全尾砂膏体充填临界质量分数

以全尾砂充填膏体为研究对象,利用四叶桨式旋转式流变仪测试质量分数为69%～81%的充填料浆的流变特征及其参数,采用赫谢尔-布尔克莱模型回归得出料浆在剪切速率为0～120 s-1条件下的流变模型.结果表明:质量分数为69%～81%的料浆流变模型为屈服伪塑性体,质量分数为81%的料浆为宾汉塑性体;流变性能指数n与料浆的质量分数呈线性关系,随质量分数的增大而增大.膏体的临界质量分数为80.91%.     

膏体充填材料强度影响因素分析

针对影响膏体充填材料强度的因素。通过大量的试验,揭示了以河砂为骨料的膏体充填材料强度与各影响因素间的关系。试验结果表明,影响膏体充填材料强度的主要因素有质量分数、粉煤灰掺量种类以及养护龄期等。相同条件下,膏体充填材料强度与料浆质量分数、粉煤灰掺量和养护龄期成正比关系。这些结论将为煤矿膏体充填不迁村采煤技术的实施提供一些参考。     

全尾砂胶结充填体的强度敏感性及破坏机制

以大冶铁矿全尾砂为原材料,采用水泥为胶结材料制作全尾砂胶结充填体,采用单因素五水平设计试验,研究了全尾砂胶结充填体强度与料浆中固相质量分数、灰砂配比及龄期之间的关系,并对敏感性进行了分析.胶结充填体强度随着料浆中固相质量分数的增加遵循指数函数增长,随灰砂配比的增加呈线性增长,随龄期增加遵循指数函数的增长,其中胶结充填体强度对龄期的敏感性最高,料浆中固相质量分数次之,灰砂配比最弱.胶结充填体抗压破坏试验结果显示,充填体的破坏经历了四个阶段,分别为微裂隙闭合阶段、线弹性阶段、微裂纹扩展阶段及裂纹贯通破坏阶段.     

低活性炼铅炉渣胶凝材料应用于全尾砂膏体充填

实验采用某矿山低活性炼铅炉渣开发探索胶凝材料．将炉渣材料研磨至一定的细度后,采用三种不同复合激发剂激发炉渣材料潜在活性．将配置好的炉渣胶凝材料替代部分或全部水泥进行全尾砂膏体实验．经膏体试块强度性能的检测表明：炼铅炉渣胶凝材料可以产生较好的胶凝活性;炉渣胶凝材料可大量替代水泥应用于该矿山全尾砂膏体充填,减少矿企的充填成本．     

含硫尾砂充填体长期强度性能及其影响因素

针对含硫尾砂胶结充填体经常出现的后期强度劣化现象,进行含硫和无硫尾砂充填体强度对比试验,研究灰砂比和料浆对含硫尾砂充填体长期强度性能的影响,并采用XRD和SEM对含硫尾砂充填体中水化产物进行分析。研究结果表明:尾砂含硫量(质量分数)为6.1%,主要硫化物为黄铁矿时,充填体120 d强度下降达到47.4%。灰砂比为1:8时,充填体各龄期强度显著增加,后期强度劣化得到改善。灰砂比为1:16时,充填体长期强度稳定在0.85 MPa左右。充填料浆质量分数对充填体强度影响也较为显著,质量分数为74%~76%时,充填体后期强度下降幅度最小。当充填体内部结构较疏松时,次生石膏可以填充水化产物之间的空隙,在一定程度上改善充填体长期强度性能。充填体结构较为致密时,次生石膏会破坏其微观结构,降低充填体后期强度。     

尾砂胶结充填体变形及强度试验研究

对几种水泥尾砂配比的全尾砂胶结充填体进行了无侧限条件下的变形试验，并首次对其抗拉强度和抗挠强度进行了对比试验，发现尾砂胶结充填体在无侧限条件下无明显压密过程，具有较大的侧向膨胀能力，其抗挠强度远比抗拉强度大等特征，进一步证明了这种充填体具有较强的塑性．     

基于全尾砂充填体非线性本构模型的深井充填强度指标

目前矿山深井充填体强度指标是类比浅部充填经验来确定的,为改变这种不合理局面,根据某深井开采矿山全尾砂充填体单轴压缩实验的应力-应变关系曲线,建立了全尾砂充填体峰值应力前的非线性本构模型.结合全尾砂充填体与深部围岩耦合作用下能量损耗相近的原则,得出了全尾砂充填体抗压强度设计公式.实例研究结果表明:建立的全尾砂充填体峰值应力前的非线性本构模型与实验结果吻合;深部开采全尾砂充填体强度指标与围岩原岩应力、弹性模量以及充填体本身的力学性能有关,采用非线性本构模型确定的全尾砂充填体强度指标比采用线性本构模型确定的强度指标更精确.     

