尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

尾矿砂膏体充填材料毛细吸水特性试验研究

采用ISAT法与吸水动力学法测试膏体充填材料的毛细吸水特性与孔结构变化情况,结果表明:增大粉煤灰与水泥用量均能降低膏体充填材料的表层毛细吸水性,且粉煤灰的效果更显著;增大粉煤灰与水泥用量均能降低充填体的平均毛细孔径;水泥用量增加,尾砂充填体的孔径均匀性系数减小,且均匀性系数随粉煤灰掺量的增加先增大后减小;确定粉煤灰最优掺量,适当增大水泥用量,能够优化膏体充填材料的孔结构,保证其耐久性能。     

含硫尾矿砂膏体充填材料力学特性试验研究

用单轴抗压强度试验与单轴蠕变试验对3种含硫尾矿砂充填材料进行了测试。结果表明,以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料,按照设计配比制备的膏体充填材料满足采空区回填工作与力学性能要求;3种含硫量试件的单轴抗压强度均随养护龄期的增大而增大,但后期增幅均有所减小;含硫量为10%时的试件单轴抗压强度值最大,含硫量为25%时最小;载荷不变时试件的轴向应变随加载时间的增长几乎不变,载荷增加时轴向应变均有突变,曲线呈非线性台阶状,具有典型的非线性特征。     

改良铁尾矿砂混凝土的力学和耐腐蚀性能研究

采用高硅型铁尾矿砂制备改良混凝土,并对其抗压强度、渗水性能、冻融特性以及耐腐蚀性进行研究.结果 表明:水灰比为0.45且铁尾矿砂掺量为20％时铁尾矿砂混凝土的抗压强度可达到最大值;随着浸泡酸碱溶液天数的增大,混凝土试样的抗压强度呈现出下降趋势且混凝土的质量损失率呈现出增大趋势.当铁尾矿砂掺量等于30％时,混凝土渗透系数...     

高流动性矿井充填材料性能试验研究

新研发的高流动性矿井充填材料,以粉煤灰为主要成分,添加10%的特殊辅料,具有流动性好、接顶率高、成本低、充填工艺简单等特点。对这种高流动性充填材料的粘度、凝结时间、抗压强度、尺寸效应、渗透性、碳化等性能进行了试验研究,得到该材料各主要性能参数的变化规律,为现场应用提供了科学依据。     

再选尾矿砂砌块的配合比及强度试验研究

为提高尾矿砂的综合利用率,以再选尾矿砂为主要原材料制作连锁砌块。通过试验的方法确定的砌块的配合比,使砌块得到最优的性能。当水泥掺量占再选尾矿砂质量10%时,砌块长期强度可到达M25的强度要求;当水泥掺量占再选尾矿砂质量5%时,砌块长期强度可到达M15的强度要求。试验结果表明,同配合比情况下再选尾矿砂代替机制尾矿砂制作的试件强度会下降30%左右。     

风积沙充填开采应用现状及材料性能研究

风积沙充填开采可实现就地取材、变废为宝,实现煤矿开采与风积沙治理的协同处理。目前,风积沙充填主要应用于公路下伏采空区充填、煤矿充填开采及金属矿充填开采;在充填工艺方面,开发了采空区注浆投沙、固体充填开采、高水充填开采以及胶结充填开采等;在充填技术方面,采用了长壁式充填开采、条带式充填开采和巷式充填开采等。关于风积沙胶结材料性能研究集中于料浆流动性与充填体强度方面。通过分析不同配比与养护时间下风积沙胶结料浆的流变特性,以及采用聚丙烯纤维对风积沙充填体进行韧性改良,发现风积沙胶结料浆流变参数随养护时间而增加,纤维的加入显著改善了风积沙充填体的脆性特征。     

