赞比亚某铜矿全尾砂膏体充填物料特性与优化

在水泥卖方市场条件下的膏体充填材料特性和配比优化是我国海外资源战略面临的新问题。本文以赞比亚某铜矿膏体充填系统为背景,开展膏体流变参数和强度检测实验,计算管道输送阻力和目标抗压强度,优化膏体配比。结果表明,在安全生产的前提下,充填体目标强度为0.5MPa,沿程阻力损失应小于3.92MPa;满足上述条件的膏体配比为灰砂比1：12,膏体浓度70%;该配比可降低水泥用量28.52%,按32.5N散装水泥价格210美元/t计算,年节约充填成本可达373.8万美元(年充填量46.7万m3),为我国海外类似矿山提供借鉴。     

山东某金矿细粒尾矿胶结性能试验#br#

为了解决山东某金矿细粒级尾矿难处理、难利用的问题，采用单因素试验对新型胶固粉的配比、尾矿浓度和灰砂比进行了研究。通过对胶结充填体的强度分析，得出了自制新型胶固粉最佳配比为60∶30∶10（矿渣∶熟料∶脱硫石膏）。使用自制新型胶固粉，在尾矿浓度为72%、灰砂比为1∶10时，28 d胶结充填体抗压强度为5.30 MPa，满足下向进路充填采矿法假顶28 d强度（≥4 MPa）的要求；在灰砂比为1∶20的条件下，28 d胶结充填体抗压强度为1.82 MPa，可以满足上向充填采矿法和下向进路充填采矿法假顶以外的充填体28 d强度（≥1 MPa）的要求。相同浓度、相同灰砂比条件下，采用自制新型胶固粉的胶结充填体抗压强度高于42.5普通硅酸盐水泥184%，成本较42.5普通硅酸盐水泥降低28.8%，效果效益显著。     

基于双指标响应值法对充填材料理想配比值域研究

针对现场尾砂充填材料配比实验决策目标多、实验条件差等问题,采用全面法实验方案,以料浆质量浓度、砂灰比为实验因素,以料浆流动性、胶结体单轴抗压强度为响应值进行配比实验,建立双指标理想配比值域,以提高现场的实践指导性。借助等高线图研究了配料的流动性;采用方差法分析了影响因素对强度的主次效应;通过一维应力波理论计算了充填体抗爆强度;借助非线性回归分析得出满足抗爆振动强度要求的配比数学模型。结果表明:砂灰比越小,浓度越小,流动性越好;充填料浆浓度对强度影响效应更显著;抗爆破振动强度为0.75 MPa。并基于塌落度、单轴抗压强度双指标,提出理想配比值域,为现场充填材料配比提供动态方案。     

基于灰色理论的膏体充填料浆凝结性及流动性分析

膏体料浆的强度是评价充填质量的重要指标,屈服应力是管道输送系统设计的基础。将砂灰比、质量浓度及尾废比(尾砂与戈壁集料比)视为一个灰色系统,运用灰色关联度分析方法,研究3个影响因素与膏体强度及屈服应力之间的关系。分别建立了28d抗压强度、屈服应力与砂灰比、质量浓度及尾废比的灰色模型GM(1,4),确定出最优充填料浆配比。分析结果表明,砂灰比对抗压强度影响最大,质量浓度次之,尾废比最小;质量浓度对屈服应力影响最大,尾废比次之,砂灰比最小。28d抗压强度及屈服应力GM(1,4)灰色模型精度分别为93.41%、94.24%,充填料浆砂灰比为5、质量浓度为78%、尾废比为6时,满足强度及流动性要求,为最佳充填配比。此研究为矿山确定合理充填配比、减少充填成本提供了理论依据。     

矸石膏体充填材料配比优化

为了合理确定岱庄矿矸石膏体充填材料的合理配比,采用均匀设计方法开展了28组实验,研究粉煤灰、水泥、矸石的不同配比对膏体坍落度、分层度、泌水率、充填体早期强度和长期强度的影响规律。基于关键层理论提出了充填体长期强度的计算公式,并采用Matlab软件拟合出了矸石膏体充填最优配比,即粉煤灰∶水泥为3.2、矸石∶水泥为4.5、料浆质量浓度为75.3%。该条件下对应的充填性能参数分别为:坍落度184.44 mm、分层度13.87 mm、泌水率1.48%、充填体早期强度0.16 MPa、充填体长期强度3.89 MPa,与实验结果基本吻合。     

