阶段空场嗣后充填体三维拱应力及强度需求模型

在地下厚大金属矿体的两步骤阶段空场嗣后充填采矿法中,合理平衡一步骤矿房采场胶结充填体的揭露稳定性及其强度需求对安全经济充填采矿影响重大。为获取该采矿法中胶结充填体强度需求的三维解析模型与方法,解决类似矿山确定充填体强度需求主要采用经验类比、缺乏科学合理计算方法的问题,本文借鉴土力学应力拱理论,分析了两步骤采充时序过程中的相邻采场充填体空间接触关系,分别研究了二步骤采场非胶结充填体、一步骤采场胶结充填体(揭露后)的应力分布模式,基于Marston拱应力二维模型,拓展建立了各采场充填体的三维拱应力解析模型,得出了非胶结充填体-胶结充填体-采场围岩之间的应力传递规律及接触力学边界解析方法,并通过FLAC3D模拟的拱应力分布结果进行了三维拱应力解析模型的对比验证。进一步将提出的拱应力解析方法应用至Mitchell强度需求解析模型中,考虑了三维成拱作用下非胶结充填体对胶结充填体的侧向推力作用、采场上下盘围岩对胶结充填体的接触摩擦作用,以底部滑动面方向角、滑动体与围岩接触面摩擦力方向角的不同取值情况,定量表征了揭露后胶结充填体的潜在破坏模式,并据此提出了4种胶结充填体安全系数和强度需求的三维解析模型与方法。再利用FLAC3D开展了不同采场尺寸(长度、宽度、高度)、不同充填体参数(容重、内摩擦角)等条件下的充填体强度需求数值解搜索计算,与4种解析方法计算的强度需求结果进行了对比验证,得出了当胶结充填体底部滑动面方向角α=45°+φ_c/2且滑动体与围岩接触面摩擦力方向角β=45°-φ_c/2时,胶结充填体强度需求的三维解析解和三维数值解吻合度最佳,最终获取了最优的一步骤采场胶结充填体强度需求三维解析模型与方法。     

真然低成本充填胶凝材料的开发研究

真然胶结材料以工业矿渣为主要原料,加入少量真然核素,矿渣的潜在活性在早期释放,提高了材料强度,增加了矿渣掺量,减少了熟料用量,同时满足尾砂胶结充填的要求。由于原料多是工业废渣,来源广,因此具有很大的社会效益、环境效益和良好的开发应用前景。     

吕梁山区表层黄土似膏体充填适应性试验研究

吕梁山区铝土矿资源大多适合于地下开采，随着内陆地区铝土矿价格持续走高，其矿石价值已具备应用充填法开采的条件，地下铝土矿充填开采是铝土矿开采技术发展的新课题。当前对铝土矿采用拜耳法生产氧化铝时产出的赤泥废料不具备进行规模充填的技术条件。地下铝土矿山井巷工程大部分为脉内布置，废石量不足，地下铝土矿山充填开采面临着充填骨料匮乏的难题。通过充填骨料探索性试验，因地制宜选择黄土作为吕梁山区地下铝土矿山的充填骨料，开展了黄土胶结充填物化参数、粒级分析、浆体流动性、泌水率和强度配比等试验。研究表明：①黄土充填料浆能够以似膏体的形式泵送进入采场；②工业性试验表明，黄土作为充填骨料在灰砂比为1∶6、料浆浓度≥68%、泌水率≤3%的条件下，具备似膏体特性，28 d充填体强度≥0.8 MPa，满足某地下铝土矿回采对充填体强度及矿山充填能力的要求，有助于解决该矿山在充填开采过程中面临的充填骨料不足和顶底板遇水泥化问题，可为控制铝土矿开采地压及提高回采率提供重要技术支撑。     

尾砂充填料浆泌水特性及其对充填体影响研究

通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度,但该观点未考虑料浆泌水对充填体的影响.利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响.研究发现:1)少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制.2)料浆泌水会显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差.但泌水后各...     

