充填体主动接顶膨胀材料性能试验研究

充填接顶是充填采矿工艺的重要工序,其效果关系到矿石回采安全性及回收率。为解决目前充填采场接顶率低的难题,本文提出了充填体主动接顶技术。经试验研究,在充填料浆中添加与其相匹配的自膨胀材料,利用其自膨胀功能使充填体体积增大,可实现采场充填体主动膨胀接顶。通过开展自膨胀充填料浆的流动性能和自膨胀充填体的强度试验,并借助扫描电镜(SEM)分析充填体的微观结构,确定了广东某铅锌矿充填接顶的技术参数,在充填料浆浓度为73%、灰砂比为1∶4、膨胀材料添加量为3%时,充填体体积膨胀率为22%～23%,充填体强度约2.0MPa,满足接顶充填工艺要求。     

矿山新型高水膨胀胶结充填材料性能探究

国内矿山充填材料目前多选用水泥作为胶凝剂,存在着强度较低、成本高昂的缺点。对新型高水膨胀胶结充填材料的性能进行研究,分析了水灰比、充填尾砂浓度和龄期对充填体强度的影响。结果表明,在辅料添加10%、充填尾砂浓度55%时,充填体28 d龄期强度可达2.23 MPa。新型高水膨胀胶结充填材料可通过粒度、水灰比、温度来调节凝结时间,在SEM观测结果的基础上,查明了抗压强度和抗碳化能力受龄期和含水量的影响。新型高水膨胀胶结充填材料不仅能满足充填要求,还能节约充填成本,具有很大的应用空间。     

高官营铁矿高强度新型胶凝材料研究

针对高官营铁矿超细全尾砂,以唐山周边地区的水泥、石灰、脱硫石膏和矿渣为原料,开展了替代水泥的高强度低成本新型充填胶凝材料研究。采用正交试验设计进行了水泥、石灰和脱硫石膏胶凝材料胶结体强度试验。极差分析显示,新型胶凝材料胶结充填体7 d强度影响因素重要程度排序为水泥、石灰、脱硫石膏。充填体7 d强度优化配方为水泥3.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为2.79 MPa,约为32.5R水泥的5.3倍。胶结充填体28 d强度影响权重与7 d强度影响权重相反,28 d强度优化配方为水泥4.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为5.04 MPa,约为32.5R水泥的4.5倍。通过SEM电镜分析得出,新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,胶结充填体强度的提高是这两种水化产物不断形成与发育的结果。砂浆流变特性试验说明,砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填料浆达到了宾汉体流体状态,适合进行料浆管道输送。现场工业试验表明：胶砂比为1∶5、砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填体28 d强度为4.91 MPa,满足充填进路下部充填体28 d强度大于4 MPa的设计要求,与室内试验结果的误差为2.6%,说明室内试验得到的测试数据可靠度较高,并且在强度性能和接顶率方面较32.5R水泥效果更佳,为矿山进行安全高效充填作业提供了有力保障。     

高官营铁矿高强度新型胶凝材料研究

针对高官营铁矿超细全尾砂,以唐山周边地区的水泥、石灰、脱硫石膏和矿渣为原料,开展了替代水泥的高强度低成本新型充填胶凝材料研究。采用正交试验设计进行了水泥、石灰和脱硫石膏胶凝材料胶结体强度试验。极差分析显示,新型胶凝材料胶结充填体7 d强度影响因素重要程度排序为水泥、石灰、脱硫石膏。充填体7 d强度优化配方为水泥3.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为2.79 MPa,约为32.5R水泥的5.3倍。胶结充填体28 d强度影响权重与7 d强度影响权重相反,28 d强度优化配方为水泥4.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为5.04 MPa,约为32.5R水泥的4.5倍。通过SEM电镜分析得出,新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C—S—H凝胶,胶结充填体强度的提高是这两种水化产物不断形成与发育的结果。砂浆流变特性试验说明,砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填料浆达到了宾汉体流体状态,适合进行料浆管道输送。现场工业试验表明：胶砂比为1∶5、砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填体28 d强度为4.91 MPa,满足充填进路下部充填体28 d强度大于4 MPa的设计要求,与室内试验结果的误差为2.6%,说明室内试验得到的测试数据可靠度较高,并且在强度性能和接顶率方面较32.5R水泥效果更佳,为矿山进行安全高效充填作业提供了有力保障。     