氟石膏改性高水粉煤灰复合充填材料性能研究

为了制备低成本充填材料,满足山西省推行绿色采矿试点工作中提出的因地制宜推广充填材料、矸石不升井等绿色采煤技术的要求,利用氟石膏、粉煤灰、煤矸石等废弃矿物资源,制备高水粉煤灰复合充填材料,并对其坍落度、泌水率、力学性能进行了研究;通过XRD和SEM手段对复合材料水化矿物组分及微观结构进行了研究;利用分子动力学软件模拟复合材料力学性能。研究结果表明：该复合材料流动性良好,强度增长速率快,28 d抗压强度可达4.96 MPa;显微观察复合材料结构致密,孔隙较少;复合材料成本低至78元/m³;复合材料分子模型在NVT系综下模拟,水化硅酸钙的弹性模量比钙矾石高,随着水化硅酸钙的增加,复合材料的力学性能更优。     

尾矿砂的静力液化特性评价

本文论述了饱和尾矿砂在不排水静荷载作用下的液化特性,研究发现:影响静力液化特性的因素主要取决于砂样的孔隙比,但也受固结应力条件,特别是潜在破裂面上的初始剪应力的影响;触发静力液化的条件与发生静力液化后的稳态条件,都与砂样的孔隙比存在单一关系。文中提出根据触发条件确定发生静力液化临界孔隙比的方法,并建议采用静力液化安全指数评价静力液化后果。     

水泥协同多固废固化铬铁渣充填材料的制备及性能研究

为解决铬铁渣堆存占地面积大、污染土壤与水体、资源化利用水平低的问题,以矿渣-石灰-脱硫石膏-水泥熟料协同激发制备四元体系新型充填材料,揭示料浆流变性能、力学性能的变化规律,结合扫描电镜阐述充填体水化机理,通过毒性浸出试验探明充填材料固化/稳定化机理。结果表明：料浆流变曲线符合Hershel-Bulkley模型,随着减水剂掺量的增加,料浆屈服应力显著降低,铬铁渣掺量是影响料浆屈服应力变化的非显著性因素。随着铬铁渣掺量的增加,充填体抗压强度呈降低趋势;减水剂掺量从0.1%增加至0.4%的过程中,抗压强度呈先上升后降低的趋势;随着脱硫石膏掺量的增加,早期强度呈上升趋势,后期强度呈先上升后降低的趋势;石灰掺量从5%增加至20%的过程中,抗压强度呈快速上升趋势,且掺量越大,上升幅度越明显。当铬铁渣∶矿渣∶石灰∶脱硫石膏∶水泥∶减水剂为30∶30∶20∶8∶12∶0.3,抗压强度达最优值。充填体微观结构形貌以柱状钙矾石和团聚状C-S-H凝胶为主,二者紧密黏结形成整体。水化28 d充填体毒害离子浸出浓度满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)要求,对Cr³⁺和Cr<...     

不同固结压力与级配条件下尾矿砂孔隙比特征

渗透系数对尾矿坝渗透破坏有直接影响,其主要受孔隙比大小的影响,而孔隙比受固结程度与颗粒级配2种因素双重影响。通过对尾矿坝原状样固结压力与颗粒级配进行分析,确定原状尾矿砂不具备结构性,其孔隙比主要受固结压力与颗粒级配的双重影响,当固结压力逐渐增大时,孔隙比逐渐减小;当尾矿砂分维值逐渐增大时,孔隙比逐渐减小。     

酸碱溶液对含硫尾矿砂渗透特性的影响研究

为研究酸碱溶液作用下含硫尾矿砂渗透特性的变化规律,对采自辽宁阜新某尾矿库的含硫尾矿砂开展研究,测得不同p H值溶液入渗条件下尾矿砂的孔隙比、渗透系数等参数,研究了不同水化学环境条件下含硫尾矿砂渗透特性的变化规律。研究表明,经酸溶液入渗的尾矿砂在试验前24 h内,渗透系数显著增大,随着时间的增加,渗透系数逐渐降低至最小值;Na OH溶液处理后的尾矿砂渗透系数逐渐减小;经酸碱溶液入渗的尾矿砂的渗透系数均随着孔隙比的增大而逐渐增大,且各工况的渗透系数均呈现出先缓慢增长,后快速增加的变化趋势。研究成果将为尾矿坝的安全运行和稳定性分析提供重要参考价值。     

