钢渣基复合充填胶凝材料开发及配比优化

由于钢渣具有难磨、活性低、体积膨胀性等特性,目前尚未得到充分利用。为提高钢渣利用率,以某铁矿选矿全细尾砂为骨料,利用矿山周边的钢渣、矿渣、脱硫石膏等固废资源协同开发新型低成本充填胶凝材料,并进一步优化配比。首先,对试验材料进行物化分析,在此基础上进行胶凝材料配比试验及配比优化试验,确定充填胶凝材料配比;其次,进行充填体胶砂强度验证试验和料浆稳定性测试,以分析强度、泌水率和分层度的影响规律;最后,进行二次多项式逐步回归分析,并以充填成本为优化目标建立料浆配比优化函数关系式,得到细尾砂骨料钢渣基复合充填胶凝材料优化配比为钢渣粉∶脱硫石膏∶矿渣粉=4∶1∶5,当料浆浓度为64%、胶砂比为1∶5时,其胶结体强度远高于PO.42.5水泥,成本低于PO.42.5水泥约35%。研究成果可为冶金矿山绿色清洁生产提供新的途径。     

基于能量匹配的充填体强度设计及料浆配比优化

由于各矿山地质条件不同、开采方法及结构参数不同,且影响充填体强度因素多而复杂,给安全经济合理的充填体强度确定带来困难。本研究根据前期胶砂强度试验、管输特性试验的结果,基于充填体与围岩相互作用关系,采用能量耗散理论,分别确定一步采和二步采充填体合理强度;在此基础上,结合料浆管输特性,采用多目标模糊综合评判理论对充填料浆配比进行优化,在满足充填体强度和料浆流动性基础上进一步降低充填成本。研究表明:一步采和二步采充填合理强度分别为2.50 MPa和1.0 MPa,固化时间均为28 d;充填料浆优化配比均为胶砂比1∶5和料浆浓度64%。试验验证表明所得优化配比具有较高可靠性,可为工业充填提供依据。     

钢渣基固结粉胶凝材料开发与应用研究

针对中关铁矿高泥尾砂,利用钢渣、矿渣和脱硫石膏等 固废资源,开展替代水泥的钢渣基固结粉胶凝材料研究。首 先进行全尾砂及活性胶凝材料物化及粒径分析,然后开展钢 渣基固结粉胶结充填体强度试验。根据正交试验极差分析 及回归分析,确定钢渣基固结粉优化配方为钢渣35%、脱硫 石膏18%和矿渣微粉47%;其尾砂胶结充填体强度约是水 泥强度的1.5倍,材料成本仅为42.5普通硅酸盐水泥成本的 40%左右。工业试验结果表明,尾砂胶结充填体7d、28d抗 压强度超过工业充填设计指标,钢渣基尾砂充填固结粉满足 矿山充填采矿要求。     

高硅鲕状赤铁矿阶段磨矿阶段磁选提铁降硅试验

中东某鲕状赤铁矿石铁品位为47.44%,铁主要以磁性铁的形式存在,铁在磁性铁中分布率为60.26%。为给该矿石开发利用提供依据,采用阶段磨矿阶段磁选的方法进行了试验研究。结果表明：一段磨矿细度-0.074 mm含量80.8%,一段磁选磁场强度0.12 T,二段磨矿细度-0.074 mm含量93.3%,二段磁选磁场强度0.8 T,三段磨矿细度-0.074 mm含量95.2%,三段磁选磁场强度0.4 T,可以得到铁品位61.02%、回收率53.25%的精矿。有效实现了铁与杂质矿物的分离与富集。     

中关铁矿有轨运输巷底鼓变形监测分析及控制技术研究

巷道围岩变形是影响其稳定性的重要因素之一。针对中关铁矿有轨运输巷道底鼓变形难题,采用激光扫描仪获取巷道变形后的目标点云数据并进行降噪处理,为克服巷道变形前源点云数据缺失问题,利用NURBS曲面建模技术构建变形前的源点云数据,并利用griddle 网格工具进行加密;在此基础上,采用基于点到面(P2P)距离和K近邻算法,对巷道变形量进行计算和分析。结果表明,85.8%的区域底鼓变形值在30 cm 以上,且呈现出明显的非均匀现象;根据巷道底鼓变形规律并结合现场实际,提出了“反底拱＋锚网喷＋短锚索”的组合支护修护方案﹐并对修复后的围岩稳定性进行分析,工程实践表明,巷道的变形趋势得到了有效控制﹐顶底板总移近量为52 mm,巷道两帮最大变形量约为39 mm,未再出现明显的底鼓现象。     

