基于RSM-BBD的废石-全尾砂胶结充填体强度试验研究

为探究废石-全尾砂混合骨料下胶结充填体的强度特性,探明废石掺量、浓度、灰砂比等因素对胶结充填体强度的影响规律,基于RSM-BBD,采用正交试验对问题进行了研究。研究发现灰砂比对混合骨料充填体早期强度的影响明显,料浆浓度对晚期强度影响明显;研究结果证实,混合骨料充填体强度不仅受到灰砂比、料浆浓度以及废石掺量单个因素的影响,而且受到三因素交互作用的影响,料浆浓度和灰砂比的交互作用对充填体早期强度影响明显,废石掺量和灰砂比的交互作用对充填体晚期强度影响明显。     

基于级配分析的充填强度优化研究

骨料级配是组成骨料的不同粒径颗粒的比例关系,良好的级配可以充分发挥骨料的强度效应。针对金川镍矿使用棒磨砂胶结充填时出现的强度低、水泥消耗量大等问题,对棒磨砂开展级配分析发现与Fuller级配差距较大,级配不良;以废石集料和棒磨砂为骨料,开展堆积密实度试验,进行级配分析,并开展充填体强度室内试验,结果表明:当砂石比为5∶5时,密实度达到最大值为0.728,该骨料级配与Fuller级配较接近,级配较好;在保持料浆浓度78%的条件下,采用废石+棒磨砂为骨料且砂石比5∶5,当水泥掺量为260kg/m~3时,充填体即可达到强度要求;金川公司以棒磨砂为骨料,同种条件下需要水泥掺量至少达到310kg/m~3,该配合比相较前者需要多消耗水泥20%以上。研究结果可为同类型胶结充填的金属矿山在优化骨料配比、提高充填体强度并降低水泥消耗、增加充填采矿效益方面提供指导。     

骨料堆积密实度对充填体强度影响的规律研究

骨料堆积密实度是孔隙率、骨料粒径、级配关系的综合反映。为研究骨料堆积密实度对充填体强度影响的规律,以废石集料和风砂为骨料,开展了堆积密实度试验;以水泥掺量、水灰比、质量浓度为变量,以单轴抗压强度为考察指标,开展了骨料密实度对充填体强度影响的试验研究。结果表明:混合料堆积密实度对充填强度有较大影响。在实验范围内,随着废石集料的增加,混合料堆积密实度呈"拱形"先增大后减小,当砂石比为5∶5时,密实度达到最大值为0.724,此时可充分发挥混合料的强度效应,此后废石占比每提高10%,充填体7d和28d强度分别降低12.5%和11%。充填体强度与水泥掺量和质量浓度成正相关,而与水灰比成负相关;满足7d和28d强度分别为2.5MPa和5MPa的前提下,最佳水泥掺量为240kg/m3,最佳水灰比为1.6,最佳砂石比为5∶5,最佳质量浓度为79%。     

混合骨料充填体强度发展规律与配比优化

混合骨料充填体强度受混合骨料配比、充填料浆质量 分数和水泥掺量等多因素影响.为探究不同因素对充填体 强度 的 影 响 规 律,并 确 定 最 佳 充 填 配 合 比,采 用 BoxＧ Behnken响应面法(RSMＧBBD)开展了混合骨料充填配合比 试验.以河砂占比、料浆浓度和水泥掺量作为影响因素,以 充填体７d、１４d和２８d强度值作为响应量,构建了不同养 护龄期的充填体强度试验回归模型.试验结果表明:混合骨 料堆积密实度随着河砂占比增大先增大后减小,充填体强度 亦表现出了相同的发展趋势.在多因素影响下,河砂占比越 大同时料浆质量分数越小时,充填体强度越低;河砂占比越 小同时水泥掺量越大时,充填体强度越高;充填体强度随着 水泥掺量和料浆质量分数的提高而增大.     

尾砂充填料浆的配合比试验研究

尾砂用于矿山充填,料浆配合比参数的确定是关键。介绍了某矿山尾砂自流充填砂浆配合比参数的试验研究过程,提出了满足矿山生产条件的尾砂砂浆配合比。     

尾砂胶结充填体强度影响因素研究

尾砂胶结充填采矿法是地下金属矿山广泛应用的开采方法,尾砂胶结充填体的强度严重影响着地下采场的稳定及安全.为了研究尾砂胶结充填体强度的影响因素,根据现场充填条件,采用三山岛金矿尾砂、普通水泥,按照1?4,1?6,1?8和1?10四种灰砂比,分别制备质量分数为68％、70％、72％的胶结尾砂试样,分别养护3,7,14,28 d四个龄期后,进行单轴压缩试验.根据试验结果,分析了灰砂比、充填料浆质量分数以及龄期对尾砂胶结充填体强度的影响,并得到了各个因素与强度的拟合公式,为工程应用提供依据.     

