山东某金矿细粒尾矿胶结性能试验

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。     

胶固粉全尾砂胶结充填体在麻姑山铜钼矿应用与实践

为解决麻姑山铜钼矿尾砂含硫量高,导致以硅酸盐水泥为胶凝材料的充填体强度难以达到下向进路充填的要求的问题,以GQ-B-02型胶固粉替代硅酸盐水泥,对胶固粉-全尾砂充填体进行了单轴抗压强度试验。试验结果表明:胶固粉对高硫尾砂具有较好的适用性,质量浓度为68%、灰砂比为1∶6的充填体7d与28d强度分别为1.400MPa、5.364MPa,但当灰砂比小于1∶10时,充填体7d强度接近于零。选用GQ-B-02型胶固粉作为胶凝材料,对断面为3m×3m的进路推荐分两步骤进行充填,充填质量浓度为68%,一期充填灰砂比为1∶6,二期充填灰砂比控制在1∶10～1∶12。生产实际表明井下充填效果良好,可较好地保障生产安全。     

某钨矿全尾砂充填胶凝材料优选

针对湖南某钨矿充填胶凝材料的优选,研究了全尾砂的物理化学性质,并以两种胶固粉以及P·O42.5水泥为胶凝材料,对尾砂胶结充填体抗压强度进行了研究,测定了3种胶凝材料胶结块在不同灰砂比、不同龄期下的单轴抗压强度。试验结果显示:胶固粉1的胶结试块强度增长龄期主要集中在0～3d,胶固粉2与P·O42.5水泥胶结试块强度增长龄期主要集中在7～28d。两种胶固粉的胶结充填效果优于P·O42.5水泥,且在灰砂比为(1∶4)～(1∶8)时,胶固粉1胶结试块强度优于胶固粉2胶结块;在灰砂比为(1∶12)～(1∶20)时,胶固粉2胶结试块强度优于胶固粉1胶结块。针对矿山采矿所需充填体强度要求,并将其进行经济对比,推荐胶固粉2作为最佳的胶凝材料。     

胶固粉尾砂胶结充填体强度实验研究

针对胶固粉和硅酸盐水泥对尾砂胶结充填体抗压强度的影响进行了对比实验研究,测得不同浓度、不同灰砂比和充填体在不同龄期下的抗压强度。实验结果显示:在灰砂比和浓度相同条件下,随龄期的增加,胶固粉胶结充填体强度增长明显,28d龄期胶固粉充填体强度明显高于水泥充填体强度值,60d龄期胶固粉充填体强度增加值依然显著;低灰砂比胶固粉尾砂胶结充填不仅满足矿山充填强度的要求,并降低了充填成本,具有良好的效益。     

某铁矿胶固粉与水泥胶结充填体强度对比试验

针对某铁矿的充填胶凝材料选择和配比参数设计,开展了全尾砂胶固粉胶结充填体与水泥胶结充填体的强度对比试验。先考察全尾砂的基本物理力学特性,并在此基础上采用全面试验法设计试验,测试了不同灰砂比、不同质量浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果显示：该铁矿山全尾砂的加权平均粒径为d_av=0.21 mm,大于0.074 mm的尾砂占53.82%,全尾砂较粗;灰砂比1∶10、浓度70%、28 d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.13 MPa,相同条件下胶固粉胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的2.33倍即2.63 MPa;胶固粉胶结试块强度平均是水泥胶结试块的2.93倍即2.79 MPa。水泥胶结试块不仅强度相对较低,而且增大灰砂比,其强度增长率小于胶固粉胶结试块;降低灰砂比,水泥胶结试块强度不稳定。以上结果表明胶固粉的胶结强度高,成本也低于水泥,是较优的胶凝材料。     

胶固粉-全尾砂充填体强度特征试验研究

以胶固粉为胶结剂,对胶固粉-全尾砂充填体进行了单轴压缩试验,研究了充填体强度与质量浓度、灰砂比、养护龄期的关系,并与C42.5硅酸盐水泥充填体强度进行了对比分析。研究结果表明:在质量浓度一定的条件下,充填体强度增长速率随着养护龄期与灰砂比的增大呈减小的趋势。质量浓度的增大可有效提升充填体7d强度,但充填体28d强度主要受控于灰砂比。在相同质量浓度与灰砂比条件下,胶固粉-全尾砂充填体7d与28d强度总体优于C42.5水泥充填体。因此,在一定条件下,胶固粉-全尾砂充填体可有效降低因充填体破坏而导致的矿石损失与贫化,对保障安全生产,提高矿山经济效益具有一定的作用。     

锡矿山南矿尾矿膏体充填技术研究及工程应用

对锡矿山南矿尾矿进行了膏体制备和充填相关研究。该尾矿浓缩至质量浓度64%可达到膏体状态; 膏体尾矿以新型胶结粉为胶凝材料,在全尾砂浓缩膏体浓度68%、灰砂比1∶8条件下,充填体固结块28 d抗压强度可达3.36 MPa。工程应用实践表明,该尾矿膏体充填系统运行良好,工艺指标优良。     

