冻融循环作用下尾矿砂孔隙率变化规律研究

冻融循环作用对砂土的孔隙率和孔隙体积变化具有重要影响。采用压汞法对冻融作用下尾矿砂孔隙率和孔隙体积变化规律进行研究,使用分形维数定量表征冻融循环作用下尾矿砂内部孔隙结构变化。研究结果表明,冻融循环作用通过破坏尾矿砂颗粒的大小和改变尾矿砂颗粒间骨架结构是导致尾矿砂孔隙体积和孔隙率变化的主要原因,随着冻融循环作用次数的增加,尾矿砂孔隙体积呈现出非线性增大趋势,孔隙率呈先增大后减小再缓慢增大的趋势,孔隙分形维数先急速下降后缓慢升高最终趋于稳定;尾矿砂内部结构微结构调整出现在冻融循环前期。     

酸碱溶液对含硫尾矿砂渗透特性的影响研究

为研究酸碱溶液作用下含硫尾矿砂渗透特性的变化规律,对采自辽宁阜新某尾矿库的含硫尾矿砂开展研究,测得不同p H值溶液入渗条件下尾矿砂的孔隙比、渗透系数等参数,研究了不同水化学环境条件下含硫尾矿砂渗透特性的变化规律。研究表明,经酸溶液入渗的尾矿砂在试验前24 h内,渗透系数显著增大,随着时间的增加,渗透系数逐渐降低至最小值;Na OH溶液处理后的尾矿砂渗透系数逐渐减小;经酸碱溶液入渗的尾矿砂的渗透系数均随着孔隙比的增大而逐渐增大,且各工况的渗透系数均呈现出先缓慢增长,后快速增加的变化趋势。研究成果将为尾矿坝的安全运行和稳定性分析提供重要参考价值。     

不同固结压力与级配条件下尾矿砂孔隙比特征

渗透系数对尾矿坝渗透破坏有直接影响,其主要受孔隙比大小的影响,而孔隙比受固结程度与颗粒级配2种因素双重影响。通过对尾矿坝原状样固结压力与颗粒级配进行分析,确定原状尾矿砂不具备结构性,其孔隙比主要受固结压力与颗粒级配的双重影响,当固结压力逐渐增大时,孔隙比逐渐减小;当尾矿砂分维值逐渐增大时,孔隙比逐渐减小。     

铁尾矿砂混凝土力学特性实验研究

通过对尾矿砂混凝土开展室内力学试验研究,分析不同含水率、颗粒粒径和干密度对尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律、黏聚力和内摩擦角的影响.结果表明:不同含水率尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律基本一致,都是随着应变的增大应力逐渐增大,当应变增大一定值时应力逐渐趋于平缓;同时,随着围压的增大,尾矿砂混凝土应力峰值点对应的应变值相对滞后.当尾矿砂混凝土的围压一定时,尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律和峰值应力的数值大致一样,故尾矿砂混凝土变形特性受含水率的影响作用较小,受到围压的影响作用较大;随着尾矿砂粒径的不断增大,尾矿砂混凝土的黏聚力呈现出增大变化规律,而内摩擦角却呈现出逐渐减小的变化规律;由于干密度越大,尾矿砂混凝土内部含有固体颗粒越多,尾矿砂混凝土就越加密实,进而使得颗粒之间的相互咬合力增大,在宏观上呈现出尾矿砂强度的提升.     

可变形多孔介质渗透系数的时间效应

在溶浸采矿行业中对于金属含量较低的尾砂、尾矿等采用浸出的方法回收其金属成份,浸出液在其流动形式主要是层流,满足达西定律渗流的要求。这些矿物在浸出过程中随着有用组分的不断浸出,矿物的颗粒直径在不断减小,孔隙率在不断减小而不断变化的,因此有必要研究渗透性能与时间的关系。在试验的基础上,研究了与颗粒直径时间的关系、孔隙率与时间的关系及渗透系数与时间的相互关系,试验得到颗粒直径随时间的改变成线性关系dt=d0-Kt;孔隙率随时间的改变成非线性关系φ=φ0-5×10-4t2+6.5×10-5t-1.0×10-3,同时也给出了渗透系数与时间的函数关系式。     

奥陶系顶部风化带土石混合体渗透性研究

针对华北奥陶系顶部存在碳酸盐岩隔水层的观点,对奥灰顶部岩层的渗透性进行研究,在了解岩层组成结构的基础之上,分析粘性土含量和孔隙率两个重要影响因素与粘性土-砾石混合土体渗透系数之间的关系。采用室内渗透试验,测定粘性土含量和孔隙率在不同水平组合下的渗透系数,确定两者对于渗透系数影响的大小。并对试验结果进行回归分析,得出粘性土含量和孔隙率与粘性土-砾石混合土体的渗透系数之间的关系,提出渗透系数的计算公式。     

