减水剂对煤矿胶结充填料浆输送性能影响研究

为了有效改善煤矿高浓度胶结充填料浆的输送性能,选用萘系和聚羧酸系2种高效减水剂,采用实验室试验的方法,借助流变仪对改性浆体的屈服应力、剪切应力等流变特性进行测试分析,并通过坍落度、扩展度和泌水率等因素对浆体的流动特性进行探究。结果表明:在充填料浆中添加掺量为1.5%萘系和0.4%聚羧酸系减水剂,浆体剪切屈服应力由634.4 Pa分别降低到301.6、314.7 Pa,塑性黏度由7.9 Pa·s分别提高到12.1、8.5 Pa·s;充填材料泌水率随减水剂掺量的增加不断增大,但聚羧酸减水剂泌水率更小,0.3%以下掺量时不泌水;结合环保要求考虑,建议优选聚羧酸系减水剂。     

减水剂对充填料浆强度和流动性的影响

为了提高全尾砂胶结充填料的强度流动性，在其中分别添加ＹＪ－２型和ＦＤＮ高效型两种减水剂进行对比试验，并对试验结果进行了分析。指出，加入适量的ＹＪ－２型减水剂，对全尾砂胶结充填料的２８天强度和流动性均有改善。     

新型减水剂改善充填料浆性能试验研究

为了解决目前凡口铅锌矿因溢流尾砂充填料浆浓度偏低而导致的水泥单耗高、充填体强度偏低等问题,本文采用新型减水剂改善料浆流变性能,提高溢流尾砂料浆的输送浓度及管道输送性能。开展了基于新型减水剂的料浆扩散度、流变试验及充填材料配比试验。试验表明采用新型减水剂可明显改善充填料浆的流动性,对充填体强度产生有益影响。最终确定最优配比料浆的浓度为66%、灰砂比为1:6,节灰率达15.4%,充填体7d单轴抗压强度提高率为42.4%,充填体28d单轴抗压强度提高率为15.2%,实现充填成本降低了为4%,具有明显的经济效益及推广应用的意义。     

不同减水剂对某矿高浓度充填料浆输送性能影响研究

本文采用聚羧酸减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺减水剂,通过实验分析不同减水剂及添加量对充填料浆塌落度及扩展度的影响,将测得的塌落度值与Murate模型理论相结合,计算料浆屈服应力。结果表明：当加入0.05%的聚羧酸减水剂,料浆的屈服应力从接近400 Pa降为小于60 Pa,有利于管道输送,继续增加聚羧酸减水剂为0.2%时,料浆开始发生离析;加入萘系减水剂的料浆,当添加量为0.5%时,料浆的屈服应力小于60 Pa,流动性达到最优,继续加入萘系减水剂对充填体强度带来负面影响。加入三聚氰胺减水剂的充填料浆,减水剂的最优添加量为0.5%,小于0.5%时,无法满足自流输送的要求,大于0.5%时,将影响高质量料浆的形成。综合三者的屈服应力及经济成本分析,聚羧酸减水剂的使用效果要优于萘系减水剂及三聚氰胺减水剂,更有利于改善料浆的流动性。     

减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。     

高效减水剂对全尾砂充填料性能的影响

利用全尾砂作为集料制成全尾砂充填料对采空区进行充填,具有性能优、尾砂利用率高、能耗少、成本低等优点。根据某矿山现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料的技术,优化原有的胶结材料,并将尾砂充填料浆的固体浓度由68%提高到72%,结合使用减水剂来实现全尾砂充填料的自流输送。研究4种减水剂（萘系高效减水剂NSF、聚羧酸高效减水剂PC、氨基高效减水剂ASF以及脂肪族高效减水剂SAF）的不同掺量对全尾砂充填料浆的泌水率、流变性能和强度的影响。结果表明,减水剂的加入有效地提高了全尾砂充填料浆的流动性能,延缓了凝结时间,但却对充填体强度有不利的影响。综合4种减水剂的作用来看,在脂肪族减水剂掺量为1.6%时,既可以使料浆流动性增加幅度较大,又对充填体强度的不利影响较小。因此,选用脂肪族减水剂可以配制性能较优的自流型全尾砂充填材料。     

高效减水剂对含盐卤充填料浆输送特性的影响

三山岛金矿地质水文条件特殊,测得充填用水中富含盐卤离子,对料浆自流输送造成不利影响。本研究探索使用高效减水剂改善含盐卤料浆的输送特性,以实现高浓度自流输送。以分级尾砂、充填用水、水泥为原料,掺入不同类型、掺量的高效减水剂制备充填料浆,在量筒中静置并测试沉降速率和泌水率,使用R/S-SST流变仪测试流变特性。通过对比分析揭示出减水剂影响料浆沉降及流变特性的规律,得出结论：掺入0.5‰萘系减水剂料浆泌水率降幅最大,能够有效降低采场脱水压力;高灰砂比情况下掺入0.5‰萘系减水剂、低灰砂比情况下掺入0.5‰聚羧酸盐系减水剂,料浆沉降速率降幅最大;含盐卤充填料浆流变特性可用Bingham流型表征,0.5‰聚羧酸盐系减水剂掺量的料浆黏度系数和屈服应力均较低,输送效果最佳。减水剂能够增强含盐卤充填料浆的悬浮性,有效降低料浆黏度系数及屈服应力,减少管壁磨损。     

