红泥坡铜矿全尾砂/废石充填料浆流变性及充填体强度实验研究

为探明废石掺量、灰砂比、料浆质量分数对红泥坡铜矿充填料浆流变特性、充填体单轴抗压强度的影响规律,开展了不同配比的充填料浆流变与充填体单轴抗压强度实验,得到了充填料浆流变参数及充填体单轴抗压强度值,在此基础上构建了红泥坡铜矿全尾砂-废石复合充填料浆流变模型,并对充填体强度值进行了拟合、预测与分析,结果表明:废石的添加会降低料浆的剪切应力与表观黏度,水泥掺量与料浆质量分数的提高会增加料浆的剪切应力与表观黏度;随着废石掺量的增加,充填料浆"临界质量分数"逐渐增大;两因素交互下,灰砂比与养护龄期的交互作用对充填体强度影响较为显著;灰砂比对充填体强度影响最显著,灰砂比由1:8提升至1:4时,充填体强度增幅最高可达380％.研究结果可为红泥坡铜矿现场充填提供一定的理论支撑.     

红泥坡铜矿全尾砂/废石充填料浆流变性及充填体强度实验研究

为探明废石掺量、灰砂比、料浆质量分数对红泥坡铜矿充填料浆流变特性、充填体单轴抗压强度的影响规律,开展了不同配比的充填料浆流变与充填体单轴抗压强度实验,得到了充填料浆流变参数及充填体单轴抗压强度值,在此基础上构建了红泥坡铜矿全尾砂-废石复合充填料浆流变模型,并对充填体强度值进行了拟合、预测与分析,结果表明:废石的添加会降低料浆的剪切应力与表观黏度,水泥掺量与料浆质量分数的提高会增加料浆的剪切应力与表观黏度;随着废石掺量的增加,充填料浆"临界质量分数"逐渐增大;两因素交互下,灰砂比与养护龄期的交互作用对充填体强度影响较为显著;灰砂比对充填体强度影响最显著,灰砂比由1:8提升至1:4时,充填体强度增幅最高可达380％.研究结果可为红泥坡铜矿现场充填提供一定的理论支撑.     

金川镍矿混合充填集料胶结充填体强度试验研究

针对金川矿山棒磨砂充填集料存在的成本高和供不应求的矛盾,开展了棒磨砂、戈壁砂和尾砂3种充填集料不同配比的混合集料胶结充填体强度试验研究。通过9组混合充填集料的胶结充填体强度试验和数据分析,揭示了影响胶结充填体强度的因素与规律。研究结果表明:合理添加尾砂的棒磨砂和戈壁砂混合充填料,不仅可以提高充填体强度,而且还能够减小充填料浆的分层和离析,有利于提高充填体整体质量。通过建立神经网络模型,进行不同配比的混合集料胶结充填体强度预测和回归分析,获得了满足金川矿山充填法采矿安全高效生产的充填材料配比:灰砂比为1∶4、料浆浓度大于80.8%、混合集料平均粒径不大于1.692 mm和非均匀系数不小于38.4,由此对应的3 d充填体试块密度不小于2.24 g/cm3。该研究成果为混合集料在金川镍矿充填采矿奠定了基础。     

多目标条件下矿山充填材料配比优化实验

为准确确定某铁矿尾砂胶结充填材料最优配比,分别选择制浆水性、砂灰质量比和料浆质量浓度与充填体强度、料浆坍落度和料浆泌水率作为尾砂胶结充填材料配比优化的影响因素和充填性能评价指标.基于响应面–满意度函数耦合理论,采用Box-Behnken实验设计方法开展13组不同充填配比实验,构建充填性能评价指标的响应面函数,研究各影响因素与目标响应量的相关关系及多目标条件下的最优充填材料配比.结果表明,制浆水性对响应量影响不显著;砂灰质量比对充填体强度影响极显著;坍落度受料浆质量浓度、砂灰质量比影响较显著;砂灰质量比和料浆质量浓度对料浆泌水率的影响均极为显著,且二者之间存在极显著的交互作用.该矿尾砂胶结充填材料最优配比为:制浆水性为海水,砂灰质量比为8.44:1,料浆质量浓度为72%,该配比条件下对应的响应量预测结果为:充填体28 d龄期单轴抗压强度为2.00 MPa,料浆塌落度为27.15 cm,料浆泌水率为7.35%,与验证实验结果基本吻合,为现场工业实验提供强有力的理论支撑.     

