高速公路下伏采空区充填治理研究

为了解决高速公路下伏采空区安全稳定问题,采用粉煤灰泡沫混凝土进行充填治理.通过室内试验研究不同配比粉煤灰泡沫混凝土充填材料特性,并运用数值模拟手段针对实际工程进行充填治理研究.研究结果表明:粉煤灰泡沫混凝土充填体具有质轻、多孔、吸收变形能力强等特点,能够满足一般采空区充填强度要求;在满足充填体强度要求前提下,随着泡沫及粉煤灰掺入量的增加,能够得到同质量下普通混凝土体积3～7倍以上的充填体,说明该充填体利用率较高;该充填材料峰后强度较高、延性好,适合高速公路下伏采空区充填治理;经过实际工程数值计算检验,该充填体材料对于高速公路减沉效果明显,对于特定工程选择合适配比能够更加节约充填治理成本.     

井下充填材料优化配比研究

建筑物下胶结材料充填开采煤炭技术是提高煤炭回采率、保护地表、消除或减少建筑物搬迁的绿色采矿新技术,同时也是实现可持续发展和缓解我国煤炭资源形势的有效途径。本文结合通化矿务局八宝立井具体实例,针对本地的活化剂、外加剂以及粉煤灰的特性,选择了一种优化胶结充填材料配比的实验方法,通过正交重复实验,确定充填材料最佳配比,提高全充填采煤技术实用性。     

司家营铁矿嗣后充填全尾砂胶凝材料激发剂配比优化决策

在探索试验和净浆试验的基础上,针对司家营矿山嗣后充填开采条件以及全尾砂物化特性,开展了大量的全尾砂新型充填胶凝材料激发剂配比试验研究。在此基础上,利用DPS数据分析系统对试验数据进行统计分析和配比优化,由此建立了新型充填胶凝材料的胶砂充填体强度与激发剂配比之间的函数关系,揭示了胶结充填体强度与激发剂材料掺量的变化规律,确定了满足司家营铁矿阶段嗣后充填法开采充填体强度要求的新型胶凝材料激发剂最优配方,为司家营铁矿安全、高效和环保充填法开采,提供了低成本和高强度的新型充填胶凝材料,也为大型贫铁矿的充填法开采探索出一条途径。     

铁路下伏采空区注浆材料配比试验研究

铁路沿线下伏采空区严重威胁铁路运输安全,可采用注浆充填法进行处置.对于注浆法充填采空区,注浆材料选择至关重要,需根据采空区特征合理确定注浆材料和浆液配比.本文通过不同注浆材料配比试验研究,确定了合理的注浆材料和浆液配比.研究结果表明,冒落采空区选择水泥粉煤灰浆液作为注浆材料,配合比以水固比1∶1.2、固相比2∶8,水玻璃掺量3％最佳;空化区选择水泥、粉煤灰、砂和细石混合浆液作为注浆材料,建议选取水胶比0.5,砂率0.38～0.42方案配置;当采空区形式介于有冒落采空区和空化区之间时,可根据实际情况,在水泥粉煤灰浆液中加少量中粗砂,形成水泥粉煤灰砂浆,其配合比以水胶比0.98、胶砂比0.5、水玻璃掺量3％最佳.     

废石-石粉混合骨料固结粉胶凝材料充填体强度试验研究

为了降低金川镍矿下向分层胶结充填的采矿成本,应用固结粉新型胶凝材料和废石粗骨料进行充填法采矿。针对废石粗骨料充填料浆存在的分层离析问题,以石粉作为细骨料,开展废石-石粉混合骨料的胶结充填体强度试验。首先,开展废石-石粉不同配比混合骨料的粒径级配分析;然后,针对不同石粉掺量,开展了混合骨料固结粉胶结充填体强度正交试验。通过对试验结果进行极差分析和二次多项式逐步回归分析,获得的充填料浆优化配比为:石粉质量分数30%、固结粉体积质量3 100kg/m~3、料浆质量分数80%;最后,对充填料浆优化配比进行验证试验。试验结果表明,废石-石粉混合骨料固结粉胶结充填体3d、7d、28d强度分别达到1.68MPa、3.06MPa、7.80MPa,满足该矿下向分层进路胶结充填强度要求,已在该矿山成功应用,获得了显著的经济、社会与环保效益。     

基于某尾矿的全尾砂充填材料实验研究

位于甘肃省境内的某尾矿拟建充填系统,为此进行全尾砂和水泥的胶结充填材料实验研究,为充填系统设计提供技术数据。重点介绍了全尾砂充填材料物理化学性质实验和强度实验情况及结果,并给出充填料配比方案。     

