姑山矿露天坑底加固关键技术研究#br#

为了解决露天矿坑防水、随开采深度增加造成的边坡失稳以及因坑底破坏而存在尾矿溃出风险的问题,选用姑山选厂的尾砂配制胶结充填体,对尾砂胶结充填体的材料性能进行试验测定,确定合理的矿坑加固处理高度与全尾矿充填材料强度;采用COMSOL建立了三维有限元计算模型,揭示了6种加固设计方案下矿坑回填过程中坑底加固结构及围岩位移场的演化规律。试验结果表明,姑山矿尾砂颗粒级配不均匀且含泥量大,为细 极细尾砂;掺入N134非离子型絮凝剂,全尾矿充填体的最大沉降浓度为58%~60%,3 min最大沉降高度为25 cm,28 d强度不低于2 MPa,坑底加固结构的位移随回填高度的增大逐渐增加,最终坑底加固结构高度为9 m,全尾矿充填材料的强度为1.8 MPa较为合理,回填厚度为30 m时达到稳定。坑底加固方案能够保证坑底的稳定、防渗及地下采矿的安全性要求。     

尾砂胶结充填体力学性能与微观结构研究

胶凝材料水化产物的种类、数量及其微观结构将直接影响尾砂胶结充填体的宏观力学性能。本文采用XRD、TG-DSC、SEM等研究方法,建立了尾砂胶结充填体宏观力学性能(单轴抗压强度)与胶凝材料水化产物种类和数量之间的关系。研究结果表明,随着灰砂比和养护龄期的增长,尾砂胶结充填体内钙矾石等水化产物的含量随之增多,尾砂胶结充填体的单轴抗压强度σc与胶结体中钙矾石的含量x呈一次直线正相关关系,即σc=2.0126x+0.5295,相关性系数为0.9610;增加充填体中AFt的含量有助于提高其单轴抗压强度。     

立式砂仓尾砂浆液絮凝沉降试验研究

针对不同供砂浓度的尾砂浆液, 分别选用相对分子质量为2 000万、1 540万和1 200万的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)作絮凝剂, 再配以一定量的无机絮凝剂(FeCl₃), 进行了立式砂仓尾砂浆液絮凝沉降试验。研究了立式砂仓的尾砂沉降规律, 确定了立式砂仓合理的供砂浓度为20%, 最佳絮凝剂相对分子质量为1 540万, 掺入量为100 g/t, 适宜的料浆pH值约为9。研究结论为立式砂仓全尾砂沉降澄清脱水连续充填工艺改造提供了设计依据。     

高浓度结构流全尾砂胶结充填实验研究与应用

针对吴集铁矿矿床被约140 m厚第四系岩石覆盖,采矿过程中地表不允许塌落,合理选择了阶段空场嗣后充填法采矿,开展了低品位铁矿高浓度全尾砂结构流胶结充填实验研究并成功应用,取得良好的经济和社会效益.     

降低立式砂仓溢流浓度的措施探究

某矿采用立式砂仓充填工艺,存在溢流浓度高、尾砂利用率低等问题,为探究降低溢流浓度的方法,从全尾砂粒度、沉降性能研究出发,对影响溢流浓度的因素进行分析,根据各因素的影响大小及工程技改经济性,提出了降低溢流浓度的措施,包括提升选厂一段浓密后输送至立式砂仓的尾砂浆浓度,更换絮凝剂种类,增设消能装置。其中消能装置由改进后的预混合箱和进砂井组成,能有效消解进料对砂仓内部的冲击,改善尾砂絮凝沉降的效果。上述措施投入生产后,将溢流质量浓度由7%～10%降低至1%以下,具有良好的经济环保示范效应。     