全尾砂固结体固结过程孔隙与强度特性实验研究

为探明全尾砂固结体在固结过程中的孔隙与力学参数变化规律及其间的定量关系,以不同条件下全尾砂固结体为研究对象,采用压汞法、单轴压缩和剪切试验等方法,着重分析其孔隙率、平均孔径、单轴抗压强度、内聚力和内摩擦角的变化规律.结果表明:养护龄期显著改变固结体的孔径尺寸及分布,随着养护龄期的增加,微小孔径(10~100nm)比例增加,孔隙率降低;在养护龄期28d之内,不同灰砂质量比和质量分数固结体的单轴抗压强度增长规律随龄期变化基本相同,皆遵循指数函数曲线增长规律,强度增长曲线趋势与灰砂质量比、料浆质量分数以及养护龄期正相关;灰砂质量比、质量分数和养护龄期对固结体的内聚力影响显著,对内摩擦角影响较小;单轴抗压强度、内聚力和内摩擦角均与孔隙率、平均孔径呈非线性负相关,基本遵循指数函数y=ae~(-bx)的定量关系;孔隙率对单轴抗压强度影响显著.     

含粗骨料尾砂膏体长距离管输流变特性及阻力预测

为探明质量浓度、粗骨料含量、灰砂质量比和水化时间对膏体长距离管输流变特性的影响,本文基于正交设计开展流变实验,采用回归分析建立流变参数预测模型,在此基础上通过理论推导建立管道阻力预测模型,采用现场实测数据验证阻力预测结果的可靠性。结果表明：含粗骨料尾砂膏体属于宾汉流体,质量浓度和粗骨料含量对膏体流变参数的影响最显著;屈服应力随质量浓度的增大呈指数增长,随粗骨料含量的增加呈指数减小,随水化时间的增加呈线性增长,与灰砂质量比的关系不大;塑性粘度随质量浓度的增大呈指数增长,随粗骨料含量的增加呈线性减小,随灰砂质量比和水化时间的增加呈线性增长;建立的流变参数预测模型平均误差小于4.3%,基于宾汉流变模型建立的管道阻力模型预测值比现场实测值偏大12.5%,满足工程应用的精度要求。     

水泥搅拌饱和黄土强度特性试验研究

通过试验对水泥、粉煤灰与饱和黄土搅拌后的强度增长特性进行研究,探讨水泥搅拌饱和黄土强度与二灰(水泥、粉煤灰掺合料)掺入比、养护龄期的关系.试验结果表明:二灰掺入比越大,强度越高,当二灰掺入比从12%增加到20%,龄期90 d,水泥搅拌饱和黄土强度平均增长1.90倍;龄期为90 d、二灰掺入比为12%和20%的水泥搅拌饱和黄土的强度分别是原状土强度的40倍和80倍;水泥搅拌饱和黄土强度随龄期增加而增大,养护龄期与强度总体上呈fcu,90∶fcu,28∶fcu,7=1∶0.38∶0.17的比例关系.     

废石-尾砂高浓度料浆的流变特性及输送参数优化

料浆的流变特性是实现料浆管道输送的基础,影响着管路设计与阻力计算等技术问题.废石-尾砂料浆的水灰比或骨料性质都不同于混凝土及全尾砂浆,料浆结构更加复杂,确定最佳管输料浆组合变得更加困难.通过对某矿山废石和尾砂的级配分析,选用废石和尾砂优化后的配合比(6∶4,7∶3,8∶2)制成高浓度料浆进行流变实验,首先回归流变曲线获取流变参数,其次应用灰色关联理论对屈服应力及粘度的影响因素进行排序与分析,最后应用Deport Expert软件确定优化后的料浆组合.结果表明水泥添加量和质量浓度是屈服应力的决定因素;废石-尾砂比是粘度的主要影响因素,水泥量、质量浓度次之;料浆的优化组合为废尾比取1.40,质量浓度取82%,水泥添加量取275.29 kg/m3.此研究为矿山自流充填管道输送提供了理论依据.     