全尾砂充填新型胶凝材料在铜山铜矿的应用研究

根据铜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。在研究全尾砂基本物理力学性质的基础上,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:新型胶凝材料不仅成本低于水泥,而且胶结强度高,在灰砂比1:8、浓度68%、28 d养护龄期的条件下,新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块抗压强度的8.2倍。因此,推荐充填料浆浓度68%～70%,新型胶凝材料与全尾砂比为1:8进行工业充填试验。采场充填体现场钻孔取样表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.85 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求。     

废石尾砂胶结充填体强度性能及物料配比参数试验研究

某矿地处高原,当地水泥成本高,若采用全尾砂进行充填,充填体强度偏低,充填成本较高。废石尾砂胶结充填可以降低水泥单耗,为矿山充填方案选择提供了技术思路。本文通过充填配比试验研究了废石尾砂胶结充填体强度性能,确定了废石尾砂胶结充填物料配比参数,为充填方案论证提供了依据。通过试验可知,相同水泥单耗情况下,废石尾砂胶结充填体强度显著高于全尾砂胶结充填体,60%~65%的尾砂浆浓度、50%的废石添加量可使废石胶结充填具有较优的强度性能及流变性能。     

安庆铜矿分级尾砂胶凝材料配比试验及应用研究

根据安庆铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了分级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。结果表明:在灰砂比为1∶10、质量浓度为70%、28 d养护龄期的条件下,新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的1.9倍。通过数值模拟方法,计算典型一步骤采场充填体的实际强度需求为1.525 MPa,并在此基础上推荐充填浓度不低于70%,新型胶凝材料与分级尾砂比为1∶10进行工业充填试验。采场充填体现场取样测试结果表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.01 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求,胶凝材料用量降低了21.8%,从而节约了充填成本。     

废石尾砂胶结充填体强度性能及物料配比参数试验研究（增刊）

某矿地处高原,当地水泥成本高,若采用全尾砂进行充填,充填体强度偏低,充填成本较高。废石尾砂胶结充填可以降低水泥单耗,为矿山充填方案选择提供了技术思路。本文通过充填配比试验研究了废石尾砂胶结充填体强度性能,确定了废石尾砂胶结充填物料配比参数,为充填方案论证提供了依据。通过试验可知,相同水泥单耗情况下,废石尾砂胶结充填体强度显著高于全尾砂胶结充填体,60%~65%的尾砂浆浓度、50%的废石添加量可使废石胶结充填具有较优的强度性能及流变性能。     

膨胀性全尾砂充填材料性能试验研究

为提高大规模采场充填料浆自膨胀充填接顶质量,以马城铁矿充填开采为背景,采用物理试验的方法开展膨胀性全尾砂充填材料的膨胀性能、流动性能和强度特征的系统研究.结果表明:马城铁矿自膨胀材料中铝粉与生石灰的合力配比为1:120,自膨胀材料的适宜添加比例为3％,全尾砂充填体膨胀率随充填浓度的增加略有降低,随着灰砂比的增大先增大后...     

固体充填胶结沿空留巷巷帮支护体优化设计

为提高固体充填胶结沿空留巷的效果,以唐口矿9301充填工作面为工程背景,对固体充填胶结沿空留巷巷帮支护体进行优化设计研究。通过对巷帮胶结充填材料的泌水率、强度等性能进行试验,分析了充填料浆的基本特性与胶结充填材料配比之间的内在联系与规律,最终确定了唐口矿巷帮胶结充填材料的配比。通过在唐口煤矿9301充填工作面进行工业性试验表明,优化设计的巷帮胶结充填体具有快凝早强,接顶良好的特点,沿空巷道变形量得到了有效控制。     