膏体充填材料性能影响因素试验研究

以淄博矿业集团岱庄煤矿膏体充填为例,通过均匀试验系统研究了膏体充填材料性能的主要影响因素。结果表明:在材料颗粒级配、温度、湿度确定的情况下,质量浓度是影响塌落度、分层度、凝结时间和抗压强度的主要因素;在质量浓度相同的条件下,粉煤灰含量越高,塌落度越大;膏体分层度随粉煤灰含量的增加而逐渐减小;随着胶结料含量的增加,单轴抗压强度增长迅速;泌水率随着细粒级含量和质量浓度的增大而减小。     

叶片排列方式对全尾砂膏体充填料搅拌效果的影响分析

全尾砂混合料搅拌技术是全尾砂膏体制备系统的关键技术,而搅拌机叶片的排列方式对混合物料的搅拌效果有很大影响.论文首先从搅拌原理出发,分别分析比较了叶片的单向正排列和单向反排列、单向排列和对称排列、对称排列和反向回转排列方式对搅拌效果的影响,然后,用数值模拟方法模拟出不同叶片排列方式的混合料流场,进一步论证叶片不同的排列方式对搅拌效果的影响.研究结果表明,叶片对称布置能够有效增加物料的搅拌次数,加强剪切运动和促进扩散运动.反向叶片区流场面积大,强度高,更有利于物料的对流运动,快速混合均匀.双卧轴全尾砂膏体搅拌机推荐采用反向回转排列方式.     

尾砂坝内不同位置尾砂对充填体强度的影响

以实验室尾砂物理性质分析和强度试验为基础，结合水口山矿务局廉家湾矿区实际充填资料，论证了尾砂坝内不同位五尾砂对充填体强度的影响，为实现全尾砂胶结充填提供了依据。     

全尾砂-粗骨料膏体早期抗压强度影响规律及固化机理

以某矿尾砂、废石、棒磨砂为实验材料,采用正交设计实验方法,研究膏体质量分数、水泥掺量、尾骨比(全尾砂、废石和棒磨砂质量比)、泵送剂掺量对充填体早期抗压强度的影响规律。对实验数据进行三维曲面可视化分析和多元非线性回归分析,最后根据实验结果对膏体固结性能的机理进行分析。研究结果表明:水泥掺量和质量分数是早期抗压强度的主要影响因素,m(全尾砂):m(废石):m(棒磨砂)以及泵送剂掺量存在最优值,最优值范围分别为5.0:2.5:2.5～4:3:3和1.5%～2.0%。多元非线性二次多项式回归拟合效果最佳,根据所选模型和主观权重T可知,所得目标函数f存在最大值和最小值,最大值为8.97 MPa,最小值为2.87 MPa,均满足7 d强度要求(R7≥2.5 MPa);粗骨料的掺入不仅能进一步提高早期抗压强度,而且粗骨料中的活性物质能与Ca(OH)_2发生反应,起到部分胶凝效果。     

壁后充填膏体监测技术与膏体长期稳定性研究

矸石膏体充填开采技术是解决建筑物下、铁路下、水体下和承压水上压煤的重要途径,充填效果评价一般采用在地面设置岩移观测站的方式,评价周期往往较长,费用较高。基于自主知识产权的KJ216顶板压力在线监测系统,包括耐高温、高压、防水的充填体变形监测仪、压力传感器和温度传感器等,研制了充填体性能在线监测系统并用于岱庄煤矿2351工作面。监测结果表明:充填体在采空区后方80m左右被压实并趋于稳定;上覆岩层的总变形量在300mm左右,其中充填体的变形量在104.3mm左右,充填体压缩率为5%;充填体的水化温度54℃,对充填体早期强度有促进作用;水化反应在第2天最为强烈,4天以后趋于稳定。     

全尾砂膏体搅拌剪切过程的触变性

膏体触变性是一种复杂的流变现象,涉及到膏体的搅拌制备、管道输送、采场流动等多方面,但是对膏体的触变性机理目前还缺乏统一的认识,对全尾砂膏体处置技术中出现的各种与触变性相关现象还难以解释。针对全尾砂膏体搅拌剪切过程中的触变行为,对某尾矿全尾砂膏体在不同条件下进行流变测试,研究全尾砂粒级、膏体中固相质量分数、水泥添加量、静置时间等因素对膏体触变的影响规律,分析全尾砂膏体触变行为及其对全尾砂膏体稳定性能的影响。研究结果表明,全尾砂颗粒以三维网状结构弥散于浆体空间,其触变性与屈服应力及膏体料浆稳定性相关,受到料浆中超细成分、灰砂比、固相质量分数等影响,膏体触变特征可划分为剪切破坏及静置恢复两个过程,其流变特性具有随时间而变化的特点。     

某钼矿全尾砂膏体制备控制系统方案设计

全尾砂膏体充填系统为复杂系统,为制备合格的膏体,对全尾砂胶结料的浓度及灰砂比控制要求极其严格,为此,设计合理的控制系统是制备合格的全尾砂膏体的前提条件.不同的矿山,充填工艺不同,充填材料组成及性能差别也很大,应进行控制系统专题研究与设计.本文通过对黑龙江某钼矿全尾砂膏体充填系统工艺特点及全尾砂膏体性能参数的分析,设计了充填控制系统的目标和结构,即实现对灰砂比和充填料浆浓度的控制,以及采用DCS结构.然后进一步对控制系统方案进行了设计,包括采用双闭环比值控制方案,模糊PID控制算法等,以便为进一步设计工作提供参考.     