深部开采尾砂胶结充填体变形的混沌研究

试验得出了不同配比尾砂胶结充填体最大屈服应变,对深部开采高阶段充填体变形进行了监测,用混沌理论研究了充填体稳定性。通过对监测数据重构相空间,提示了不同配比充填体变形的内在规律。根据监测数据,计算了不同配比尾砂胶结充填体变形的混沌吸引子和最大Lyapunov指数,并用最大Lyapunov指数预测了充填体变形,确定了安庆铜矿深部开采高阶段矿柱合理回采周期。研究结果表明:充填体变形具有混沌特性,混沌理论能较好地反映尾砂胶结充填体的变形与破坏特征;充填体配比越低,变形的分形维数越高,最大Lyapunov指数越大。     

不同灰砂比条件下机制砂率对充填体强度影响试验研究

为确定机制砂率达到40％ 左右时高浓度全尾砂胶结充填料浆的合理配合比,确定不同灰砂比条件下机制砂率对充填体强度的影响趋势,开展了以灰砂比、机制砂率为主要影响因素的充填体强度试验.试验表明,当机制砂率在30％～50％ 范围内时,灰砂比的变化对充填体强度发展速度的影响较小.当料浆浓度控制在80％ 或以上时,灰砂比1:10,...     

尾砂胶结充填体的水泥含量测定试验研究

矿山充填普遍存在充填料浆离析,导致采场充填体均匀性差和充填体强度降低等问题,目前关于充填料浆离析的研究大都局限在定性描述,尚无定量评价方法,主要原因是还无法准确测定尾砂胶结充填体中水泥的含量。为此,通过试验研究系统分析了充填体龄期和充填料浆质量浓度对EDTA滴定法的影响,论证了EDTA滴定法测尾砂胶结充填体水泥含量的有效性,探索出一种新的充填料浆离析和充填体不均性定量评价方法,提出了矿山原位采场充填质量评估的指标。     

高浓度全尾砂胶结充填新工艺和装备的研究与应用

介绍了国家"七五"重点科技攻关项目--"高浓度全尾砂胶结充填新工艺和装备研究"在凡口铅锌矿10年来的应用情况和效果.实践证明,该工艺、装备运行稳定可靠,效益可观.     

尾砂胶结充填体试样早期强度与孔结构关联规律研究

本文为研究尾砂胶结充填体试样单轴抗压强度与其孔结构的关联规律,开展了不同类型胶结剂、不同浓度硫酸盐条件下共8组配比试验,并对养护龄期为28d的所有充填体试样进行了单轴抗压强度测试和压汞法孔结构测试(MIP),系统分析了尾砂胶结充填体试样早期强度和孔隙结构的关联规律,研究结果表明:(1)密封恒温养护条件下,不同配比的尾砂胶结充填体试样具有不同的单轴抗压强度、孔隙率和孔径分布;(2)尾砂胶结充填体试样的28d抗压强度与其孔隙率存在一定的线性相关规律,即在总体上表现出孔隙率越高强度越低的趋势;(3)尾砂胶结充填体试样中直径大于0.2μm的多害孔体积与其单轴抗压强度的线性相关性比孔隙率与其单轴抗压强度的线性相关性更为显著,说明试样强度的降低主要与多害孔体积增大有关,得了到尾砂胶结充填体试样充填体试样28d强度与多害孔总体积相关性方程。     

基于直剪试验的胶结充填体与岩石接触面力学特性研究

采场充填体与围岩接触面处的强度参数对研究采场充填体应力分布及其揭露稳定性具有重要意义。本文对全尾砂胶结充填体与花岗岩光滑面形成的充填体—岩石接触面试块进行了直剪力学试验研究,从充填体灰砂比（1:4、1:10和1:20）、养护龄期（7d和28d）及接触面法向应力（50kPa、100kPa和150kPa）、三个方面研究对比了接触面的剪切峰值强度和残余强度,探索了接触面的内摩擦角和黏聚力的相互关系。结果表明：充填体-岩石接触面的峰值剪切强度和残余剪切强度均随法向应力的提高而线性增加;接触面的峰值剪切强度随灰砂比、养护龄期的增加而显著提高,但接触面残余剪切强度随灰砂比和养护龄期的改变基本无敏感性;接触面的内摩擦角明显大于等配比和龄期充填体的内摩擦角,而接触面的黏聚力则小于等配比和龄期充填体的黏聚力,并得出了接触面内摩擦角和黏聚力分别与等配比和龄期充填体内摩擦角和黏聚力的线性相关换算关系。     