某磷矿碎石混凝土充填材料配比试验研究

针对某磷矿采用混凝土胶结充填替换掉不稳定矿柱处理空区的方案,开展了碎石混凝土充填材料配比试验研究。针对影响充填材料强度的因素,以碎石和棒磨砂作为充填骨料,试验采用正交试验的方法进行设计,并对试验结果采用DPS数据处理软件对充填体7d及28d试验结果进行非线性规划,采用二次多项式逐步回归方法,可得到单轴抗压强度与料浆浓度、砂灰比和砂石比的关系式。最终确定充填材料配比参数为砂浆浓度78%、砂灰比为2、砂石比为4∶6。该配合比混凝土充填体28d单轴抗压强度可达到14MPa,7d单轴抗压强度可达到8MPa,满足采矿工艺对充填体的强度要求。     

安庆铜矿分级尾砂胶凝材料配比试验及应用研究

根据安庆铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了分级尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。结果表明:在灰砂比为1∶10、质量浓度为70%、28 d养护龄期的条件下,新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的1.9倍。通过数值模拟方法,计算典型一步骤采场充填体的实际强度需求为1.525 MPa,并在此基础上推荐充填浓度不低于70%,新型胶凝材料与分级尾砂比为1∶10进行工业充填试验。采场充填体现场取样测试结果表明,新型胶凝材料充填体试样平均抗压强度为2.01 MPa,满足矿山对充填强度和充填质量的要求,胶凝材料用量降低了21.8%,从而节约了充填成本。     

大尹格庄金矿深部采场胶结充填体强度研究

依据工程类比和理论计算分析，确定了大尹格庄金矿深部采场的胶结充填体需求强度，即3 d充填体强度不少于0.5 MPa，整体稳定强度不少于1.0 MPa。同时，对大尹格庄金矿的尾矿进行了胶结充填体抗压强度试验，得到了不同灰砂配比、不同料浆浓度、不同养护时间的分级尾砂和全尾砂胶结充填体抗压强度；根据试验结果，获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。     

大红山铁矿细粒级尾砂胶结充填材料充填强度试验研究

为探索大红山铁矿细粒级尾砂胶结充填材料充填强度,结合大红山铁矿实际需求,对细粒级尾砂胶结充填材料应用及充填体强度进行试验研究。试验结果表明,采用新型胶结材料代替传统硅酸盐水泥,分级尾砂胶结充填时,灰砂比1∶10时即能满足充填采矿工艺要求;全尾砂胶结充填时,新材料胶结灰砂比1∶8的28 d抗压强度与分级尾砂水泥胶结灰砂比1∶4的28 d抗压强度相当,能有效降低充填成本,具有良好的经济效益和环保效益。     

早强剂对固结粉胶凝材料混合骨料充填体强度的影响

为实现废石和固结粉胶凝材料在金川矿区充填采矿中的应用，首先开展了不同配比废石—棒磨砂混合骨料粒径级配分析，获得废石与棒磨砂配比为4∶6混合骨料的堆积密实度为0.635和泰波幂指数n为 0.591；然后，针对废石含量为10%~50%的混合骨料，分别开展了添加和不添加早强剂的固结粉胶结充填体强度试验。结果表明：充填体强度随着废石含量增加呈现先提高后降低趋势。当废石含量为40%，料浆浓度为 79%~81%时，不添加早强剂的固结粉胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.23、3.79、5.98 MPa，其早期强度低于矿山设计强度；添加早强剂时，胶结充填体3、7、28 d平均强度分别达到1.55、3.34、6.46 MPa， 满足金川矿区下向分层进路胶结充填采矿作业对胶结充填体强度的要求。由此确定，胶砂比1∶5、废石∶棒磨砂4∶6、浓度79%~81%、添加1%早强剂的固结粉胶凝材料混合骨料可在金川矿区推广应用。     

全尾砂新型充填胶凝材料在月山铜矿的应用研究

根据月山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。通过研究全尾砂的基本物理力学特性,并在此基础上采用全面试验法测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:该铜矿全尾砂的中值粒径为d50=0.0426mm,大于0.074mm的尾砂占36.8%,全尾砂颗粒细;灰砂比1∶6、浓度70%、28d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.32MPa,而相同条件下新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的3.53倍即4.66 MPa。因此,提出了适合矿山的胶结充填参数:推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂之比为1∶6~1∶8进行工业充填试验。工业试验结果表明,1#和2#钻孔充填体试样强度均能够满足月山铜矿对充填技术和充填质量的要求,且强度仍有富余,建议矿山进一步优化充填料配比,减少胶凝材料用量,从而节约充填成本。     