鞍钢全尾砂充填胶凝材料配方正交试验研究

通过对鞍钢水淬矿渣进行化学分析,得到其质量系数为1.797,且矿渣质量好。以水泥熟料、脱硫石膏和工业芒硝为复合盐基激发剂,以鞍钢水淬矿渣微粉为主要胶凝活性材料,开展充填胶凝材料配方的优化正交试验。试验结果表明,对28d养护龄期充填体抗压强度影响程度从大到小的顺序是:水泥熟料、工业芒硝、脱硫石膏。通过激发剂掺量配比优化试验和极差及影响分析、试验验证,得到的全尾砂胶凝材料配方的最优配比是:脱硫石膏11%、水泥熟料4%、工业芒硝1%、矿渣微粉84%;验证试验得到其胶结充填体28d强度为3.68 MPa,为水泥胶结强度的1.58倍。     

金川矿磷石膏基早强型充填胶凝材料配方试验

针对金川矿区附近瓮福化工厂排放出的大量磷石膏废弃物,开展以磷石膏为主要激发剂材料的早强型充填胶凝材料研究。首先开展早强充填胶凝材料激发剂配方的正交试验,并以试验数据作为学习样本,建立神经网络模型进行训练,由此获得了胶结充填体强度与激发剂配方关系的隐含知识。在此基础上,进行不同配比的充填体强度预测;然后,利用预测结果建立激发剂配方的优化模型并求解,最后获得了早强胶凝材料最优配比:生石灰磷石膏、NaOH、芒硝和矿渣微粉的掺量分别为5%、30%、3%、2.5%和59.5%。相应3d、7d和28d胶结充填体强度达到2.05 MPa、3.42 MPa和7.87 MPa,满足金川矿下向分层充填法采矿对充填胶凝材料的早强要求。与矿用32.5R早强型水泥胶凝材料相比,开发的磷石膏基早强充填胶凝材料成本低,替代水泥用于金川充填法采矿,可降低充填胶凝材料50%以上的成本。     

基于BP神经网络模型充填体粉煤灰基胶凝材料早强激发剂优化研究

为了降低充填采矿成本,金川矿利用生石灰、脱硫灰渣、粉煤灰、酒钢渣粉等废弃物,开发了适用于戈壁集料的低成本粉煤灰基胶凝材料。但该种胶凝材料不能满足下向分层胶结充填法采矿对胶结充填体早期强度要求,为此,本文开展胶凝材料早强复合激发剂研究。首先,选择促凝剂、芒硝、亚硫酸钠、萘系,开展复合激发剂配方正交试验;然后,利用正交试验结果作为训练样本,建立BP神经网络模型,进行不同配比复合激发剂的胶凝材料早期强度预测与迭代优化;最后,采用DPS和MATLAB建立优化模型进行求解,获得复合激发剂优化配比。研究结果表明,促凝剂和萘系掺量为0%,芒硝掺量为1.73%,亚硫酸钠掺量为1.1%时,早强复合激发剂成本为11.5元/m3,胶结充填体3d和7d强度分别达到0.51MPa和1.51MPa,这种强度满足金川龙首矿局部矿块下向分层胶结充填对早期强度的要求。     

废石胶结充填物料优化配比的工业试验

瓮福磷矿在缓倾斜中厚矿体无废充填法安全开采技术研究项目的工业试验中,对充填物料的配比进行了抗压强度、塌落度、质量分数与灰砂比等探索性试验。试验结果证明废石胶结充填的各种经济技术指标基本可行,随着下一步废石物料级配的改进,胶凝材料的使用还将减少,相关的经济技术指标有进一步改善的空间。     

磷石膏充填材料及其配比试验研究

对贵州开磷集团沙坝土矿在采用充填法工艺中,以磷石膏为充填骨料,黄泥、粘土、红页岩等物质作为充填辅料替代水泥的可行性进行了试验.试验得出了各充填材料的最佳配比,从而达到降低生产成本,提高企业经济效益的目的.     