基于PSO-BP的胶结充填体强度预测研究

为快速、准确地确定胶结充填体强度,构建了基于PSO-BP的胶结充填体强度预测模型,并以养护7 d和28 d的胶结充填体强度试验数据进行了验证。结果表明：结合粒子群算法优化BP神经网络初始权值,从而大大提高了预测模型的准确性和可靠性,基于粒子群算法优化下的神经网络相对误差为0.77%,比BP神经网络预测的平均相对误差降低了3.42%,表现出良好的预测精度。     

金川矿山废石与酸浸尾砂最优配合比的研究

为了找出金川矿山废石与酸浸尾砂的最优配合比,即二者混合后达到最大堆积密实度,应用两种骨料堆积密实度模型计算出理论最大值,同时使用试验测量的方法得到了最优组,最终结合两种结果得到:废石∶酸浸尾砂应控制在7∶3与8∶2之间为最优范围。这为矿山后续强度的要求与管道输送提供了保证,同时可为同类矿山的设计提供参考。     

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。     

尾砂胶结充填体孔隙水特征探索试验研究

尾砂胶结充填体的强度是影响充填体稳定性的重要参数之一.当充填料浆进入采场后,尾砂胶结充填物料内的孔隙水含量与孔隙水特征将影响胶凝材料水化离子以及外部硫离子的运移,从而影响充填体强度.为探索并揭示充填配比对孔隙水特征的影响规律,本文测试了不同浓度充填物料孔隙水体积占比与对应充填体孔隙率,并对比分析了两者之间存在的关系.研...     

超细粒级浸出渣与棒磨砂混合胶结充填强度试验研究

为解决凡口铅锌矿超细粒级浸出渣废弃的问题,探究灰砂比、浸出渣与棒磨砂的配比、料浆浓度对充填体强度的影响。设计正交试验并进行浸出渣与棒磨砂混合胶结充填试验,得出各因素对充填体强度影响的重要性顺序,确定出最佳充填配比参数。结果表明,各因素影响充填体强度的重要性顺序为料浆浓度灰砂比浸出渣与棒磨砂的配比;最佳充填配比参数为灰砂比1∶4、浸出渣与棒磨砂的配比1∶6、料浆浓度77%。对不同条件下充填体强度增长规律进行分析,得出充填体强度增长规律:增大灰砂比、料浆浓度可提高充填体强度;在一定范围内,充填体强度随浸出渣用量的增加而提高;细颗粒尾砂越多,充填体水化反应时间越长;充填体强度的增长过程分为增长早期、快速增长期和增长平稳期。     

基于均匀设计的充填体强度特性试验研究

为探究红牛铜矿全尾砂胶结充填体强度特性,以充填料浆浓度、砂灰比、养护龄期为影响因素,基于均匀设计试验方案开展了充填配比试验,并对试验结果进行了非线性回归分析。结果表明:均匀设计试验方法可靠性高;对充填体强度的影响程度大小排序为砂灰比、养护龄期、充填料浆浓度;充填体单轴抗压强度随养护龄期、充填料浆浓度的增大而增大,随砂灰比的增大而减小。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

基于ANFIS模型的充填体抗压强度预测研究

以新城金矿充填尾砂为试验料浆,采用正交设计法设计试验方案,研究灰砂比、质量浓度、养护龄期对充填体抗压强度的影响规律。运用极差和方差分析结果,并采用ANFIS建立预测充填体抗压强度的模型。结果表明,灰砂比是影响充填体抗压强度的最重要的因素;ANFIS模型具有95.8%的预测精度,它是预测充填体抗压强度的一种有效方法。     

