充填体中全尾砂、江砂和水泥混合材料配比研究

针对某矿选厂的全尾砂硫含量较高,不利于充填体输送的问题,将江砂掺入胶结充填体的骨料中,并按不同的江砂与全尾砂比、灰砂比制备全尾砂、江砂和水泥的混合充填体料浆。通过全尾砂、江砂混合配比的可行性分析、单轴抗压强度试验、沉降性能与脱水性能分析,再结合该矿的充填能力与技术要求,最终确定最佳配比为:江砂与全尾砂比1∶4,灰砂比1∶8,料浆质量分数70%。     

不同含水率纯尾砂胶结充填体强度及损伤模型分析

以某金属矿山尾砂、水泥制备成的纯尾砂胶结充填体为研究对象,利用RMT-150C型液压伺服控制系统、传感器采集系统,通过单轴压缩方式进行不同含水率充填体试样变形破坏过程强度试验.试验结果表明:完全干燥状态的试样强度最大,不同含水率对充填体的强度具有明显影响,含水率越高,单轴抗压强度越低.在弹性阶段,水对充填体试样的弹性模量有很大的影响,干燥状态脆性较大,曲线斜率较大,而含水后出现明显软化;水的作用降低了粒间的黏聚力和摩擦力;单轴抗压强度与含水率的定量关系呈多项式下降.不同含水率充填体具有不同损伤特性,水对干燥充填体损伤发展有抑制作用,但含水充填体含水率的增加会促进损伤发展.     

充填体受压全程应力应变声发射特性研究

利用RMT-150C岩石力学试验系统与声发射监测系统对纯尾砂胶结充填体试件进行了无侧限单轴压缩实验,分析出充填体受压破坏的5个阶段,单轴抗压强度和到达极限强度的应变值,试件受压所能承受的最大应变。发现声发射活动由平静到活跃,最后又趋于平静的现象,在失稳破坏阶段声发射活动最为活跃,探究了声发射活跃的内在原因,同时分析了此阶段大能量事件产生的同时出现短期稳压状态的问题。结合应力应变研究了纯尾砂胶结充填体受压全过程的声发射特性。     

尾砂粒级组成对充填体强度特性影响的试验研究

分析了5种尾砂的粒级组成和级配关系,对包含尾砂粒级组成在内的3种强度影响因素进行正交试验。研究表明:对充填体强度影响的敏感性顺序为:灰砂比料浆质量分数尾砂粒级组成,但是在灰砂比相同的情况下,质量分数较低的B尾砂试块强度反而较大,因为B尾砂的级配关系最优;适量的细粒级尾砂有助于增加充填体强度,这是由于细粒级尾砂被水泥包裹后填充在大颗粒之间的空隙,促进了颗粒间的胶结,增加了试块的强度;但是当细粒级尾砂过多时导致胶结外膜的含水增多,阻碍了各种颗粒之间的胶结,降低了试块的强度,因此尾砂的粒级组成对充填体强度有明显的影响。     

选硫全尾砂胶结充填取得新成果

一种以选硫全尾砂作为矿山胶结充填骨料的新技术,日前在铜化集团新桥矿业公司取得突破性成果. 选硫尾砂以其含硫成份高,硫化矿物对胶结充填体破坏性强,特别是全尾砂又因综合粒度细,渗透性差,充填脱水难度大等原因,一直被国内外视为不良胶结充填骨料而很少开发利用.中南工业大学与新桥矿业公司组成联合技术攻关,通过在含硫高达10%左右的全尾砂中添加一定量添加剂(粉煤灰等)的胶结配比试验,发现添加剂不仅可替代部分水泥降低充填成本,而且还可有效阻止含硫矿物对胶充体的浸蚀作用.同时,粉煤灰的泌水率低,可大大缓解充填脱水难题,缩短充填体胶凝时间,提高胶充体强度.据实验室1∶6灰砂配比试验,28天充填体强度可达1.63MPa,90天可达2.0MPa以上,满足充填采矿的生产要求.该项成果的取得和应用, 不仅可使新桥矿实现充填骨料自给,降低井采充填成本,同时还为选硫尾砂的综合利用开辟了新途径. (吴大敏)     

超细全尾砂胶结充填体的强度特征分析

以中关铁矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶凝材料制作胶结充填体,采用单因素四水平试验设计,分析了全尾砂的物理化学性质,探讨了全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期之间的定量关系,并对其敏感程度进行了研究。研究结果表明：中关铁矿全尾砂中值粒径仅为14.2μm,碱度系数为2.31,活性系数为2.12,属于碱性超细全尾砂,级配良好、活性较高;全尾砂胶结充填体的强度随灰砂比的增加和料浆质量浓度的增加呈指数函数增长,随养护龄期的增加呈线性增长,拟合相关系数平均值分别为0.97、0.96和0.92;充填体强度对养护龄期的敏感程度最高,灰砂比次之,料浆质量浓度最小。     

