充填材料特性试验研究及充填工艺参数选择

充填料浆流动性和充填体强度是影响矿山充填质量的关键因素。通过开展粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,确定合理的粗骨料膏体浓度范围,并以此浓度范围为基础,开展了充填体强度配比试验,测试了不同浓度、不同灰砂比条件下充填体单轴抗压强度。同时结合强度试验结果分析了充填体强度影响因素及规律。结合矿山生产实际,确定了最佳充填工艺参数,推荐充填工艺参数为:充填料浆浓度74%、底部充填体灰砂比1∶4、顶部充填体灰砂比1∶8。     

铅锌冶炼渣充填胶凝材料研究及应用

为充分利用广东某铅锌矿大宗固体废弃物与尾矿,研发了基于铅锌冶炼渣的充填胶凝材料。通过机械活化试验研究,确定铅锌冶炼渣研磨时间为70 min。通过化学活化试验研究,确定原料组成为冶炼渣、水泥熟料、硅酸钠和石膏。其中,冶炼渣与水泥熟料的质量比为8∶2,硅酸钠掺量为3%,石膏掺量为8%。该胶凝材料与分级尾砂制备的充填料浆浓度为75%且灰砂比为1∶6时,3 d强度达2.68 MPa,28 d强度达3.97 MPa,均优于相同浓度条件下以P.O42.5水泥作为胶凝材料且灰砂比为1∶4时的充填体强度。扩散度试验表明,该类型胶凝材料制备的充填料浆流动性能好,能够满足该矿山的自流输送条件。SEM测试分析结果表明,以该类型胶凝材料制备的充填试块内部早期生成了大量的钙矾石,后期生成了大量的水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,结构较致密。     

尾砂胶结充填体孔隙水特征探索试验研究

尾砂胶结充填体的强度是影响充填体稳定性的重要参数之一.当充填料浆进入采场后,尾砂胶结充填物料内的孔隙水含量与孔隙水特征将影响胶凝材料水化离子以及外部硫离子的运移,从而影响充填体强度.为探索并揭示充填配比对孔隙水特征的影响规律,本文测试了不同浓度充填物料孔隙水体积占比与对应充填体孔隙率,并对比分析了两者之间存在的关系.研...     

某铝土矿采场结构参数优化数值模拟

采场结构参数是地下矿山开采中影响开采安全和回采效率的重要因素,合理选择采场的结构参数是矿山亟需解决的技术难题。以某铝土矿采场结构参数优化为研究对象,综合分析了某铝土矿矿体的赋存条件,采用FLAC^3D三维数值模拟软件,构建了直接顶板为土状岩体的铝土矿分条回采模型。为确定较为合理的采场结构参数,分别选取7、9、11 m三种采场跨度开挖方案,分析了不同结构参数下的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征。对比各方案应力、位移、塑性区之间的变化。结果表明,7 m跨度下采场整体处于稳定状态;当跨度增加到9 m,采场顶板出现一定的塑性区;当跨度继续增加到11 m,采场顶板的塑性区范围和位移量进一步增大,采场中间存在沿条带方向出现垮冒的风险。因此,为了保证采场稳定性与安全,建议采场跨度选择9 m。研究结果对类似铝土矿矿山采场结构参数的确定具有借鉴意义。     

不同成像原理显微镜在煤微表面形貌表征中的应用

本文分析了光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜的基本成像原理,并通过3种显微镜表征了煤样新鲜断面和抛光表面不同尺度的形貌。研究结果表明,光学显微镜下由于观察范围内煤样新鲜断面各点距离焦点不同使得观察到的图像常出现模糊不清的区域;抛光煤样表面较为平整,成像效果相对较好,且可以定性分析煤的不同组分。扫描电子显微镜扫描倍数可连续放大,且能通过二维图像显示三维结构进而得到更细致的微表面信息,其对抛光表面形貌的观察可以定性分析煤的不同组分。原子力显微镜得到的三维图像较二维图像能够更加直观地展示微表面形貌,微表面粗糙度、高差数值及其统计分布规律可准确得到;原子力显微镜可详细表征纳米级裂隙及其宽度,得到裂隙截面上3处宽度分别为21.63 nm、17.31 nm、8.66 nm。在煤样表面形貌研究中,若将光学显微镜细观表征、扫描电子显微镜微米级扫描和原子力显微镜纳米级探测三者相结合,可精确表达煤样从整体到局部、从毫米级到纳米级的特征,得到较为全面连续、定性定量的信息。     

