏甲玛铜矿全尾砂膏体充填料浆流变特性研究

西藏甲玛铜矿膏体充填料浆输送流量大,要求充填料浆具有良好的输送性能。通过对甲玛铜矿尾砂物化性质的研究以及对膏体充填料浆流变性能的测定,揭示了灰砂比、粉煤灰添加量、质量浓度3个因素对料浆流变性能的影响。得出实验结论:尾砂的密度为2.43 t/m3、松散容重为16.24 k N/m3、密实容重为19.43 k N/m3;尾砂粒度级配良好、化学性质稳定、沉降特性良好。在灰砂比、粉煤灰添加量、质量浓度3因素中,质量浓度为影响膏体充填料浆流变性能的主要因素。膏体充填料浆的屈服应力和黏度随质量浓度的增加而急剧上升,随灰砂比的增加而缓慢上升,受粉煤灰添加量的影响较小。     

减水剂-粉煤灰复合掺料膏体力学性能及水化机理研究

煤矿井下胶结充填技术可有效解决固废地表堆存和煤炭开采引发系列地质灾害等问题,针对粉煤灰基复合掺料井下充填中料浆流动性和力学性能系统研究的不足,开展坍落度为220 mm时掺减水剂、水泥及粉煤灰复合掺料膏体状态下含水率、抗压强度、凝结时间、SEM和压汞实验研究,从宏观和微观分析并探讨复合材料膏体强度演化规律与水化机理。结果表明,掺减水剂可保障低水灰比下充填料浆的坍落度,选择合适类型与剂量的减水剂可提高复合掺料膏体强度达33%;掺减水剂可降低充填料浆含水率,与未掺减水剂充填料浆相比,减水率达3%～7%;掺减水剂和增加减水剂掺量可减少粉煤灰复合掺料充填料浆凝结时间,掺B型减水剂与掺A型减水剂、未掺减水剂相比,无论从短期强度还是长期强度均高于后者;掺减水剂粉煤灰膏体C-S-H凝胶中主要元素为Si和Al,未掺减水剂膏体凝胶中主要元素为Ca和O,已完全发育的C-S-H凝胶以晶体的形式填充于充填体孔隙和裂缝中,有助于提升充填体强度和耐久性;掺减水剂和增加减水剂掺量均可降低充填体孔隙率,使得充填体结构更为致密,更有利于充填体强度的提高。研究成果可丰富我国煤矿井下粉煤灰基胶结充填技术和固废处置等领域理论研...     

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。     

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。     

泵送剂对膏体料浆管道输送的影响

膏体泵送系统沿程阻力大,常造成管路爆裂、接头泄漏等事故,严重制约着膏体充填技术的进步与发展。以流变性能极差的某铜矿膏体料浆为例,在满足充填强度和泵送要求的前提下,通过添加泵送剂改善膏体的流变特性,与不添加泵送剂作对比实验,分析了时间对添加泵送剂后料浆流变特性的影响。实验表明,该铜矿全尾砂膏体符合宾汉体特征,添加泵送剂减小了浓度对流动性能的影响,在满足输送条件下,可使流变性能极差的膏体料浆浓度提高到78%。结合理论分析,探讨了充填料浆在添加泵送剂条件下的减阻作用及长时间作用下膏体坍落度损失机理,认为泵送剂可以有效应用于膏体料浆管道输送减阻、降低管道磨损,且负面影响很小。     

减水剂类型对细尾砂充填料浆流动性及强度的影响

采用聚羧酸、三聚氰胺以及萘系三种类型的减水剂，开展了减水剂在不同掺量下细尾砂充填料浆流动度、流变及强度试验，研究了减水剂类型和掺量对充填料浆流动度、屈服应力、塑性粘度、表观粘度、触变性及充填体强度的影响规律。研究表明:减水剂的掺入可以显著提高料浆流动度，降低屈服应力和表观粘度。减水剂对料浆塑性粘度的影响相对较小。此外，料浆触变性随减水剂掺量的增加呈现出先增强后减弱的变化趋势。相比三聚氰胺、萘系减水剂，聚羧酸减水剂对料浆流动性能的改善效果更优。一定充填浓度下，减水剂的掺入会降低充填体早期强度，但对充填体中后期强度影响较小，甚至略有提高。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

基于 L管实验的全尾砂膏体流变特性研究

膏体的流变特性是影响膏体管道输送的重要因素。为获取膏体充填料浆真实的输送流变特性,利用 L 管实验装置,基于宾汉塑性模型获得膏体料浆的屈服应力及塑性粘度,得到不同料浆浓度和灰砂比条件下的管道输送阻力和充填倍线。结果表明：料浆浓度和灰砂比的上升都会导致剪切应力的增加,充填倍线的降低,其中,料浆浓度是影响充填体流动特性的最关键因素,而灰砂比是影响膏体强度的关键因素,但是膏体浓度的影响也不能忽视。根据 L 管和强度特性实验结果以及一二步骤采场的强度和输送需求,分别推荐了采场最佳膏体配比。     

大掺量粉煤灰浆体充填材料流动特性研究

为了保证浆体能安全顺利输送到矿井下,完成注浆充填工作,进行了大掺量粉煤灰浆体流动试验,探讨了浆体浓度、粉煤灰掺量、水泥掺量及煤矸石掺量等因素对浆体流动性的影响,并构建了流变本构模型对大掺量粉煤灰浆体流动特性进行分析。结果表明:浆体浓度为60%～70%时具有工作性;浆体流变模型属宾汉塑性模型;浆体浓度对流动性影响最大,其次为水泥掺量,粉煤灰掺量影响最小;τ0(初始剪切应力)与坍落度相关性好,呈负相关关系;大掺量粉煤灰浆体具有剪切稀化现象。     

杨家沟铝土矿充填材料配比优化研究

为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石.结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响.研究结果表明,粉煤灰的"滚珠"效应能够改善充填料浆的流动性,但在大掺量情况下主要起填充作用,表现为充填体强度随掺量的增加而降低;单一增大煤矸...     

基于L型管道的膏体料浆流变性能研究

采用L型管道对两种系列的膏体料浆进行了流变性能试验,结果表明,L型管道能够定性地研究膏体输送的流变特性,但也有部分试验结果与普遍认同的观点不符。根据不同配比料浆允许自流输送的最大充填倍线,结合矿山充填管道布置,推荐了满足自流输送要求的充填配比。     

似膏体充填料浆流型和流态的研究

通过流变特性实验和分析,研究了以河砂和粉煤灰作骨料的似膏体充填料浆流型和流态.结果表明,河砂和粉煤灰作骨料的似膏体充填料浆流变模型近似于宾汉塑性体,料浆在管路中的流动呈层流状态.从料浆的流动性、均质性和脱水率考虑,适宜的料浆浓度为77%～78%,料浆中粉煤灰的合适含量为20%左右.     

矸石粉替代粉煤灰膏体充填材料性能研究

针对传统煤矿膏体充填材料对粉煤灰的需求量较大、成本较高的问题，研究矸石粉替代粉煤灰作为辅料时的膏体充填材料性能，采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型的建立，分析水掺量和水泥掺量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明：随着水泥掺量的增加，充填料浆流动性缓慢下降，同龄期抗压强度也持续缓慢增加，且1～3d变化较明显，3～28d变化较小|水掺量是影响流动性的主要因素，尤其是对充填料浆的扩展度的影响最为明显，随着水掺量的增加，同龄期抗压强度在显著减少，且龄期越长，结果越为明显。综合分析得出最优配比为15%水泥掺量，23%水掺量的充填材料，既满足充填强度要求也满足膏体的流动性要求。