泵送剂掺量对充填料浆流动性能及充填体力学性能的影响

泵送剂作为改善充填料浆流动性能的添加剂,已经被广泛应用于矿山,但泵送剂对料浆凝固后充填体力学性能的影响却尚不明确。针对某矿不同泵送剂掺量的充填料浆,开展了料浆塌落度试验、流变试验 、充填体试块单轴抗压强度试验及试块电镜细观试验。结果表明：泵送剂对塌落度呈非线性梯度影响,随着泵送剂掺量不断增加,同剂量的泵送剂对塌落度的影响能力慢慢减弱;屈服应力与塑性黏度均随泵送剂掺量 的增加而降低,泵送剂掺量在超过3%后,屈服应力的下降幅度明显减缓,而对于塑性黏度,掺量超过2%时,其下降幅度就已经开始明显减缓;泵送剂对3 d养护龄期试块强度的影响较弱,而对于7 d、28 d养护龄期试 块,掺量为1%和2%时,对充填体抗压强度的影响是正面的,当掺量大于2%时,充填试块抗压强度呈下降趋势;掺量在1%时充填试块的细观结构是最致密的,随着泵送剂掺量的增加,大孔隙逐渐增加。综合考虑泵送剂 成本、料浆流动性及抗压强度,针对试验中的料浆配比,推荐泵送剂掺量为2%。     

尾砂充填料浆流变性能影响因素分析

在扩散度、坍落度实验的基础上,通过研究流变特性实验获得的流变参数,从尾砂性质、料浆浓度和砂灰比三个方面分析阐释影响尾砂充填料浆流变性能的原因。结果表明：充填料浆符合Hershel-Bulkley流体模型,在剪切速率0~220s_-1范围内,料浆浓度小于74%时均会达到层流与紊流的临界剪切速率,其实际值大于理论计算值;全尾砂经分级后,屈服应力、刚性系数整体下降,浆体的扩散效果、流动性变好;充填料浆浓度的增加造成料浆屈服应力、刚性系数整体增大,表现为扩散度、坍落度总体呈下降趋势;砂灰比与流变特性参数不呈线性关系,对尾砂充填料浆的流变性能影响较小。     

减水剂类型对细尾砂充填料浆流动性及强度的影响

采用聚羧酸、三聚氰胺以及萘系三种类型的减水剂，开展了减水剂在不同掺量下细尾砂充填料浆流动度、流变及强度试验，研究了减水剂类型和掺量对充填料浆流动度、屈服应力、塑性粘度、表观粘度、触变性及充填体强度的影响规律。研究表明:减水剂的掺入可以显著提高料浆流动度，降低屈服应力和表观粘度。减水剂对料浆塑性粘度的影响相对较小。此外，料浆触变性随减水剂掺量的增加呈现出先增强后减弱的变化趋势。相比三聚氰胺、萘系减水剂，聚羧酸减水剂对料浆流动性能的改善效果更优。一定充填浓度下，减水剂的掺入会降低充填体早期强度，但对充填体中后期强度影响较小，甚至略有提高。     

减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。     

石灰浆对膏体充填料浆性能的影响研究

介绍了对现有膏体充填工艺所进行的取消石灰浆作添加剂的可行性实验研究。研究了不同浓度、不同石灰添加量对各龄期单轴抗压强度的影响。认为添加石灰对于提高试块3d强度具有较显著的作用,但28d强度大大降低;石灰添加量为6.4%时,28d强度仅为不添加的50%左右,认为取消石灰作为膏体添加剂具有积极意义。     

充填料浆的泌水沉缩性能分析

采用试验测试的方法分析了全尾砂-水泥充填料浆的泌水沉缩特性,结果表明,不同配比及浓度的充填料浆泌水和沉缩量存在较大差异、并遵循着一定的规律,作为指导充填生产核算的重要指标,实践中可结合泌水和沉缩率测试参数计算相关统计量,从而为提高充填效率、降低充填成本、考核充填业绩、制定生产计划提供依据。     