“十三五”期间非煤矿山安全生产情况及未来对策

非煤矿山的开采是我国的基础产业,同时也是经济发展的重要支柱,在许多新兴产业发展中扮演着越来越重要的角色。随着矿产资源开发强度的不断加大,非煤矿山行业也产生了较多典型的安全生产事故,为探讨我国非煤矿山安全存在的主要问题,本文搜集了我国“十三五”期间（2016—2020年）非煤矿山安全生产数据,分别从事故发生区域、事故类型、事故发生时间、开采方式、矿种类型、所属行业等方面进行了分析,得出以下结论：（1）我国非煤矿山中小型矿山以40%左右的产能、酿成了超过90%的事故,安全生产基础总体薄弱;（2）如内蒙古、湖南、广西等重点区域安全成产形势仍严峻;（3）地下矿山的事故起数和死亡人数均占非煤矿山事故总量的50%以上,以冒顶坍塌为主的10类事故死亡人数较大。导致这种情况的主要原因是我国非煤矿山企业安全管理能力仍然较弱、非煤矿山安全生产监管监察能力仍需提升、我国非煤矿山智能化建设仍处于初级阶段,事故重灾区机械化、自动化、智能化建设程度总体较低。只有进一步推进非煤矿山企业及监管监察部门装备设备的智能化水平的提升,从矿山全生命周期中的各个生产流程及环节进行改造升级,才能实现“十四五”时期安全生产质量的进一步提升。     

基于超声波波速及BP神经网络的胶结充填体强度预测

尾砂胶结充填体作为一种水泥基多相复合材料,其单轴抗压强度与超声波波速受水泥含量、固体质量分数、试件形态等因素影响.通过制备三种形态(7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm立方体,Φ5 cm×10 cm圆柱体和Φ7 cm×14 cm圆柱体)的试件并进行单轴抗压强度试验和声波波速测试,对充填体强度和波速受水泥含量、固体质量分数和试件形态影响的规律进行了灰色-关联度分析.结果表明:水泥含量是影响强度的关键核心因素,关联度为0.837;固体质量分数是影响波速的关键核心因素,关联度为0.712.建立了充填体强度-波速指数函数预测模型和BP神经网络预测模型,通过对两种预测模型进行统计分析的F检验和t检验验证了两种方法在充填体强度预测的可行性,为胶结充填体的强度预测提供了新方法.     

纤维增强膏体充填材料的宏细观试验

为了提高膏体充填体的稳定性,在膏体充填材料中加入纤维以改善其脆性.采用宏细观试验方法研究了聚丙烯纤维增强膏体充填材料的破坏行为.从宏观上,通过一系列单轴压缩试验定量研究了纤维掺量对膏体充填材料力学性能影响.采用X射线CT多层切片扫描技术分析了纤维对膏体充填体试件细观结构的影响.研究结果表明:水泥掺量为10%时,纤维使膏体充填材料的峰值强度略有增加,纤维可大幅度提高其韧度和峰值强度点的应变;纤维能阻止试件中裂缝的扩展和延伸,使裂缝细化、分散,进而使试件在破坏前可形成更大体积的裂缝,这些裂缝在形成过程中可吸收更多的能量,从而提高膏体充填材料的韧性.     

铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算

流变参数是管道输送系统设计的基础,采用RST-SST型软固体流变仪进行尾矿浆体流变特性试验,确定了不同固相质量分数下尾矿浆体的屈服应力、黏度系数.当浆体固相质量分数大于70%后,屈服应力会随着固相含量的增加而显著上升.对矿浆进行剪切变稀试验发现,屈服应力可下降40.9%.针对不同尾矿浆体开展标准坍落度试验,当固相质量分数小于74%时,尾矿浆具有良好的流动性及较大的坍落度.利用得到的尾矿浆体的流变特性参数,进行了临界流速、摩阻损失的计算,为尾矿管道输送系统设计提供参考.     

甲玛铜多金属矿高海拔大流量充填技术研究

甲玛矿充填面临高海拔环境运行、充填料浆大流量制备与输送及充填区域广等技术难题,可借鉴经验少。为了确定适宜于甲玛矿实际条件,且稳定可靠的充填系统方案,本文开展了充填材料性能试验、充填系统方案论证及高海拔大流量充填关键技术研究。通过方案论证确定了全尾砂高浓度连续充填系统方案,方案采用的深锥浓密机与立式砂仓协同制备高浓度充填料浆技术、尾砂连续供料与交替放砂技术实现了甲玛矿大流量稳定连续充填。方案单套充填系统能力达180m3/h,系统能力的提升减少了充填设施配置数量,降低了系统投资,简化了系统管理。