河北某矿山高浓度胶结充填料配比试验研究

针对河北某矿山面临的开采安全、资源回收等问题,选择充填采矿法进行高浓度胶结充填料配比试验研究。结果表明,利用矿山现有风化砂、水泥、水等可制备出满足设计要求的高浓度胶结充填料。该充填工艺经济环保,为矿山实现绿色生产和可持续发展提供了技术支撑。     

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。     

添加剂对高掺量粉煤灰浆液特性的影响

为了尽量减小采空区发火的概率,针对粉煤灰水泥固化材料不能完全有效地接顶,会在充填堵漏材料上部与顶板之间产生漏风裂隙的问题,以粉煤灰为基料,骨料、减水剂、早强剂、稳泡剂为添加剂开发研制了无机固化膨胀充填材料,研究了激发剂、稳泡剂、发泡剂对材料的影响,确定各组分的最佳配比。实验结果为防灭火充填材料研究提供了理论依据。     

某磷矿废石胶结充填系统设计

根据某磷矿深部延伸面临安全、生态、资源回收等问题,结合目前矿山充填技术发展,设计了一套在经济、工艺上均可行的废石胶结充填系统,简要介绍了充填材料选用、配比、工艺流程以及工艺设备选型等。     

长壁工作面条件下超高水充填技术研究——以四川某磷矿为例

为了解决缓倾斜、薄至中厚磷矿体开采技术难题，将在煤矿中应用相对成熟的超高水充填开采技术运用到磷矿开采中，并对此进行了可行性论证。以四川某磷矿为研究对象，利用室内单轴、直剪试验测定超高水材料充填体在不同水灰比(5∶1、6∶1、7∶1)及各龄期下的物理力学参数，运用FLAC^3D有限元数值模拟软件建立采场模型，模拟分析了不同水灰比下超高水材料充填体的覆岩承载效果，研究结果表明：超高水材料充填体在养护7 d时可达到最终强度的80%;在养护28 d内，各配比下的充填体强度呈对数曲线上升，直至达到最终强度；当预留矿柱间距为4 m时，3种配比充填方案均能有效提高采场稳定性。     

棒磨砂-河砂-粉煤灰混合充填料配比试验研究

充填料浆配比对充填体强度和砂浆输送特性产生显著影响。针对金川矿山棒磨砂供应严重不足,开展了棒磨砂、棒磨砂+河砂和棒磨砂+河砂+粉煤灰三种充填材料添加相同水泥的充填体强度、砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率的试验研究。结果显示,2:8的河砂+棒磨砂混合充填料与单一棒磨砂充填体强度相当,砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率稍差,但满足金川矿山充填采矿要求。当添加水泥重量的30%粉煤灰后,不仅显著提高充填体强度,而且还可改善砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率;同时还降低棒磨砂浆充填料浆的分层度,有利于提高充填体质量和充填接顶率。研究成果已经应用于金川矿山充填料浆制备和工业化生产。     

矿山黄土膏体充填材料的试验研究

膏体充填材料是矿山采空区的主要充填材料,以黄土、粉煤灰为主料,以水泥、石灰碱性材料为辅料,采用5因素、4水平的正交设计方法对黄土膏体充填材料进行试验研究,分析每个因素水平对黄土膏体充填材料的工作性、凝结时间,结石率和抗压强度的影响.试验结果表明:料浆浓度为60％,黄土粉煤灰质量比为1:2,辅料占固料30％,外添加剂占固料质量6％,养护期为28 d时,充填材料在满足工作性,凝结时间和结石率的同时,充填材料的抗压强度最大,为降低充填材料成本提供了新的途径,对实际工程的应用有着重要的意义.     

脱硫灰渣-矿渣复合新型充填胶凝材料试验研究

利用唐钢公司水淬渣和烧结脱硫灰渣,设计四因素三水平的正交试验进行新型充填胶凝材料激发剂配方研究。极差和方差分析显示,对充填体14d强度影响重要性次序为:NaOH芒硝脱硫灰渣生石灰;28d强度影响次序为NaOH芒硝生石灰脱硫灰渣。最高的28d充填体强度达到2.429 MPa,是相同条件下32.5R水泥胶凝材料的2.22倍。对正交试验数据采用多项式逐步回归分析,获得了14d和28d两种龄期的胶凝材料的最优配比,并且验证试验获得28d强度为2.36 MPa,满足南洺河铁矿充填上向分层充填采矿对充填强度要求。     

高海拔地区矿山全尾砂胶结充填配比研究

为了获得安全、经济、合理的充填配比,通过开展采场内充填体强度试验,运用极差、方差和回归分析法对充填体强度影响因素的敏感性进行分析,并结合Design Expert软件应用响应面法对各因素的交互作用进行分析,结果表明:充填体强度的影响因素排序为灰砂比养护龄期料浆质量分数;灰砂比、料浆质量分数与灰砂比、养护龄期之间交互作用影响显著,灰砂比对充填体强度的影响最大,料浆质量分数对充填体强度的影响不明显,在充填过程中应以料浆流动性为主要考查指标。因此,矿山在充填过程中应严格控制灰砂比,同时要保证充填体的养护龄期。