胶结充填体自立的受力分析与研究

针对充填体自立问题,介绍了不同开采条件下充填体的计算模型,进行了力学分析与比较,在此基础上建立了煤矿充填体的自立模型并进行了力学推导,研究结果对充填料浆的自立强度设计具有一定的指导意义.     

某矿山全尾砂膏体充填配比试验研究

针对某矿山膏体充填物料,先对其物理化学性质进行测定,然后分别对66%～79%不同质量浓度的全尾砂料浆进行流变特性试验分析,并得出在0～120 s~(-1)剪切速率下的流变模型,根据流变模型推导出可输送膏体的临界浓度。在临界浓度附近通过全面试验法研究膏体充填材料的综合性能,最后在满足矿山生产要求的情况下确定膏体充填材料的最优配比范围并对影响配比的因素进行分析。根据矿山要求一步骤充填强度达到1 MPa以上,二步骤充填强度达到0.5 MPa以上,试验结果得出灰砂比为1∶24时,28天单轴抗压强度超过0.5 MPa,满足自立强度要求。灰砂比为1∶8时,28天单轴抗压强度在1 MPa左右,满足一步骤充填强度要求。最终结合料浆流动性和试块强度综合考虑,推荐一步骤回采膏体充填料浆浓度75%～76%,灰砂比1∶8,二步骤回采膏体充填料浆浓度75%～76%,灰砂比1∶24。     

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。     

基于FLAC~(3D)的充填体下矿柱回收方案优选

顶板失稳是威胁矿山矿柱安全回收的主要问题,某矿山为了确保安全、高效地回收矿柱,需要在矿山选定的四种矿柱回采、充填方案中优选出最优采充方案。结合矿山实际,采用FLAC~(3D)对矿柱回采方案进行分析研究。模拟结果显示,当充填体强度为2.2MPa时,采场尺寸较小,采用上向分层充填法较为保守,且对于维护采场与充填体稳定性并无显著优势,最终选择回采强度更高的浅孔留矿嗣后充填法。矿山现场试验结果表明,浅孔留矿嗣后充填法既保证了采场顶板稳定,又有效提高了矿柱回收效率和作业安全。     

上向水平分层进路式水砂充填采矿法充填体稳定性分析

通过对武山铜矿南带水砂充填体的稳定性分析，指出用混合砂作为水砂充填体的充填材料时，只需采取适当的加固措施，就可使水砂充填体具有较好的自立能力，达到降低矿石贫化率和安全生产的目的。     

分级尾砂胶结充填体力学及声发射特性试验研究

胶结充填体力学性质、充填强度和损伤过程是影响矿山充填安全的重要因素。对单调加载条件下矿山尾砂胶结充填体力学及声发射特性进行研究,制作了不同配比条件下的圆柱型充填体试件,测试其单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变曲线和声发射参数,研究分级尾砂胶结充填体的变形破坏特征。研究结果表明,分级尾砂胶结充填体养护时间和单轴抗压强度之间存在指数关系,提出分级尾砂胶结充填体强度-养护时间预测模型,从而为探究分级尾砂胶结充填体力学参数的成因及对其调节提供依据。     

新型尾砂固结剂在矿山的应用

高采矿充填成本是影响我国矿山采矿单耗的一大因素。本文介绍了新型尾砂固结材料替代水泥在矿山胶结充填的应用。在充填体强度相同的条件下,尾砂固结剂的使用量只需普通水泥的1/2或更少。尾砂固结剂的充填工艺与矿山普遍使用的水泥胶结充填系统相同。在满足矿山对充填体强度要求的情况下,可降低充填成本,具有明显的经济效益。     

空场嗣后充填采场充填挡墙受力分析与构筑工程实践

厂坝铅锌矿采用空场嗣后充填采矿法开采，为了井下采场充填顺利实施，须对采场充填挡墙构筑进行分析和设计。从井下充填挡墙受力分析可知，充填挡墙受力与充填料浆高度有密切联系，首充最佳高度为1.5 m,两次充填间隔时间在24 h以上，充填高度超过充填挡墙高度时，充填体初凝自立积聚到一定强度，可进行连续充填；通过类似矿山充填挡墙形式优缺点对比，确定采用钢筋混凝土挡墙封堵空场嗣后充场底部结构及分层，木挡墙封堵天井联络道；综合抗压强度、抗剪强度、抗渗透性条件等充填挡墙厚度计算方法，确定钢筋混凝土挡墙厚度为0.5 m。对充填挡墙具体结构进行设计，实现了井下采场充填挡墙构筑。生产实践证明，该充填挡墙设计方案安全合理，现场应用效果良好。     