海下矿体充填开采安全性数值模拟研究

海下矿体开采技术与安全要求高,开采过程中的海水渗漏可能造成井毁人亡的重大安全事故。以三山岛西南翼矿段为研究对象,应用FLAC~(3D)对该矿段开采过程的安全性进行模拟分析,并结合现场调查对西南翼矿段进行安全性评价。研究结果表明:131线区域由于矿柱的存在,稳固性好,安全性较高;125线及143线区域随着开采过程中拉应力增加,上盘均产生较大的塑性区,稳固性较差,安全性较底,建议及时对该区域采空区进行充填处理。     

铜尾矿资源化利用技术进展

我国年铜尾矿产出量达3亿t以上,并有数十亿t的堆存,环境负荷不断增大。铜尾矿的化学成分复杂、伴生有害元素多,资源综合利用新技术开发难度加大,大规模消纳和高值化资源综合利用受到限制。随我国资源行业发展转型升级和“十三五”资源领域科技创新专项的实施,铜尾矿资源综合利用在基础研究、技术开发和产业化实施等多方面逐步呈现向好态势,并持续加强。本文介绍了铜尾矿在井下充填、有价资源回收和建材领域的资源综合利用现状,重点论述了铜尾矿制备多孔陶瓷材料和水泥混合材的新进展,提出了建立健全铜尾矿资源综合利用全生命周期评价体系、强化不同地区铜尾矿资源属性判定和全尾矿减量化、高值化协同利用的新理念。     

金厂河多金属矿尾砂胶结充填试验研究

为保障金厂河多金属矿充填系统的正常运行,亟需确定适合矿山条件的最佳充填参数。通过矿山取样和实验室试验研究,结合矿山采矿方法所需的胶结充填体强度,确定了一步骤采场充填料浆浓度为72%,底部采用分级尾砂胶结充填,灰砂比为1∶4;中上部采用全尾砂胶结充填,灰砂比为1∶6。研究成果可为确定同类矿山尾砂胶结充填参数提供参考。     

基于尾矿沉降试验的深锥浓密机尺寸确定方法

为确定合理的矿山充填深锥浓密机尺寸,通过开展分批沉降试验,研究尾矿浆初始浓度对深锥浓密机尺寸的影响,并对Talmage-Fitch 法（T-F法）、Oltmann法和Wilhelm-Naide 法进行详细对比分析。结果表明：尾矿沉降速率随尾矿浆初始浓度的增加而减小,底流浓度随尾矿浆初始浓度的增加呈先增大后趋于不变,合适的尾矿浆初始浓度可减少深锥浓密机的断面面积。三种方法计算得到的单位面积（UA）的关系为T-F 法>Oltmann 法>Wilhelm-Naide 法,深锥浓密机断面面积计算推荐采用Oltmann法。当尾矿浆初始浓度为20%,絮凝剂添加量为20 g/t,尾矿处理量为6 000 t/d时,T-F法、Oltmann法和Wilhelm-Naide 法计算得到的深锥浓密机直径分别为28、25和11 m。     

全尾砂静动态絮凝沉降特性

全尾砂絮凝沉降技术是矿山充填工艺的核心环节.为研究全尾砂静态絮凝沉降特性规律,以进料质量分数、絮凝剂单耗为影响因素,以固体通量为评价指标,采用混合均匀试验方案,开展全尾砂静态絮凝沉降试验,建立全尾砂絮凝沉降固体通量模型,获得最优匹配参数.在此基础上,开展全尾砂动态絮凝沉降试验,研究剪切作用和给料速率对底流质量分数的影响...     

采场非胶尾砂充填料浆自重固结过程数值模拟

非胶充填可减少水泥用量以降低充填成本,但细尾砂非胶料浆在采场中难脱水固结、长期处于流态的问题影响充填安全。本研究提出一种基于FLAC3D软件的非胶料浆固结过程模拟方法,利用Gibson固结理论解析的孔隙水压力,对比验证了该数值方法模拟非胶料浆固结过程的可靠性,得出模型网格尺寸对料浆孔隙水压力模拟结果影响显著,应将自重固结方向网格尺寸设定为充填料浆高度1/100以内的结论。应用该方法示例模拟了某金矿采场充填料浆固结过程,与现场监测的孔隙水压力和竖向总应力对比,校验了该法模拟实际采场充填料浆固结过程的有效性,可为采场非胶尾砂充填料浆自重固结研究提供参考。