特大型采空区充填体强度设计优化

为保证某矿特大型采空区的稳定性，最大程度回收采空区内的矿柱，采用工程类比法和理论计算法分别得出设计的充填体强度为2和1.5 MPa，根据设计强度得出灰砂比在（1∶4）～（1∶8），对充填体两侧进行受力分析后，应在采空区受力较大的顶底板处适当提高灰砂比，使设计充填体的抗压强度高于该处的实际受压强度，采用经验公式和杨辛公式进行充填体自立强度计算比较，得出40 m高充填体的设计强度为1.664 MPa。结果表明，3#矿体采空区最下部采用灰砂比1∶4胶结充填，然后逐步下降至灰砂比1∶8进行充填；在中段水平位置采用灰砂比1∶4胶结充填，充填高度不小于6 m；在距离采空区顶部2～3 m采用较高的灰砂比，甚至是水泥砂浆进行充填；可获取最佳的充填效果，保证矿山安全持续生产。     

基于棒磨砂充填料的新型充填胶凝材料优化决策

以金川矿山棒磨砂为例，利用生石灰、脱硫灰渣、矿渣微粉等固体废弃物，以芒硝、NaOH作为外加剂开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究。通过正交试验方案研究激发剂对新型胶凝材料充填体强度的影响，利用遗传规划程序回归新型胶凝材料抗压强度和沉缩率与激发剂之间的函数关系，使用遗传算法最终对回归函数进行有约束优化。结果显示：生石灰为7.05%、脱硫灰渣为16.32%、芒硝为3.062%、NaOH为1.08%、矿渣为72.48%，新型胶凝材料的3、7、28 d龄期抗压强度分别为1.00、4.03、6.73 MPa，优化结果符合现场充填强度要求，为新型充填胶凝材料工业化试验提供理论依据。     

地质聚合物的制备及其在尾矿免烧制品中的应用

采用钢渣和粉煤灰作为原料,加入一定量的碱激发剂,制备出了一种较高强度的地质聚合物胶凝材料。当钢渣与粉煤灰比值为1∶1时,加入10%、模数为1的水玻璃,3d强度为29.20MPa,28d强度可达53.71MPa。并以其作为胶凝材料,以铁矿尾矿粉作为骨料,试制了一种钢渣粉煤灰基地质聚合物胶凝尾矿免烧制品。当尾矿加入量为50%或55%时,各个样品的3d强度均在10MPa以上,最高可达16.24MPa,28d强度均在15MPa以上,最高可达23.43MPa。本文还对胶凝聚合反应机理进行了初步探讨。     

基于均匀试验与智能算法的全固废充填胶凝材料制备

为了制备满足矿山要求的超细尾砂全固废充填胶凝材料, 基于均匀设计方案, 开展了全固废充填胶凝材料激发剂配比的胶结体强度试验, 结果表明, 矿渣粉配比量为全尾砂胶结充填体7 d及28 d抗压强度的主要影响因素, 脱硫石膏配比量对充填体7 d抗压强度影响较大, 而钢渣配比量影响28 d抗压强度。建立了胶凝材料配比优化模型, 利用智能算法的全局寻优, 获得低成本全固废充填胶凝材料最优配比为: 脱硫石膏20%、钢渣微粉33%、粉煤灰25%、矿渣微粉22%, 材料成本为34.92元/m³;根据该配比进行了室内制备试验, 结果显示, 充填体7 d和28 d抗压强度分别达到1.38 MPa和3.56 MPa, 并且随着反应龄期增加, 该材料体系中C-S-H凝胶和钙矾石的质量损失从3.64%增加到8.7%, 充填体强度呈增加趋势。采用该方法制备的胶凝材料能满足矿山要求。     

磷石膏基复合充填材料力学性能试验研究

针对黄麦岭露天转地下充填开采为背景,对该矿的磷石膏复合充填体进行室内单轴抗压强度正交试验,研究不同的料浆质量浓度、磷石膏、粉煤灰、水泥的含量及拌合水p H值等5个因素对充填材料力学性能的影响。对不同配比的复合充填体在分别养护7 d、14 d和28 d后的单轴抗压强度进行测试,同时研究各组配比的坍塌度和泌水率,通过DPS和MATLAB优化工具箱对试验数据进行多元回归分析,最终得到了复合充填材料的优化配比,研究结果表明:当质量浓度为77%、拌合水p H值为12.9,磷石膏、粉煤灰、水泥在比值为5∶12∶3时充填体强度为4.87MPa,坍塌度为208.82 mm。对优化配比进行了试验验证,表明28 d的充填体强度为5.13 MPa,对应坍塌度为196mm。该成果为黄麦岭矿利用磷石膏和粉煤灰提供了理论依据。     

深井矿山低成本尾矿充填胶凝材料开发实验

为了增加矿山井下供矿量，降低充填采矿成本，围绕河北东部某矿山全尾砂、钢厂高炉矿渣和添加激发剂展开新型充填胶结材料配比实验，先后开展探索性实验、净浆实验和胶砂配比实验。结果表明：新开发的充填胶凝材料1∶7胶砂比胶结强度是同配比42.5R水泥的3倍，其价格比普通硅酸盐水泥降低了60%~70%，完全满足矿山充填工艺的要求，能够达到提高矿山经济效益、节约生产成本的目的，同时对改善环境治理起到良好的促进作用。