金岭铁矿全尾砂新型胶凝材料开发研究

对金岭铁矿全尾砂的物理特性和化学特性展开研究,揭示全尾砂充填材料的物理性质、颗粒级配、含泥量以及化学成分对充填膏体强度特性的影响,并展开了全尾砂充填体的强度研究。在一定的灰砂比及膏体浓度下,分析胶凝材料各因素对充填膏体强度的影响,并通过DPS数据处理软件对适用于金岭铁矿的全尾砂充填材料的激发剂配方进行优化决策,得出最优配方。试验表明,采用最优配方的新型胶凝材料,全尾砂充填体强度是32.5号水泥全尾砂充填体强度的2倍。该材料不仅全尾砂充填体强度高,而且成本低,完全可以替代水泥应用于全尾砂胶结充填。     

新技术 新成果

选硫全尾砂胶结充填取得新成果　　一种以选硫全尾砂作为矿山胶结充填骨料的新技术 ,日前在铜化集团新桥矿业公司取得突破性成果。选硫尾砂以其含硫成份高 ,硫化矿物对胶结充填体破坏性强 ,特别是全尾砂又因综合粒度细 ,渗透性差 ,充填脱水难度大等原因 ,一直被国内外视为不良胶结充填骨料而很少开发利用。中南工业大学与新桥矿业公司组成联合技术攻关 ,通过在含硫高达 10 %左右的全尾砂中添加一定量添加剂 (粉煤灰等 )的胶结配比试验 ,发现添加剂不仅可替代部分水泥降低充填成本 ,而且还可有效阻止含硫矿物对胶充体的浸蚀作用。同时 ,粉煤…     

萘系减水剂对不同种类尾砂充填材料性能的影响

根据焦家金矿现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料,对比两种尾砂配制成的尾砂充填材料性能的优异,并且研究不同掺量下萘系高效减水剂对尾砂胶结充填料浆沉降速率、泌水率、流动性及充填体强度的影响.结果表明,与粗尾砂相比,全尾砂作为充填集料制成的全尾砂充填料浆具有更优的流动性能和悬浮性能,不易在管道内发生堵塞,且形成的充填体强度较高.萘系减水剂的加入可以降低尾砂充填料浆的沉降速率,改善浆体悬浮性,明显的增加料浆的流动性能,并且提高硬化后充填体的强度.在萘系减水剂掺量为0.3％时,全尾砂充填材料的各项性能均达到最优值.     

高浓度全尾砂胶结充填体强度规律分析

以某矿山铅锌全尾砂作为研究对象,进行高浓度全尾砂胶结充填体强度规律分析,分别对质量浓度为72％、74％、76％、78％、80％和灰砂比为1:4、1:8、1:12、1:16料浆试块的7 d,28 d,56 d单轴抗压强度进行非线性回归分析.综合对比实验分析结果:灰砂比同充填体强度遵循二次函数关系,质量浓度、龄期同充填体强度均遵循指数函数关系;灰砂比越大,龄期的增加对充填体强度增加影响越大;灰砂比越小,充填体强度随质量浓度的增加越缓慢;所得回归模型能较好的反应充填体强度同各因素间的规律.     

硫化物氧化对充填体长期强度的影响

尾砂胶结充填体的长期强度与所用尾砂中硫化物的活性有关.有色金属矿选矿产生的尾砂中一般均含有较高的硫化物,硫化物与空气和水接触后会发生氧化反应生成硫酸盐,从内部形成对充填体的硫酸盐侵蚀.当胶结充填体具有较高的饱和度时,尾砂中的硫化物氧化反应受到一定程度的抑制,充填体长期强度的衰减可能会有一定程度的减轻.     

基于声发射不同骨料含量胶结充填体损伤过程试验研究

利用RMT-150C型岩石力学测试系统与PCI-2声发射仪,对纯尾砂、骨料质量分数20%及40%三种胶结充填体试样进行单轴压缩破坏声发射监测试验,研究了3种不同骨料含量胶结充填体力学特性以及基于累计声发射事件率的损伤演化特征。试验结果表明:含骨料试样破坏脆性特征更加明显,同时骨料含量的变化在一定程度上影响了胶结充填体承载损伤演化速度,对其承载能力有较大影响;纯尾砂试样与含40%骨料试样在峰值应力前不同阶段均出现不同幅度的声发射活跃现象,可作为矿山充填体声发射监测破坏预警的前兆信息;适量骨料的加入可起到提升充填性能的作用,但声发射事件率作为预警前兆信息则可能失效。     

尾矿膏体胶结充填料的微观结构和力学性能研究

以低含硫量尾矿(含硫量约为0.49wt％)为主要成分,同时添加粘结剂(普通硅酸盐水泥)和絮凝剂(聚合氯化铝)制备尾矿膏体胶结充填料,并通过淋滤实验确定了粘结剂和絮凝剂配比.采用XRD、SEM-EDS、BET等分析方法,对膏体胶结充填料的微观结构和力学性能进行了深入研究.结果表明,絮凝剂的添加不仅大大地降低了粘结剂的添加量,而且改善了充填料的力学性能和耐水性.随着粘结剂和絮凝剂添加量的增加,尾矿膏体胶结充填料的比表面积逐渐增大,无侧限抗压强度也随之增大.养护龄期为28 d时,絮凝剂添加量为100 g/L的尾矿膏体胶结充填料的强度均达到2 MPa以上,能够达到满足矿山采空区回填要求.     