原状铁尾矿砂工程性质研究

细粒含量是影响尾矿砂的工程性质的重要因素,目前的研究成果均主要集中于特定粒径范围的细砂含量对砂土强度特征的影响,对原状尾矿砂的工程性质研究较少。为了研究原状尾矿砂的空间级配特征、孔隙比变化特征、渗透特性和力学性质,通过现场钻孔取样、筛分试验、常规物性试验、渗透试验、快剪试验和不排水三轴试验,确定了0.075 mm以下细粒含量对上述性质的影响。研究表明:0.075 mm以下细粒含量随钻孔深度与距子坝距离增加而升高,且和分维值之间具有较高的相关性;30%左右的0.075 mm以下细粒含量是原状尾矿砂工程性质的分界点。当0.075 mm以下细粒含量小于30%时,随着细粒含量的增加,孔隙比减小,黏聚力增大,内摩擦角减小,渗透系数快速减小;当0.075 mm以下细粒含量大于30%时,随着细粒含量的增加,孔隙比增大,黏聚力减小,渗透系数缓慢减小。同时,随着细粒含量的增加,水平渗透系数与垂直渗透系数差值逐渐减小。0.075 mm以下细粒含量的增加,是引起尾矿砂工程性质发生变化的主要原因,其临界值在0.075 mm以下细粒含量30%左右。在尾矿坝建造过程中,控制0.075 mm以下细粒含量在30%左右,有利于尾矿坝稳定。     

酸碱溶液对含硫尾矿砂力学特性的影响

为研究酸碱溶液作用下含硫尾矿砂物理力学特性的变化规律,通过对不同酸碱度溶液浸泡后的尾矿砂进行筛分试验与固结试验,得到了酸碱溶液对尾矿砂粒径级配的影响,并研究了不同水化学环境下含硫尾矿砂压缩特性的变化规律。研究表明,经酸碱溶液浸泡后的尾矿砂试样中位于级配曲线中部粒径含量有增多的趋势,且经酸溶液处理过的尾矿砂增多趋势更为明显;尾矿砂孔隙比随固结压力的增加而减小;酸(碱)溶液pH值与尾矿砂压缩系数呈单调递增(减)关系;酸溶液pH值与压缩模量呈单调递增的关系,碱性溶液中压缩模量先增加,之后在7上下波动。研究成果将为矿区尾矿砂污染物控制与治理以及尾矿砂的资源化利用提供理论依据和技术支持。     

塌陷区破碎岩块渗透系数计算方法

通过分析塌陷区破碎岩块渗透系数的影响因素,得出塌陷区中破碎岩块渗透系数大小取决于塌陷区破碎岩块的粒度分布参数和最大破碎岩块的粒径。通过配比不同粒径分布的塌陷区较小破碎岩块样品并测定其渗透系数,建立了渗透系数与粒度分布参数和最大颗粒直径之间的关系方程。实例计算表明,只要确定出塌陷区破碎岩块的粒度分布参数和最大颗粒直径,依据该关系方程就可以较为准确地计算出塌陷区破碎岩块的渗透系数。     

化学因素作用下某尾矿砂渗透特性及污染防治研究

尾矿作为矿山开采过程中不可避免的固体废弃物,其渗透（淋滤）特性是诱发环境污染的关键因素之一。以某铜矿山尾矿为例,采用自主设计的渗透（淋滤）装置,探讨了化学因素作用下不同干密度尾矿砂的渗透及淋滤特性,揭示了不同pH溶液环境下尾矿砂的渗透系数变化规律;针对尾矿淋滤对环境的污染现象,采用Visual MODFLOW数值软件,模拟了Cu2+在尾矿库内的迁移规律;并基于工程屏障阻滞理念,建立了污染物迁移模型,探讨了重金属污染的防治效果。结果表明：①随着溶液pH值降低,尾矿渗透系数逐渐增大,最大可增至1~2个数量级;②在盐溶液环境下,随着NaCl浓度升高,尾矿渗透系数先缓慢增加再逐渐降低;③ 工程屏障能够长期且有效阻滞污染源,可作为矿山环境污染防治及修复的重要手段。基于上述分析结果,提出了尾矿库重金属污染防治的工程措施,为相关工程实践提供借鉴。     