地下矿山地应力场反演数值模拟研究

掌握岩体初始地应力场,尤其是其三向主应力的大小和方向,是进行地下巷道支护和采场结构参数 优化的基础。根据某铁矿地质资料及矿区内断裂构造,以有限元数值分析为基本手段,提出了考虑矿区 F1、F3、 F4、F9 断层构造运动、岩体自重等多因素的岩体初始地应力场反演思路。采用理论分析、三维地质建模和数值模 拟计算相结合的方法,考虑地层岩性、断层构造等因素,联合使用 Micromine、3DMine 及 Rhino 等几种软件建立矿山 三维地质模型,然后采用 FLAC3D 数值模拟软件对模型进行初始应力场计算平衡,得到初始应力场。该方法可以 较好地满足复杂和极复杂地质条件,特别是深部矿井复杂地质条件的地应力反演分析。     

三维电法及激光扫描技术在矿房空区探测中的应用

矿房空区探测是地下金属矿山进行空区充填治理的前提.以某铁矿地质条件复杂、冒落风险大且没有作业空间的大直径深孔矿房为工程背景,以矿房顶部中段沿脉及穿脉巷道为作业面,采用三维高密度直流电法,以光滑约束最小二乘法为原则进行反演分析,获得不同高度的顶板和垂直切片图、电阻率等值线图,对多个矿房空区是否存在异常冒落情况做出正确判识...     

采空区地表沉降智能监测与预警系统研究及应用

以某地下铁矿山采动空区上地表围岩错动区域为工程背景,提出一套基于GNSS无人值守的采空区地表沉降实时监测及智能预警技术方案,实现对采空区地表的实时监测、数据连续采集、在线辨识、智能分析和灾害预警。结合对大面积采空区地表稳定性的研究结果,参考相关规范,采用工程类比法对该沉降监测系统安全预警值进行设定：地表沉降量≤0.1 m/月、地表倾斜量≤2 mm/m、曲率≤0.2 mm/m²、沉降加速度≤12 mm/d²。应用表明,地表沉降智能监测预警系统的判断结果与现场实际情况基本吻合。     

破碎采场通风天井预注浆加固基岩深孔爆破成井技术

由于矿岩破碎,采区通风天井掘砌施工安全性较差,反掘扩孔和反掘 扩刷过程中均存在塌方等安全风 险。 以某铁矿复杂破碎采场为背景 0,进行通风天井预注浆加固基岩深孔 爆破成井技术研究与实践。 采用“正掘导孔 +反掘扩孔+反掘扩刷”技术进行采区通风天井施工,针对塌方段提出 2 种 施工方案:钢圈加固和壁后浇筑充填支护工 艺、钢筒预埋注浆管浇筑充填和注浆加固联合支护工艺,虽能达到预期处理 效果,但施工工期长;在此基础上,提出破 碎采场通风天井下行注浆加固基岩及大直径深孔凿岩分段爆破成井施工工 艺,可有效避免井筒塌方风险,工期缩短 50%。 可为破碎采场盲竖井掘砌施工提供一条新思路。     

复杂采场结构参数数值模拟及采矿方法优化

复杂采场存在矿岩强度低、侧帮与顶板易坍塌等风险,其采场结构参数的确定及采矿方法的选择是当 今采矿技术的一大难题。 以某铁矿复杂采场为背景,进行采场结构参数数值模拟及采矿方法优化研究。 首先进行岩 体力学实验和现场结构面调查分析,在此基础上采用 BQ 值分级法进行采场岩体质量分级;然后基于岩体质量分级结 果,按采场宽度分别为 10、12、14、16、18 m,采场高度分别为 15、20、30、45、60 m,分为单矿房、两矿房、三矿房、四矿房 开采等 4 种情况,分别对每种情况下采场应力、位移、塑性区分布云图进行模拟计算和对比分析,以确定合理的矿房宽 度和长度参数;最后结合分析结果并考虑安全及经济等因素,提出 2 种回采方案。 研究结果可为类似采场结构参数的 确定及采矿方法的选择提供参考。