废石尾砂混合料浆充填启动方式与管输阻力

针对金川矿山充填法采矿,研究了废石尾砂混合充填料浆配比设计与充填工艺,解决混合粗骨料料浆充填在启动阶段存在的沉淀离析难题,为废弃物在充填采矿中应用奠定基础.分别进行细砂引流、分级尾砂引流和直接放流三种启动方式的工业试验以及管道输送阻力损失试验.结果表明,直接放流启动方式可用于混合粗骨料充填料浆在起始阶段的管道输送.根据混合粗骨料的料浆管输阻力试验,建立充填料浆管道输送阻力与管径、料浆流速和料浆浓度的关系,确定废石与尾砂配合质量比为6∶4的混合粗骨料料浆可输送上限浓度为78%.在此条件下,混合粗骨料料浆管输阻力最小.     

胶结充填体固结全程电阻率特性试验

通过开展不同灰砂质量配比、料浆质量分数和养护龄期条件下的胶结充填体固结全程电阻率和单轴抗压强度试验,对胶结充填体固结全程电阻率特性及其强度的关联性进行研究.基于胶结充填体的等效电路,综合考虑不同龄期的水化反应产物的类型及形态等微观结构影响因素,揭示了胶结充填体固结全程的电阻率变化机制,并推导了其电阻率模型;结合强度测试数据,构建了胶结充填体单轴抗压强度与其电阻率定量关系方程.结果表明:胶结充填体的电阻率具有与养护龄期相同的发展趋势,即电阻率先降至最低点,而后遵循先快后慢的增长规律;灰砂质量配比越小、质量分数越高,其电阻率越大;电阻率的变化规律与其内部微观结构密切相关,根据电阻率曲线发展特点,可将充填体固结全程分为5个阶段;充填体的单轴抗压强度和电阻率增长规律基本一致,且两者间存在明显的对数关系.     

云南某铅锌矿全尾砂膏体室内实验研究

对云南某铅锌矿采用全尾砂膏体充填方案开展了室内实验研究,分析了全尾砂基本物理化学性质（粒级组成、化学成分）,并进行了全尾砂自然沉降试验、坍落度试验、全尾砂试块单轴强度试验,获得了全尾砂及全尾砂胶结料的自然沉降特性、流动性能、析水性能及强度特性.试验结果显示：全尾砂自然沉降2~3 h后,重量浓度达到72%~76%,需要添加絮凝剂加快沉降;全尾砂胶结料的重量浓度为78%~79%时,坍落度为24~17 cm,基本无析水（1%~0.6%）,充填料呈膏体状态,适合长距离输送;全尾砂膏体配合比在1∶4~1∶12时,28 d单轴抗压强度达到1~4 MPa.室内实验初步表明该矿山可以采用全尾砂膏体充填方案.     

基于坍落度测试的粗骨料充填料浆流动性检验

针对某矿充填法开采,为使充填料浆的流动性满足长距离管道输送形成的充填体力学强度满足采矿生产,需对其流动性进行坍落度测试以确定合理的输送浓度。由试验测试可知,对于相同表观流动性的料浆,随着戈壁料用量比例的加大其浓度也得到提高,戈壁料∶分级尾砂为2∶1、1∶11、∶2的各灰砂比料浆制备输送浓度分别为82%-78%、80%-76%、78%-74%时的管输性能好,相应的坍落度约为25-27 cm、24-27 cm、24-26.5 cm,形成的充填体强度可满足采矿需要。     

矿山充填材料承载机制及压缩特性实验研究

为了研究矿山充填材料的压缩承载机制和变形特性,采用均匀设计方法,利用自制侧限压缩装置对三山岛金矿尾砂等充填材料进行压缩实验.结果表明:压缩过程中尾砂颗粒运动符合黏滑力学模型,压缩特性曲线服从指数函数分布,分为孔隙压密闭合、结构变形和弹塑性变形3个阶段,耗能比为1∶5∶18.含胶结物尾砂早龄期压缩特性试验中,尾砂和胶凝材料质量比与养护时间存在显著的交互作用影响,水的质量分数对压缩率影响最显著.在尾砂和胶凝材料质量比为4.00、水的质量分数为15%、养护时间为125.58h条件下含胶结物尾砂压缩率最小.     

尾砂胶结充填体与岩体耦合作用机理研究

充填法开采被广泛应用于隐患资源2次开采中,研究充填体与岩体耦合作用机理,对充分利用矿产资源、保护地表建筑物、延长矿山服务年限等方面具有十分积极的作用.以程潮铁矿西区选厂下遗留矿柱2次开采为研究背景,通过对尾砂胶结充填体的无侧限单轴抗压正交力学试验,得到了不同灰砂比、不同浓度、不同龄期参数与充填体单轴抗压强度的曲线关系和多参数线性回归方程式,同时分析了影响充填体抗压强度的主次因素.最终依据充填体与岩体能量匹配原则,通过数值模拟并充分考虑回采中爆破震动对采场稳定性的影响,得出最优充填方案.     