山东某金矿细粒尾矿胶结性能试验

为了解决山东某金矿细粒级尾矿难处理、难利用的问题,采用单因素试验对新型胶固粉的配比、尾矿浓度和灰砂比进行了研究。通过对胶结充填体的强度分析,得出了自制新型胶固粉最佳配比为60∶30∶10(矿渣∶熟料∶脱硫石膏)。使用自制新型胶固粉,在尾矿浓度为72%、灰砂比为1∶10时,28 d胶结充填体抗压强度为5.30 MPa,满足下向进路充填采矿法假顶28 d强度(≥4 MPa)的要求;在灰砂比为1∶20的条件下,28 d胶结充填体抗压强度为1.82 MPa,可以满足上向充填采矿法和下向进路充填采矿法假顶以外的充填体28 d强度(≥1 MPa)的要求。相同浓度、相同灰砂比条件下,采用自制新型胶固粉的胶结充填体抗压强度高于42.5普通硅酸盐水泥184%,成本较42.5普通硅酸盐水泥降低28.8%,效果效益显著。     

接顶率对充填体稳定性的影响研究

为了研究充填接顶率对充填体稳定性的影响,运用MIDAS有限元软件建立了不同接顶率下胶结充填矿柱稳定性分析模型。在研究影响充填接顶率主要因素的基础上,得到充填次数与充填接顶率的关系方程。采用MIDAS软件创建了11个不同接顶率的矿岩及充填体模型,通过分析不同充填接顶率时胶结充填体的受力状况,对胶结充填体安全稳定性进行综合评价,从而得到较合理的充填接顶率。将该研究成果运用于某多金属矿山,当一步采场充填接顶率为72.6%时,充填次数少、充填成本低且能保证采矿作业的安全性。该研究为其他类似矿山科学合理地提高充填接顶率提供了一种全新的指导方向。     

外加剂对新型全尾砂充填胶凝材料强度影响研究

在全尾砂新型充填胶凝材料中添加少量的外加剂,可以改善充填料浆的流动性,提高充填体抗压强度,延长凝结时间,从而满足全尾砂胶结充填体强度和管道输送特性要求。结合司家营南区铁矿全尾砂充填材料和新型充填胶凝材料,采用正交试验、优化模型和验证试验,进行了萘系和氨基磺酸减水剂等外加剂对充填胶凝材料性能的影响研究。研究结果表明,在全尾砂新型充填胶凝材料中添加0.3%的氨基磺酸盐减水剂效果最好、性价比最高,从而为司家营南区铁矿充填使用全尾砂新型充填材料提供了理论基础。     

矿山胶结充填胶凝材料最佳添加量优化研究

采用胶结充填采矿法时,充填成本直接影响着采矿成本,而胶凝材料添加量对充填成本起到至关重要的作用。在保证充填体强度的前提下,优化胶结充填中胶凝材料的添加量,能够降低充填成本。本文通过测定不同配比参数条件下的充填料浆流动性能,确定了最佳的充填料浆输送浓度,并在此浓度基础上开展了多组不同配比条件下的充填体强度试验,最终根据强度试验结果优化选取了最佳水泥添加量,将充填料浆中胶凝材料单耗由原先的348kg/m~3和191kg/m~3降为247kg/m~3和156kg/m~3,分别降低了29%和14%。据此计算每年可为矿山节约充填成本约800万元。     

矿山充填膨胀材料及其性能研究

针对自主研发的具有膨胀性及高固水的新型充填材料,分析膨胀及固化机理,并通过固水及膨胀性试验表明其最大水固比可达3∶1、充填体体积最大膨胀率为50.02%,开展充填体强度试验,结果表明:其最大单轴抗压强度可达到9.73MPa,同时采用最小二乘法拟合单轴抗压强度与抗折强度、抗拉强度的关系式;采用SEM对充填体进行微观结构分析,揭示了充胶结膨胀填体强度增长规律。     