废石-尾砂胶结膏体料浆触变性试验研究与分析

为解决铜渣活性差、利用率低的问题,经过前期探索性实验研究,选择生石灰和活性矿物掺和料,在复合碱性激发剂作用下与铜渣制备一种无水泥熟料的新型改性铜渣胶凝材料,利用正交试验进行配比优化研究。结果表明：在水胶比为0.3,球磨时间为120 min（5.24 m2/g）、碱含量为8%、矿物掺和料(L)为30%、生石灰为8%时,无水泥熟料的改性铜渣胶凝材料3 d、28 d的最优配比的抗压强度分别为57.7、70.7 MPa。通过XRD、SEM的分析显示,铜渣在碱—矿物掺和料的协同作用后,产生大量的无定形凝胶C-S-H,并相互联接形成板状结构填充孔洞,提高了铜渣胶凝材料的力学性能,铜渣利用率得到显著提升。     

采空区治理再生骨料浆液物理性能及长期强度特性研究

为解决部分地区采空区充填材料供应不足,以城市建筑固废为原材料,加工成再生骨料,代替部分粉煤灰制成新型充填浆液,测试其物理性能及不同养护条件下强度特性。结果表明:新型充填浆液凝结时间满足注浆要求,随着骨料比例的增加,浆液结石率呈减小趋势、流动度呈增加趋势;当水固比为1∶1.2,再生骨料代替粉煤灰比例在50%以下时,浆液结石率、流动度均良好,当代替比例大于70%时,浆液有离析现象;2组浆液结石体28 d抗压强度都远大于2MPa、90 d长期强度值最小为3.59 MPa、最大值可达7.93 MPa,纯水泥粉煤灰浆液结石体各龄期抗压强度大于其它添加再生骨料的组别;同配比时,结石体短期抗压强度值水下养护大于标准养护。水固比为1∶2和1∶3的高浓度浆液,物理性能良好,长期强度值最大可达15.94 MPa。结合研究结果,分析论述了不同采空条件下浆液配比的优选,并应用于实际采空区充填治理工程。     

基于Burgers模型的岩盐蠕变参数试验研究

针对岩盐矿地下开采结构参数的时间依赖性,开展岩盐蠕变试验。通过岩盐单轴压缩试验获得其瞬时抗压力学特性,据此设置合理的蠕变压力级别;采用单体多级加载方式进行单轴压缩蠕变试验,获得2组不同埋深岩盐蠕变变形-时间曲线,选取4元件Burgers模型对试验曲线进行拟合分析,得到试验岩盐蠕变特性表征参数。研究结果表明：岩盐单轴压缩强度具有显著的时间弱化性,长期强度小于瞬时强度的70%;Burgers模型能够合理的描述试验岩盐的蠕变变形特征,拟合的蠕变参数能够为地下盐矿采场结构参数的设计提供借鉴。     

断裂岩石粗糙性与岩体抗剪强度和机理的实验研究

为了分析岩体的长期力学行为,揭示断裂岩体失稳破坏的机理,对岩石断裂面的粗糙性进行了实验研究。将边长为50mm的砂岩试件,分别通过纯剪破坏方式和巴西劈裂拉破坏方式,制作出2类存在粗糙面的断裂岩石,每类选取3个试件进行剪切蠕变实验。对加载过程中的断裂岩石进行激光扫描,计算岩石断裂面的粗糙度和起伏度。实验研究表明:剪切蠕变过程中,断裂表面有粗糙化或光滑化的趋势。构成断裂岩石长期抗剪强度的机制主要有两个:一是细观凹凸体的抗剪断能力,另一个是宏观凹凸体的抗摩擦能力。无论哪种破坏方式,在加载过程中,这两种机理都是交织在一起共同作用于受载岩体上,并随时间或剪位移的增加而相互转换的,而且所发挥作用的主次也有所不同。     

岩石点荷载强度与单轴抗压强度关系研究

点荷载试验是一种在工程现场快速确定岩石单轴抗压强度的方法。自国际岩石力学协会建议采用以来,得到了广泛的研究和应用。点荷载强度指标和单轴抗压强度之间的变换关系式存在较大的不确定性,影响该关系的因素较多,例如修正系数、点荷载强度标准值等。以贵州紫金水银洞金矿多个采场顶板岩石的点荷载试验数据为基础,探讨了不规则点荷载强度指标IS和点荷载强度标准值IS(50)之间的修正系数F的变化情况,分析比较了目前常用的四种计算方法获得的点荷载强度标准值IS(50),并对点荷载强度标准值IS(50)与岩石单轴抗压强度σC进行曲线拟合和线性拟合比较,最后得到了该矿顶板的单轴抗压强度σC和点荷载强度标准值IS(50)之间的最佳关系式,这种拟合关系在该工程施工过程中得到了很好地运用,经实践证明这种关系式是可行的。