胶结充填体受压性能的非均质细观损伤研究

基于细观力学,以灰砂比1∶8、料浆质量分数70%的尾砂胶结充填体为研究对象,建立满足Weibull统计分布规律的细观损伤演化方程和细观损伤本构方程,分析了不同均质度条件下的应力-应变曲线,并与实验曲线进行了比较。结合细观尺度破坏的数值计算,研究了胶结充填体细观损伤破坏机制。研究结果表明:建立的细观力学模型能够揭示充填体单轴条件下细观破坏机制;尾砂胶结充填体是一种低均质度的多项介质材料,峰值应力前具有明显的非线性特征,峰后残余应力具有持续降低特性;充填体的破坏是由细观单元损伤破坏导致的。     

某铜矿全尾砂胶结充填料配比实验研究

某地下矿山现行充填配比下,胶结充填体力学参数无法满足工艺要求。采用正交试验方法对全尾砂胶结料浆的坍落度、充填体试件养护28d和90d的力学参数进行研究。在此基础上,借助MATLAB软件进行多元非线性回归分析,建立各力学参数预测模型。根据预测公式及矿山实际充填要求,寻优后得出水泥用量14.3%、料浆质量分数76%时,胶结充填体的单轴抗压强度、弹性模量、内聚力分别为1.518 MPa、0.246GPa、0.618 MPa,此为最优充填料配比。     

矸石固体充填材料胶结性能的实验研究

通过对矸石粉煤灰、矸石黄土作为固体充填材料的胶结性能的实验研究,分析矸石粉煤灰、矸石黄土充填体强度性能,并以水泥作为胶结材料,重点分析了水泥对矸石黄土固体充填材料的强度影响。实验结果表明,以矸石黄土进行固体充填,充填体强度高于矸石粉煤灰充填体;在矸石黄土固体充填材料中加入水泥,并随着掺量的增加,充填体强度特别是早期强度得到大幅度提高,且可缩短充填采煤周期,降低生产成本。     

新桥矿业公司全尾砂胶结充填系统改造进入实施阶段

正由新桥矿业公司全尾砂胶结充填系统改造项目正式进入工程实施阶段,此次改造分两个阶段进行:一是全尾砂充填系统局部工艺优化改造;二是全尾砂特性的胶凝材料的研制与应用。该公司全尾砂胶结充填系统自2012年7月建成以来,由于种种原因,运行并不太顺畅,为了进一步提高充填体的强度,实现浮选硫后尾矿的循环再     

新型尾砂胶结材料的实验研究

对矿渣活性激发机理进行研究分析,通过对比实验,研究了石膏和熟料在碱性外加剂的作用下,对矿渣活性激发的规律,从而研制出一种新型的尾砂胶结材料,并在同等条件下与P.O42.5和P.S.A32.5水泥进行强度对比。实验结果表明,在5%的碱性外加剂作用下,当石膏含量为20%,熟料含量为15%时,可以最大程度的激发矿渣活性,新型尾砂胶结材料实验强度可达到水泥强度的10倍以上,大大降低充填采矿成本,提高充填体强度,对矿山充填开采的发展起到重要推动作用。     

块石胶结充填体力学与声发射特性研究

借助块石胶结充填体单轴抗压声发射试验,分析试验得到的物理力学参数、声发射参数特征曲线间的关系,得到单轴抗压下充填体力学性能和声发射特性。试验结果表明:块石胶结充填体试件在峰值破坏后至完全破坏阶段呈现出塑-弹-塑性特性;试件在AB区段弹性波释放微弱,BC区段声发射振铃计数缓慢增加但无高能事件产生,表明主要发生弹性变形;CD区段出现较多高能量信号,表明此时试件已经接近破坏的峰值;DE区段高能量信号连续出现并且到达峰值,表明试件完全破坏并失去承载能力。     

基于子集模拟法的空场嗣后胶结体可靠度分析

通过对空场嗣后充填法中胶结充填体进行力学分析,考虑各不确定参数对胶结充填体强度的影响,提出基于子集模拟法的可靠度方法计算在可靠概率下的胶结充填体强度,为计算空场嗣后胶结充填体强度提供了一种新的方法。以大红山铜矿充填体为例进行了基于可靠度的强度分析,结果表明设计强度可达到安全回采的要求。