分级加载下破碎砂岩渗透特性试验及其稳定性分析

煤岩体的渗透特性与孔压梯度满足渗流失稳条件时,易引发突水和瓦斯突出灾害。破碎岩体长时间缓慢变形过程中,其渗透特性将随孔隙率的变化而发生改变,且破碎岩体不同粒径的配比会影响其渗透特性。采用Talbol级配理论,利用DDL600电子万能试验机、渗透仪等试验设备,设置五级轴向恒载加压,每级恒载加压下对应4种不同渗透压进行试验,探究不同粒径配比下的破碎砂岩渗透特性。试验结果表明：① 轴向荷载从第1级加载至第5级,随着缸筒内破碎砂岩有效应力的增大,描述渗流速度变化的参数Dv均呈减小趋势;② 恒载变形后期,破碎砂岩随孔隙率减小,其渗透率总体呈减小趋势,而非Darcy流β因子的绝对值增加;③ 不同Talbol幂指数的破碎砂岩,渗透率与非Darcy流β因子的大小存在差异,n=0.5时,破碎砂岩渗透率最小,非Darcy流β因子最大,n=1.0时,破碎砂岩渗透率最大,非Darcy流β因子整体较小。研究可见,破碎砂岩颗粒粒径很小或颗粒破碎细化非常严重时,非Darcy流β因子较容易出现负值,破碎砂岩发生渗流失稳。     

铁尾矿基玻璃透水砖的制备及性能研究

为提高透水砖的力学性能与透水性能,同时为铁尾矿综合利用寻求一条有途径,以铁尾矿为主要原料,研发出一种新型玻璃透水砖。用铁尾矿熔制基础玻璃,参照基础玻璃DSC分析结果制定烧结温度,将基础玻璃按照粒度大小分成5组进行烧结得到玻璃透水砖试样。对试样的抗压强度、透水系数、保水性做测试分析。结果表明,当基础玻璃粒度为4~2.23 mm、烧结温度为760~810℃时,试样各项性能指标较为理想。此时试样的抗压强度为24 MPa,透水系数为1.06~0.98 cm/s,保水性为0.9~0.4 g/cm。玻璃透水砖可以同时具备较大的抗压强度和良好的透水性,有很好的推广应用前景。      

铁尾矿砂用于混凝土细集料的试验研究

为探索铁尾矿砂用作混凝土细集料的可靠性,将不同比例的铁尾矿砂与天然砂混合制备铁尾矿砂混凝土,进行了铁尾矿砂颗粒级配调整、混凝土稠度和强度试验研究。结果表明：随着铁尾矿砂取代天然砂取代率的提高,其细度模数逐渐增大,过粗颗粒逐渐增多,级配曲线逐渐偏向右下角。选取一定比例的天然砂与铁尾矿砂混合后,颗粒级配得到明显改善;当铁尾矿砂的取代率为50%时,混凝土拌合物的工作性良好,达到了预拌混凝土大流动性的施工要求;掺入铁尾矿砂的混凝土28 d抗压强度高于普通混凝土,且随着尾矿砂取代率的递增,混凝土28 d抗压强度也递增,但劈拉强度表现出递减趋势。     

尾砂分级综合利用对尾矿库安全稳定的影响

开展尾砂分级综合利用是当下矿山资源综合利用的趋势。研究尾矿分级粒径的选取对尾矿库安全稳定的影响问题,并阐明获得科学合理的尾矿分级粒径取值的技术路径。结果表明：尾矿分级取走一定数量的粗粒尾矿对尾矿堆积筑坝及尾矿库排洪的安全稳定性产生一定的影响,如果尾砂分级粒径选取不合理,取走的粗粒尾矿数量超过安全范围,造成细粒(包括黏性)尾砂占比增加,可能导致尾矿堆积坝出现渗透变形破坏,严重时甚至会造成尾矿坝坍滑失稳;同时可能导致尾矿沉积滩面坡度变缓,减少尾矿库的调洪库容,降低尾矿库的排洪安全性。研究获得安全合理的尾矿分级粒径取值对于尾矿库的安全稳定性至关重要。为了实现这一目标,必须以尾矿库的安全(包括尾矿坝的稳定安全和尾矿库的排洪安全)为中心展开一系列的研究论证工作,才能确保尾砂分级粒径取值的科学、合理。主要研究内容包括：研究分级后的尾矿物理力学特性变化情况、尾矿沉积滩平均坡度变化情况,以及尾砂粒径改变之后,对尾矿坝沉积分布规律产生的影响;基于多种工况条件,重新进行尾矿坝渗流分析计算、尾矿库调洪演算和尾矿坝稳定分析计算,必要时还需要进行尾矿库溃坝试验研究。研究成果可指导国内外尾矿分级综合利用工程技术实...     