磷矿浮选超细全尾砂胶结充填的试验研究

磷矿浮选尾砂具有粒级细、含泥量高的特点,使用传统水泥胶凝材料难以固化且强度较低。结合昆明某磷矿地下充填开采实际,试验验证了采用高性能胶固料胶结浮选全尾砂充填的可行性。试验结果表明：采用高性能胶固料可以很好地解决超细浮选尾砂充填的固化强度问题,与添加碎石方案相比,直接充填成本能够降低一半。研究了灰砂比、料浆质量浓度、养护龄期等对充填体强度的影响,发现灰砂比和料浆质量浓度对强度的影响呈线性规律,养护龄期与强度的关系则可用Logistic函数描述。     

尾砂自流充填系统中立式砂仓的研究及应用现状

随着国家绿色发展理念导向政策的贯彻落实,绿色开采技术已成为矿山的创新主方向。充填采矿法具有安全、回采率高、对地表生态环境破坏较小等一系列不可替代的优点,越来越多的矿山开始建立充填系统实现充填采矿。立式砂仓作为尾砂自流充填系统的核心环节,具有装砂、储砂、放砂功能。其中,放砂尤其重要,放砂底流浓度和砂浆流量是影响充填效率与成本的重要因素。文章对立式砂仓的研究应用现状做了相关介绍,并根据现有研究成果对尾砂自流充填系统中立式砂仓放砂的研究方向进行了探讨。     

高盐卤矿山提高尾砂胶结充填体强度的研究

从分子结构层次研究了盐卤成分对尾砂胶结充填体的破坏机理及粉煤灰、硅灰提高高盐卤矿山尾砂胶结充填体强度的作用机理.通过正交试验,证明了掺用适量粉煤灰、硅灰,既可节约水泥、降低胶结充填成本,又能提高高盐卤矿山尾砂胶结充填体的力学性能和耐腐蚀性,对降减和消除高盐卤矿山尾砂胶结充填体的腐蚀、膨胀、崩解及后期强度下降具有理论意义和实用价值.     

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。     

基于超细粒级尾砂的水泥基充填复合材料性能研究

为提高超细粒级尾砂消纳量，降低充填成本，以尾砂替代部分水泥，研究尾砂取代率、粉煤灰掺量和偏高岭土掺量对复合充填材料流动性能、抗压强度、抗氯离子渗透能力、抗硫酸盐侵蚀性能及抗冻融性能的影响。研究结果表明：料浆流动度和抗压强度与尾砂取代率呈负相关，粉煤灰能够改善料浆流动性能，对充填体早期强度具有削弱作用，对后期强度的发展具有改善效果，当粉煤灰掺量为12%时，28 d和90 d抗压强度分别达最大值，为8.03 MPa和8.92 MPa;偏高岭土能够吸附自由水，加速水化反应进程，对料浆具有明显的增稠作用，促进C-S-H凝胶成核，改善充填体内部孔细结构，阻断氯离子传输通道，提高充填体力学性能和抗氯离子渗透性能；在硫酸盐和温度协同侵蚀作用下，充填体试块质量和抗压强度均呈先升高后降低的趋势，钙矾石和石膏的生成，增加了试块质量和抗压强度，但过量的钙矾石导致结构挤压膨胀，充填体出现损伤劣化；随着冻融循环次数的增多，充填体质量损失率和强度损失率逐渐增大，低温降低了水化反应速率，冰晶的膨胀作用，导致水化产物对骨料颗粒的黏结包裹作用减弱。     

全尾砂膏体充填在拉么锌矿的研究与应用

随着矿山持续发展,废石、尾砂等大量工业固体废料堆放地表,尾矿排放和处理仍然是金属矿山亟待解决的难题之一。文章阐述了全尾砂膏体充填的工艺特点,详细介绍了该工艺在拉么锌矿的研究与应用。拉么锌矿取得了全尾砂膏体充填技术的突破,成为了西南地区首家采用此新工艺的矿山,为今后全尾砂膏体充填技术的应用和推广提供了宝贵经验。     