全尾砂膏体小型圆柱塌落度检测

探索矿山尾砂充填领域塌落度实验的小型化,研究直径和高度均为7.5 cm小型圆柱塌落度法的准确性和适用范围。基于膏体流变学原理,对物料塌落进行力学分析,建立屈服应力与塌落度关系模型,然后利用流变检测实验对塌落度结果的精度进行验证,确定圆柱法的适用范围。研究结果表明:小型圆柱法检测结果精度比标准锥桶法的精度高3.84%;泵送膏体标准塌落度15~20 cm对应小型塌落度1.5~2.3 cm,自流输送料浆标准塌落度23~27cm对应小型塌落度2.9~3.6 cm;该圆柱法的适用范围为料浆的骨料最大粒径不大于3 mm,塌落度不小于7.5 mm。小型圆柱法可作为细粒级膏体塌落度实验的一种新方法。     

减水剂对尾砂膏体的和易性与充填体强度影响研究*

充填料浆的和易性和充填体强度关系到充填采矿安全、经济与可靠。针对金川镍矿尾砂膏体充填管道输送中存在堵管问题,开展了泵送减水剂对膏体的和易性与充填体强度影响的试验研究。首先分析了膏体物料的物化特性和颗粒级配;然后采用金川镍矿尾砂膏体充填系统工业生产的技术参数,开展了添加不同泵送减水剂的膏体和易性、充填体强度易性以及流变特性的试验研究。结果显示,添加1%~2%的泵送减水剂不仅改善膏体的和易性,而且还能够提高充填体强度。膏体的和易性随着泵送随减水剂添加量的增加而提高,并且膏体浓度越高提高的效果越显著。但当泵送减水剂添加量达到3%时,充填体28d强度显著降低。综合泵送减水剂对充填体强度和膏体和易性影响的综合分析,确定1.5%~1.8%的泵送减水剂为膏体的最佳添加量。该研究成果为金川镍矿膏体充填系统料浆制备提供依据,已应用于金川矿山工业化生产。     

尾砂膏体充填体在冲击载荷作用下的长期力学行为及特性

Cemented tailings backfill (CTB) structures are important components of underground mine stopes. It is important to investigate the characteristics and dynamic behavior of CTB materials because they are susceptible to disturbance by dynamic loading, such as excavation and blasting. In this study, the authors present the results of a series of Split–Hopkinson pressure bar (SHPB) single and cyclic impact loading tests on CTB specimens to investigate the long-term dynamic mechanical properties of CTB. The stress–strain relationship, dynamic strength, and dynamic failure characteristics of CTB specimens are analyzed and discussed to provide valuable conclusions that will improve our knowledge of CTB long-term mechanical behavior and characteristics. For instance, the dynamic peak stress under cyclic impact loading is approximately twice that under single impact loading, and the CTB specimens are less prone to fracture when cyclically loaded. These findings and conclusions can provide a new set of references for the stability analysis of CTB materials and help guide mine designers in reducing the amount of binding agents and the associated mining cost.     

基于全尾砂级配的膏体新定义

基于全尾砂特性的不同,提出定量化具有普遍性和工程应用性的膏体新定义。运用八因素十水平均匀设计方案研究不同尾砂粒级组成对浆体泌水率的影响。研究结果表明:当全尾砂颗粒半径超过70μm时,颗粒基本不具有保水性能;粒度为20~98μm的尾砂颗粒对浆体的泌水性能影响较大,尤其是粒度为20~37μm的尾砂颗粒;膏体新定义的提出使不同矿山不同特性全尾砂所能配制的膏体得到了统一规范化和定量化。     

云南某铅锌矿全尾砂膏体室内实验研究

对云南某铅锌矿采用全尾砂膏体充填方案开展了室内实验研究,分析了全尾砂基本物理化学性质(粒级组成、化学成分),并进行了全尾砂自然沉降试验、坍落度试验、全尾砂试块单轴强度试验,获得了全尾砂及全尾砂胶结料的自然沉降特性、流动性能、析水性能及强度特性.试验结果显示:全尾砂自然沉降2~3 h后,重量浓度达到72%~76%,需要添加絮凝剂加快沉降;全尾砂胶结料的重量浓度为78%~79%时,坍落度为24~17 cm,基本无析水(1%~0.6%),充填料呈膏体状态,适合长距离输送;全尾砂膏体配合比在1∶4~1∶12时,28 d单轴抗压强度达到1~4 MPa.室内实验初步表明该矿山可以采用全尾砂膏体充填方案.