河北石湖金矿全尾砂胶结充填试验研究

针对河北石湖金矿生产情况,开展了石湖金矿尾砂的物理化学性质、尾砂的粒级组成、尾砂沉降、尾砂的渗透性、充填体强度试验等相关充填试验,有效的评价尾砂特性对充填体质量的影响,为矿山尾砂作为充填材料用于井下充填的可行性提供了理论依据。     

全尾砂膏体充填系统充填质量稳定性研究

为研究武山铜矿全尾砂膏体充填系统充填质量稳定性,分别测试了充填系统的制浆输送稳定性、工业运行稳定性与充填体强度波动。试验结果表明,全尾砂膏体充填系统的深锥浓密机在储料时间不超过 3 d的情况下可实现相对稳定的排料与生产,若延长储料时间,物料易在深锥底部板结,进而导致排料流量与浓度的不稳定。考虑采矿充填的不平衡性,矿山应尽量避免深锥浓密机长时间储料,并可在深锥底部增加流态化活化造浆系统,保障排料稳定性。在工况条件相对稳定的情况下,武山铜矿全尾砂膏体充填系统工艺流畅,充填技术指标优异,超过设计和建设要求,且充填体 28 d 强度均能达到 4 MPa 以上,能够满足回采过程中充填体的强度需求。充填系统运行可靠、工艺参数稳定,极大地提高了充填体质量,为进一步实现安全高效开采提供了安全保障。     

良山铁矿全尾砂胶结充填参数的合理选择

结合良山铁矿全尾砂胶结充填工艺的主要影响因素,提出不同充填配比参数并对其进行回归预测分析,得到影响充填体强度的主要因子及其与充填强度的关系曲线。根据采场参数,运用不同的数学模型计算出充填体的设计强度范围为0.18~1.30 MPa,并利用ABAQUS软件对采场回采后相邻采场中充填体的受力变形情况进行了模拟分析。结果表明：充填采场中配比为1∶8时充填体强度略有盈余;配比为1∶20时充填体强度不足,充填体会发生压裂破坏;配比为1∶15时充填体强度能满足采场安全要求。选择浓度70%,灰砂比1∶15的充填配比能够控制采场的变形和破坏。     

进路充填法爆破扰动诱发充填体破坏规律研究

针对焦家金矿进路充填法爆破扰动诱发充填体破坏严重的问题，基于Mises屈服准则确定充填体破坏阈值，采用LS-DYNA软件对炮孔距充填体距离、充填体养护龄期与充填体破坏范围之间的关系进行了数值模拟研究。结果表明：充填体的破坏范围与炮孔距充填体距离（孔边距）呈线性关系，随着孔边距的增加，充填体的破坏范围逐渐减小；充填体的破坏范围与其养护龄期密切相关，随着养护龄期的增加，充填体的破坏范围逐渐减小，且超过7 d养护龄期后，充填体的破坏范围受爆破扰动影响明显减弱。该研究成果为现场爆破参数优化和回采时间的确定提供了理论依据。     

挤压爆破在胶结充填采矿法中应用可行性研究

结合某矿下向分段胶结充填采矿法采用挤压爆破落矿的实际,应用爆破理论,对挤压爆破在充填体立面产生的动载荷进行了理论分析,推导出了动载荷计算公式,结合实际计算动载荷选取合理的爆破参数;在此基础上进行了室内充填体动载荷冲击模拟试验、正交回归设计抗压强度试验和抗剪强度试验,结果表明通过分段爆破挤压充填体可以提供足够的爆破补偿空间,并且能够提高充填体强度。理论和试验结果证明了挤压爆破在胶结充填采矿法中应用的可行性。     