粉煤灰膏体充填置换条带煤柱强度研究

针对过去"三下"开采遗留的大量保护煤柱,因地制宜地提出了粉煤灰充填体整体置换回采条带煤柱的方法。依据采场上方"裂断拱"时空演化规律并结合裂断拱内岩石自重计算充填条带初期强度应大于0.49MPa,后期强度应大于4.42MPa。为了获得充填体的最优配比,设计了正交试验,分析了石灰含量、石膏含量和水泥含量对不同龄期强度的影响程度。结果表明:水泥含量是影响膏体前期1,3,7d抗压强度的主要因素;石灰含量是影响膏体后期28d抗压强度的主要因素。综合多种因素考虑,最终选择粉煤灰∶生石灰∶石膏∶水泥为68%∶15%∶12%∶5%的配比为最优配比。     

基于响应面法的废石-细尾砂充填性能优化试验

为获得满足矿山采矿强度要求的废石-细尾砂充填最佳配比,首先根据混合骨料的堆积密实度和料浆浓度初探试验,初步获得配比范围;在此基础上利用响应面法建立了以废石-细尾砂充填体的3、7、28 d抗压强度为响应值的回归模型,揭示了骨料配比、浓度和灰砂比三因素对充填体强度的影响规律,并通过回归模型优选出充填最佳配比,进行半工业试验验证。结果表明,当充填体养护至3、7 d时,浓度和灰砂比两因素的交互作用影响显著;当充填体养护至28 d时,骨料配比与浓度的交互作用影响显著。当骨料配比1∶3、浓度82%、灰砂比1∶4时,废石-细尾砂充填性能完全满足矿山的充填需求,为废石-细尾砂混合骨料膏体充填性能优化提供了理论基础。     

赞比亚谦比希铜矿全尾砂膏体充填物料特性与优化

对赞比亚谦比希铜矿充填系统膏体流变参数和强度进行检测试验,计算管道输送阻力和目标抗压强度,优化膏体配比。结果表明,在安全生产的前提下,充填体目标强度为0.5 MPa,沿程阻力损失应小于3.92 MPa/km。满足条件的膏体配比为灰砂比1∶12,膏体浓度70%,该配比可降低水泥用量28.52%,年节约充填成本373.8万美元。     

高掺量气化渣膏体充填材料强度性能研究

针对目前矿井采空区充填成本高、煤-电-化工业产生的大量以气化渣为主的煤基固废处理难的矛盾，以宁夏鸳鸯湖电厂产出的气化渣为研究对象，探究高掺量气化渣膏体充填材料的强度性能。研究以气化渣为骨料，水泥为胶凝剂，前期通过单因素试验确定了气化渣在干料中的掺量、骨胶比、料浆浓度等3种因素的合理范围，利用响应面法设计了17组中心组合试验，探究了3因素以及3因素间的交互作用对膏体充填材料强度的影响规律，建立了3因素与7 d、14 d养护龄期时充填材料强度间的函数关系，优化了膏体充填材料的配比方案。结果表明：骨胶比是影响7 d、14 d强度的首要因素，骨胶比和料浆浓度交互对7 d强度影响最大，气化渣在干料中的掺量和骨胶比交互对14 d强度影响最大。研究得到最优配比参数为：气化渣在干料中的掺量为49.282%,骨胶比为4.554∶1,料浆浓度为81.056%。     

基于深锥底流极限质量分数的全尾砂膏体配比参数优化

为克服全尾砂膏体充填配比未考虑深锥底流极限质量分数的缺陷,基于全面试验设计开展强度试验,对某铅锌矿全尾砂膏体料浆进行配比优化.采用全面试验设计,研究砂灰比、质量分数和养护龄期对全尾砂膏体单轴抗压强度的影响规律,并建立强度预测模型,依据充填体强度要求及深锥底流极限质量分数,对膏体充填料浆进行配比优化.研究结果表明:砂灰比、质量分数和养护龄期是膏体强度的重要影响因素,在４d、７d、２８d强度极差分析结果中,均为砂灰比极差大于质量分数极差,方差分析中两者 P 值均小于０．０５,说明砂灰比对强度的影响更为显著;强度与砂灰比呈指数函数降低关系,与质量分数呈二次函数增长关系,与养护龄期呈对数函数增长关系;多元非线性二次多项式回归模型拟合精度较高,相关系数R２ 均在０．９７以上;建立了满足充填体强度要求,以及深锥底流极限质量分数下膏体料浆制备参数的不等式方程组,并求解得出下向进路充填料浆最佳配比范围.