采场充填料浆流动轨迹探究与充填体特性分析

采场内充填料浆流动轨迹与强度分布规律是影响充填体质量的控制性因素。以石人沟铁矿充填采场为工程背景,借助MDL-vs150三维激光扫描仪器,提取了现场充填料浆流动终态轨迹坡面数据,得出了充填采场料浆流动轨迹坡面曲线函数方程,进行了现场取样与强度测试试验,揭示了充填体强度分布规律。结果表明：以充填下料口为原点,充填料浆沿流动方向的轨迹坡面曲线趋向于正态分布,沿充填料浆流动方向充填体强度呈减小-增大-减小的“倒S”型分布,沿充填料浆流动方向上出现充填体强度损失区和强度增加区,其中强度损失区中强度平均损失25.80%,强度增加区中强度平均增加17.18%。能为采场的充填钻孔数量与位置设计及稳定性分析提供理论依据,对类似矿山充填质量评价有很好的借鉴意义。     

粗骨料充填料浆泌水特性及其对充填体性能的影响

为分析粗骨料料浆泌水率在不同影响因素下的变化特征和泌水率与料浆坍落度之间的关系,在室内开展了粗骨料充填料浆泌水率特性的试验研究。分析了物料组成、质量浓度及水泥含量对料浆泌水率的影响规律,并进一步探索了粗骨料料浆泌水率与坍落度之间的关系。结果表明：尾砂料浆泌水率随着料浆浓度的不断增大呈现不断降低的趋势,并且泌水率的降幅随着水泥掺量的增加逐渐降低;当泌水率相近时,尾砂料浆的质量浓度明显低于粗骨料料浆的质量浓度,说明掺入废石后能够有助于矿山实现高浓度料浆充填;粗骨料料浆的泌水率随着质量浓度的增加也呈现不断减小的趋势,但泌水率的降幅随着粗骨料掺量的增加呈不断减小的趋势;料浆的泌水率随着水泥含量的增加不断降低,并且浓度的增加会导致泌水率的降幅出现增大趋势;料浆的坍落度随着泌水率的增加表现出逐渐增大趋势。因此,可通过泌水率参数的变化定性判断料浆的输送性能。     

膏体充填料浆流动堆积规律探索

掌握膏体充填料浆在采空区中的流动堆积特性,在实践过程中可以为控制充填质量和钻探成本提供依据。以此为出发点,首先引入了膏体充填料浆的堆积形态的描述方法,在此基础之上根据煤矿采空区的特性建立了关于空洞型采空区的充填计算方法,最后结合实例验证了该理论计算方法的可靠性。     

搅拌参数对尾盐充填料浆流动特性及强度的影响

为了提高尾盐充填料浆的质量,实现矿山尾盐低成本、高质量充填,研究了机械搅拌因素对尾盐充填料浆质量的影响.通过分析不同搅拌时间和不同搅拌转速下尾盐料浆的扩展度、塌落度以及试块的3 d、7 d和28 d强度测试结果,探究了不同搅拌条件下充填料浆的搅拌效果.结果表明:随着搅拌转速和搅拌时间的增加,尾盐料浆的均质性有所提 升,料浆中的大块颗粒明显减少;机械搅拌强度的增加能够提高充填料浆的流动性,当搅拌转速为1120 r/min、搅拌时间为150 s时,搅拌叶轮对充填料浆的搅拌效率最高,此时料浆的流动性较好;搅拌时间和搅拌转速的增大可以提高料浆中物料颗粒的碰撞次数,从而强化尾盐和氧化钙之间的反应效果,在一定范围内提高尾盐充填体的强度.     

减水剂在充填料浆中的作用机理及应用研究

提高充填料浆的输送浓度是提高充填体质量、降低充填成本的有效途径之一。为此,开展了减水剂在充填料浆中的作用机理研究并在金川矿山进行了试验与应用,结果表明：在充填料浆中添加高效减水剂可以大大提高充填料浆的输送浓度,并显著改善高浓度充填料浆管道输送性能,减水效率可达15％,充填体强度增大25％～46％,并且可以进一步降低充填材料成本,节省排水排泥费用。     

料浆浓度对细砂胶结充填的影响

文章结合在金川有色金属公司的研究成果,阐明料浆浓度对胶结充填的重要性。高于临界流态浓度的胶结充填料浆属于宾汉塑性体或触变体。其管输水力坡度值,只在一定流速范围内随流速加大而增长,超过此限值后,便呈下降趋势。高浓度料浆还遵守有界面的群体沉降规律,因而不产生离析,也不受两相流临界流速的约速。采用相同数量的胶凝材料时,其单轴极限抗压强度比正常浓度时最少提高12～50%,体积干缩率减小40～50%。高浓度胶结充填料浆不仅输送可靠,充填质量好,而且还具有节能、节水、节材等优点,应在生产中大力推广。     

采场中充填料浆流动规律的研究

为解决充填接顶问题,对充填料浆进入采场之后的流动规律进行了研究。理论分析结果表明,充填料浆进入采场之后,向周边流淌,堆体表面形状服从正态分布规律,均方差(δ）的大小反映了料浆流动后形成表面的平缓或陡峭,其值主要取决于充填材料及配合比。结合金川二矿区的充填实际,计算和探讨了保证充填接顶条件下的采场尺寸、充填管头的最优布放、多次充填时的管头移动距离和次数等。