戈壁砂和全尾砂充填骨料在金川矿山的应用研究

充填骨料是充填材料的重要组成部分,充填骨料的选择与应用直接影响充填采矿成本和采矿经济效益。戈壁砂和全尾砂在金川充填采矿中的应用,是降低金川充填采矿成本的重要途径之一。根据金川矿山充填系统和工艺参数,采用高浓度料浆和1∶4高灰砂比,开展了戈壁砂、全尾砂和棒磨砂的混合料配比试验。试验结果表明,作为充填骨料戈壁砂与棒磨砂不存在本质上差异,可以替代棒磨砂用于金川矿山充填法采矿。全尾砂与棒磨砂混合充填骨料的胶结充填体强度试验发现,当全尾砂掺量控制在30%以内,3 d充填体强度高于纯棒磨砂充填骨料,同时7 d和28 d充填体强度达到金川矿山充填体设计强度。该研究成果应用于金川矿山充填采矿生产,为戈壁砂和全尾砂的工业化应用奠定了基础。     

某金矿全尾砂-人工砂高浓度胶结充填料浆工作特性的试验研究

某金矿拟采用全尾砂-人工砂高浓度胶结充填。为了研究充填料浆的工作特性及相关因素的影响规律,采用配合比正交试验,以料浆浓度、水泥含量和人工砂/尾砂为变量,以单轴抗压强度、塌落度和扩散度为研究目标,开展了对充填料浆强度和流动性的研究。结果表明:料浆浓度和人工砂/尾砂分别对充填料浆的强度和流动性影响最大。在实验范围内,料浆浓度和水泥含量与抗压强度成正相关,料浆浓度增加1%,强度可提高0.05 MPa,水泥含量增加1%,强度可提高0.06 MPa,人工砂/尾砂为4.2时,抗压强度可提高0.07MPa;料浆浓度与流动性成负相关,水泥含量与流动性成正相关,人工砂/尾砂比值为4.2时,塌落度可提高1.78cm,扩散度可提高10.47cm。试验得出的最佳配合比为:料浆浓度76%,水泥含量10%,人工砂/尾砂为4.2。     

考虑加载速率效应的尾砂胶结充填体细观声发射特征研究

尾砂胶结充填体作为人工水泥基材料具有显著的加载速率效应,且充填体的变形破坏与声发射特性密切相关。为研究不同加载速率下充填体的细观声发射（AE）特征,本文对尾砂胶结充填体开展了一系列单轴抗压强度测试,确定了强度演化规律,借助颗粒流程序（PFC2D）从细观角度分析了充填体的裂纹演化和细观AE特征,结合能量守恒理论,探讨了充填体的加载速率效应。结果表明：1）充填体的单轴抗压强度与加载速率呈正相关,两者呈二次多项式函数关系。2）数值模拟结果显示,提高加载速率增加了充填体的起裂应力,提前了裂纹萌生的时间并增加了破坏后的总裂纹数,且随着加载速率提高,充填体的破坏模式逐渐由剪切破坏转变为拉剪混合破坏。3）细观AE事件-时间步曲线经历初始期、平静期、缓慢上升期、快速上升期和快速下降期,与试验获得AE特征高度一致。在峰值应力之前AE事件较少,AE事件密集带不明显,在峰值应力之后AE事件以及较大震级的AE事件迅速增加,形成相互贯通的AE密集带。4）边界能、应变能、耗散能与加载速率呈正相关关系,较高的加载速率对充填体裂纹萌生、扩展有一定的阻滞作用,促使试样的储能极限增加,进而改善了充填体的强度性能。然而,峰前较高的能量积累也将导致峰后阶段能量快速释放,对应的细观裂纹数量增加。研究结果可为充填体的加载速率效应和细观声发射特征研究提供参考依据。