水泥-分级尾砂充填材料渗透性能研究

水泥-分级尾砂充填料浆的透水性对其沉降、脱排水、固结硬化、力学等性能都有直接影响,较优的强度参数在一定程度上取决于其渗透性,通过试验测得数据,根据达西定律计算出不同条件下料浆渗透系数,分析渗透性的变化规律.结果显示:水泥掺量(配比)和浓度对料浆渗透性影响明显,浓度相同时渗透系数随灰砂比的降低而增大,配比相同时渗透系数随浓度的减小而提高,了解和掌握料浆在采场中所处状态,对渗水情况和固化过程进行准确估测,可为下一步充填和开采提供依据.     

分层尾砂胶结充填体力学特性变化规律及破坏模式

为探究胶结充填体力学特性与填充次数之间的变化规律,以某金矿分级尾砂和胶固料为原料,设置灰砂质量分数为65%,70%,72%和75%,填充次数分别为1,2,3和4制作不同分层胶结充填体试件并进行单轴压缩试验.结果表明:充填体抗压强度与填充次数之间满足多项式函数关系.抗压强度随灰砂质量分数增大而增大,随填充次数的增多而减小;割线模量与填充次数呈幂函数分布并随填充次数增多而逐渐减小.而分层充填体的破坏模式则以共轭剪切破坏和贯穿分层面的张拉破坏为主.     

大红山铜矿粗骨料充填料浆的高浓度判定

高浓度充填是目前主要的充填方式,粗骨料高浓度充填料浆性质复杂、影响因素多,而且某些参数的变化又不易控制,所以粗骨料充填料浆的高浓度判定仍是一大难题.本文结合目前国内外的研究现状给出了粗骨料高浓度充填料浆判定式.采用大红山铜矿废石与分级尾砂为材料进行验证,首先通过级配分析,选用最优配合比(废石∶分级尾砂为7∶3)配置料浆,进行抗离析性、泌水性观察以及坍落度试验,同时计算出高浓度充填料浆判定式对应值,最终选出符合要求的实验组,确定判定式的上下限.实验结果表明本文提出的粗骨料高浓度充填料浆判定式合理,且准确度很高,具有实际应用价值.     

废石尾砂胶结充填试验研究

对废石尾砂胶结充填进行系统试验研究.研究废石尾砂胶结充填集料特性规律,废石尾砂胶结充填体强度与充填材料配比之间关系规律,废石尾砂胶结充填体强度影响性因素试验等,为废石尾砂胶结充填体评价提供一种新试验方法.结果表明:废石尾砂胶结充填体不存在影响胶结体强度的化学反应危害;废石尾砂胶结充填体强度由水泥含量和废石含量决定,水泥及废石含量增加均能有效提高废石尾砂胶结充填体强度;废石尾砂胶结充填能有效减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山充填配比设计提供参考依据.     

相变储能充填体强度与热学性能

以硬脂酸丁酯为相变材料、膨胀珍珠岩为吸附介质制备复合相变材料,将其按一定质量分数替代尾砂后与水泥、尾砂混合制成相变储能充填体.为探究相变储能充填体强度和热学性能表现,分别制备不同灰砂比、质量分数和复合相变材料质量分数添加量的相变储能充填体,并采用DSC、SEM、单轴压缩试验、巴西劈裂试验和导热系数试验等测试方法得到不同...     

基于L管试验的似膏体管流水力坡度模型

基于Bingham流变模型和非牛顿流体力学理论,借助L管试验研究了料浆质量分数、砂灰质量比、粉煤灰质量分数对似膏体流变参数的影响,推导了似膏体充填料浆流变参数与料浆质量分数、砂灰质量比、粉煤灰质量分数的回归方程,进而构建出全尾砂似膏体管道输送水力坡度的计算模型.结果表明:似膏体管道输送水力坡度与料浆质量分数成正相关,与砂灰质量比、粉煤灰质量分数呈负相关;环管试验验证了该水力坡度计算模型平均误差为3.30%.