早强剂对固结粉胶凝材料混合骨料充填体强度的影响

为实现废石和固结粉胶凝材料在金川矿区充填采矿中的应用,首先开展了不同配比废石—棒磨砂混合骨料粒径级配分析,获得废石与棒磨砂配比为4∶6混合骨料的堆积密实度为0.635和泰波幂指数n为 0.591;然后,针对废石含量为10%~50%的混合骨料,分别开展了添加和不添加早强剂的固结粉胶结充填体强度试验。结果表明：充填体强度随着废石含量增加呈现先提高后降低趋势。当废石含量为40%,料浆浓度为 79%~81%时,不添加早强剂的固结粉胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.23、3.79、5.98 MPa,其早期强度低于矿山设计强度;添加早强剂时,胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.55、3.34、6.46 MPa, 满足金川矿区下向分层进路胶结充填采矿作业对胶结充填体强度的要求。由此确定,胶砂比1∶5、废石∶棒磨砂4∶6、浓度79%~81%、添加1%早强剂的固结粉胶凝材料混合骨料可在金川矿区推广应用。     

山东某金矿细粒尾矿胶结性能试验#br#

为了解决山东某金矿细粒级尾矿难处理、难利用的问题,采用单因素试验对新型胶固粉的配比、尾矿浓度和灰砂比进行了研究。通过对胶结充填体的强度分析,得出了自制新型胶固粉最佳配比为60∶30∶10（矿渣∶熟料∶脱硫石膏）。使用自制新型胶固粉,在尾矿浓度为72%、灰砂比为1∶10时,28 d胶结充填体抗压强度为5.30 MPa,满足下向进路充填采矿法假顶28 d强度（≥4 MPa）的要求;在灰砂比为1∶20的条件下,28 d胶结充填体抗压强度为1.82 MPa,可以满足上向充填采矿法和下向进路充填采矿法假顶以外的充填体28 d强度（≥1 MPa）的要求。相同浓度、相同灰砂比条件下,采用自制新型胶固粉的胶结充填体抗压强度高于42.5普通硅酸盐水泥184%,成本较42.5普通硅酸盐水泥降低28.8%,效果效益显著。     

利用脱硫灰渣和粉煤灰开发充填胶凝材料及在金川矿山应用

为了降低充填采矿成本,在固结粉胶凝材料开发的基础上,本文利用脱硫灰渣和粉煤灰废弃物资源,开发棒磨砂粗骨料充填胶凝材料。首先对棒磨砂骨料进行粒径级配分析。分析结果表明:棒磨砂含泥量(-75μm)小于8%,满足棒磨砂骨料规定的含泥量,但+3.2 mm颗粒粒度含量大于3%,粗颗粒含量较多;然后开展料浆浓度78%,胶砂比1:4棒磨砂胶结充填体强度正交试验,由此获得胶凝材料配方为:生石灰3%、脱硫灰渣18%、粉煤灰15%、芒硝5%、NaOH1.5%、矿渣微粉57.5%,其胶结充填体3 d、7 d、28 d强度分别达到1.57 MPa、3.64 MPa、7.12 MPa,满足胶结充填体强度要求。研究结果显示,芒硝和NaOH对胶结充填体早强作用明显,但芒硝对后期强度增长不利,而NaOH对后期强度影响不显著。在物料协同作用下,粉煤灰和脱硫灰渣对充填体早期强度增长不利,脱硫灰渣有助于充填体后期强度增长;粉煤灰对28d强度影响呈现下降趋势;同时粉煤灰有助于提高充填接顶率。该充填胶凝材料已经在金川龙首矿应用,由此获得显著的经济效益和环保效益。     

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。     

全尾砂新型胶凝材料激发剂配比试验与综合决策

抽样检测结果表明,金川选厂全尾砂为中性材料,没有胶结活性,其物理化学性质可满足金川矿山充填材料的选型条件,可用于矿山充填。选取金昌铁厂水淬矿渣为主要原料,石灰加脱硫灰渣为复合激发剂,添加少量芒硝和NaOH制成全尾砂新型胶凝材料,进行了胶砂比为1∶4和料浆浓度为78%的胶砂充填体强度试验。试验采用设计4因素3水平的正交试验,并通过人工神经网络建模分析对全尾砂充填材料的激发剂配方进行预测研究,综合分析生石灰、脱硫灰渣及其他添加量对全尾砂新型胶凝材料充填体强度的影响,从而获得了制备全尾砂新型胶凝材料充填体强度的最优配合比。