金属矿山固废充填研究现状与发展趋势

介绍了以膏体+多介质协同充填、同步充填和功能性充填为代表的新兴充填理念。系统阐述了以流变力学和固体力学为主体的矿山充填力学架构,剖析了原位多场多因素扰动作用,并介绍了最新研发的充填体多场耦合监测系统。总结了全尾砂深度浓密、固液混合搅拌以及长距离浆体输送等充填核心环节的发展特点及研究进展。分析了充填智能化发展的必要性,梳理了充填领域涉及的智能化算法,提出了充填智能化未来发展思路。通过对矿山固废充填发展趋势分析,认为未来矿山固废充填需要深度拓展绿色发展内涵,进一步探索模块化、规模化和智能化之路,积极融入并服务深地开采需求,充填采矿法或将成为深部采矿和绿色采矿未来可期的唯一解决方案。      

复杂开采条件下低品位镍矿安全高效回采方案研究

在龙首矿西二采区上部中段采矿方法由胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,矿山面临着覆盖层形成及矿石损失贫化控制等一系列技术难题。首先提出了大体积胶结充填体诱导冒落覆盖层形成方案,分析得出胶结充填体具有较好的可冒性;然后对胶结充填体破碎后的块度分布规律进行了研究,结果表明胶结充填体在破碎过程中不会产生大量粉状物,因此不会造成矿石提前贫化;最后针对崩落法采场仅有的4个回采分段提出一种组合式放矿方案,并对该方案在矿石贫损控制方面的有效性进行了试验验证。将各项研究成果应用于现场生产实践,成功诱导顶板胶结充填体冒落形成覆盖层,在获得良好矿石贫损指标的基础上,使采场产能提升30%,采矿成本降低28%,在复杂开采条件下实现了低品位矿石的安全高效、低贫损及低成本开采。     

分级尾砂胶结充填体强度参数试验研究

在矿产资源开采过程中会产生大量的固体废料,固体废料堆积会对地表及地下水产生严重的污染,从而诱发一系列次生灾害,同时也不符合当前绿色矿山建设及节能减排之趋势。在尾砂中加入一定比例的水泥再充填入井下的采空区既能缓解固体废料排放问题,又能增加开采作业的安全性。目前对于尾砂胶结充填体的力学研究才处于起步阶段,为了深入研究充填体强度参数的演化规律,该文选用大红山铜矿的分级尾矿制作了不同的配合比条件下的圆柱体试件,测试其单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变曲线,并分析各参数与配合比之间的关系,研究了胶结充填体的变形特征,从而探究分级尾砂胶结充填体力学参数的成因并为调节力学参数提供依据。     

单轴压缩下充填体损伤本构模型研究

为了揭示充填体材料在单轴荷载下的损伤机理,首先对充填体材料在单轴荷载下的应力—应变曲线进行分析,再以损伤变量作为影响充填体材料力学特性的内变量,基于统计损伤理论、最大拉应力准则和应变等效假说,推导了充填体材料在单轴荷载下的经典损伤本构模型。由于充填体试件在初始阶段存在压密过程,提出了压密系数并将其引入到经典损伤本构模型,弥补了经典损伤本构模型无法合理解释充填体压密过程的缺陷。采用修正损伤本构模型对几种不同试验数据进行拟合,并与经典损伤本构模型进行对比,结果表明：拟合曲线不仅能够较好地模拟充填体试件在初始加载阶段的压密过程,而且拟合曲线与应力—应变试验数据基本吻合,充分说明所建立的修正损伤本构模型可靠性较好。为了进一步研究拟合参数变化对拟合曲线形状的影响,采用控制变量法改变其中一个参数,结果表明不同类型的拟合参数会对拟合曲线的形状产生不同的影响。     

下向分层胶结充填采矿法在前河公司的应用

下向分层胶结充填采矿法是开采矿岩破碎、开采技术条件复杂的难采矿体最有效的采矿方法之一.针对前河金矿矿体破碎、形态复杂的开采技术条件,依据采矿方法选择原则和影响因素,详细介绍了下向分层胶结充填采矿法回采及充填工艺过程,推广应用取得了良好的经济效益和社会效益.