三类铜尾矿压缩固结系数试验研究

尾矿库的沉降变形对其安危影响极大,而固结系数是饱和土孔压消散速率和土的沉降与时间关系的关键性参数。本文选取四川凉山矿业拉拉铜矿排放到小打鹅尾矿库的铜尾矿为试样,利用固结仪和改造的三轴仪,针对三种铜尾矿的固结系数及其变化规律进行了试验研究与理论分析。结果显示,三种铜尾矿的固结系数受固结压力影响的变化规律基本一致,随着固结压力的增大,固结系数先增加,且增速较快,达到峰值后再下降,下降速率越来越小,最后都趋于一个稳定值。随着尾矿颗粒粒径的变小,固结系数峰值也会变小,达到峰值时所对应的固结压力则呈增大趋势。铜尾矿的渗透系数与孔隙比之间呈指数函数关系。其固结系数随固结应力变化的关系式为 。     

矿石颗粒堆积体三维孔隙的CT扫描与量化表征研究

为考察矿石颗粒堆积体的三维孔隙结构特征,对由1～3、3～5、5～7、7～9、9～10 mm的矿石颗粒构成的单粒径堆积体进行了CT扫描,基于图像分割算法研究了孔隙结构三维图像特点,利用图像分析软件计算并分析颗粒体孔隙率、孔隙等效半径的频率分布,中值孔径(d50)以及孔隙连通度等量化表征参数。结果表明,矿粒堆积体的孔隙率、等效孔隙半径和中值孔径(d50)随着粒径增大而增加;基于簇标记法得到的不同粒级矿石堆积体试样的孔隙连通度均超过了80%,且孔隙连通度随颗粒粒径的增大呈先快后慢的速率增长。研究结果为深入了解由堆浸工艺形成的尾矿矿堆的孔隙特点和体系渗透性提供了参考。     

焙烧铁尾矿制备透水砖试验研究

为了改善尾矿制砖的力学性质,解决尾矿堆积问题,采用焙烧铁尾矿、水泥和粉煤灰为胶凝材料,2.36~4.75 mm粒级铁尾矿为粗骨料,通过搅拌、成型和养护工艺制备透水砖,探究了焙烧铁尾矿用量、水胶比、目标孔隙率和振动时间对透水砖性能的影响,对比未焙烧尾矿制备透水砖的性能。结果表明：① 焙烧尾矿制备透水砖最佳试验条件为：焙烧尾矿掺量60%,振动时间40 s、水胶比0.3,目标孔隙率20%;此时,透水砖抗折强度为3.34 MPa,符合国家标准Rf3.0,抗压强度为15.44 MPa,符合国家标准MU15,透水系数为2.58×10-2 cm/s,符合国家标准A级标准,实测孔隙率为23.41%。② 焙烧尾矿掺量为60%时效果最佳;未焙烧尾矿掺量为50%时效果最佳,抗折、抗压强度分别为3.38 MPa和14.54 MPa,透水系数符合国家A级标准;焙烧尾矿比未焙烧尾矿多替代水泥10%的情况下,力学性能焙烧尾矿透水砖较好,而透水性能则未焙烧尾矿透水砖较好。     

尾矿堆积坝渗透系数比对浸润线的影响分析

浸润线是影响尾矿坝稳定性的主要因素之一,采用seep/w有限元渗流分析软件计算出不同渗透系数比的尾矿堆积坝浸润线。结果表明,当上下层尾砂的渗透系数比大于100时,下层尾砂显现出较强的阻水作用,浸润线得到抬升,为优化尾砂渗透系数比提供了依据。     

尾砂粒度对充填体早期强度影响的试验研究

为提高铁矿全尾砂的回填利用率,实现全尾砂胶结充填在矿山的有效应用,选择冀东地区全尾砂为试验材料,在分析物化性质的基础上,设计了灰砂比为1:6、1:12、1:20和质量浓度为65％、70％、75％的强度试验,结合XRD能谱和SEM扫描电镜分析,研究了尾砂粒度对充填体早期强度的影响规律,以及对水化产物和孔隙结构的影响.研究...     

细粒尾矿综合利用技术研究

姑山矿业公司为提高细粒尾矿的综合利用率，研究分析了细粒尾矿的性质，系统研究了尾矿含量、煅烧工艺制度对不同成分体系尾矿陶粒堆积密度、表观密度、空隙率、吸水率、筒压强度及软化系数的影响。研究得出了全尾矿陶粒、细粒尾矿+污泥陶粒、细粒尾矿+污泥+粉煤灰陶粒3种成分体系的尾矿陶粒较优的尾矿含量及煅烧工艺制度，且3种尾矿陶粒均可代替石头用作粗集料。