利用石墨选矿尾矿砂生产白炭黑的研究

本文简介了利用鳞片石墨选矿尾矿砂生产白炭黑的研究成果，为综合利用鳞片石墨尾矿砂辟出一条新路。     

高水充填材料抗压强度研究

高水材料作为煤矿开采充填材料具有很多优点,但目前关于水固比3∶1以上的材料强度研究较少。文章初步研究了原材料配比、水固比、研磨时间对高水材料抗压强度的影响规律。结果表明:水固比为3∶1的条件下,A料B料配比为1∶0.8时高水材料结石体强度最高,为3.11MPa;当水固比为5∶1时,结石体强度大幅度降低,但随A料B料配比增加,结石体抗压强度逐渐增加。A料研磨时间为10min、B料研磨时间为30min的组合,结石体抗压强度最高,3天单轴强度为1.23MPa。     

聚丙烯腈纤维调控水泥基充填材料凝结硬化性能研究

为保证聚丙烯腈纤维调控水泥基复合充填料浆满足深井矿山管输要求，以纤维掺量、纤维长度、激发剂掺量、磷石膏掺量为影响因素，开展正交试验，研究各因素对充填料浆凝结时间、稠度、分层度、泌水率及流变性能的影响。研究结果表明：随着激发剂掺量的增加，料浆凝结时间和和易性能呈先降低后增加的趋势，磷石膏对复合充填料浆具有显著缓凝作用。纤维对充填料浆具有促凝增稠作用，当纤维长度为11 mm、掺量为0.2%时，初凝时间为311 min,终凝时间为426 min;当纤维长度为11 mm、掺量为0.15%时，初凝时间为268 min,终凝时间为372 min。掺纤维复合充填料浆流变曲线符合Hershel-Bulkley模型，纤维消耗了胶凝体系的自由水和水化产物，增加了固相颗粒间的碰撞接触，增强了水化产物间的黏滞力和摩擦力，提高了料浆的屈服应力和黏度。     

煤气化渣高水充填材料的制备及其性能研究

为了解决地下煤气化燃空区的塌陷问题并减少地下煤气化渣中重金属镉的溶出,采用溶液聚合法,利用煤气化渣粉和硅烷偶联剂、甲基丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、三乙醇胺为原料制备煤气化渣高水充填材料并将其充填到地下煤气化渣中。通过XRD、SEM、FTIR对煤气化渣高水充填材料的物相、微观形貌和官能团进行研究并对相关机理进行分析。结果表明:当煤气化渣粉的添加量为4份时,高水充填材料的单轴抗压强度和残余强度分别可达0.57 MPa和0.41MPa,35 d的收缩率为10.5%;将煤气化渣高水充填材料充填到地下煤气化渣中后,在p H=5的水环境中,充填体中镉离子浸出量减少70.1%。     

碱化长径稻草改性铁尾矿水泥充填材料性能研究

深井充填体面临高地应力和高岩层温度的复杂地下环境时,容易出现开裂、失稳、变形、强度衰减等现象,进而诱发巷道变形、冒顶、突涌水、垮塌等地质灾害。为确保充填体的力学性能和稳定性,将碱化长径稻草作为改性材料掺入充填料浆中改善其力学性能,为探明稻草掺量和稻草长度与充填料浆流变性能和力学性能的变化规律,设计16组正交试验,借助R/S-SST型软固体流变仪测试其流变参数,应用Hershel-Bulkley模型进行拟合分析。研究结果表明：随着稻草掺量和稻草长度的增加,水化产物的包裹及絮凝作用形成的干涉沉降絮团越多,料浆黏度和屈服应力不断增大,当稻草掺量为0.65%和稻草长度为9 mm时,充填体抗压强度增加效果明显,稻草在充填体中发挥纽带作用,增加了充填体黏结和机械咬合力;继续增加稻草掺量和稻草长度,单位体积内分散的稻草数量过多,充填体形成应力集中区,削弱了充填体抵抗变形的能力,从而降低了充填体力学性能。     

煅烧含伊利石尾矿制备充填胶凝材料试验研究

尾砂的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾砂利用面临着着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,本文利用高温煅烧(600-1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。通过试验得知,含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为70%时,充填体3d和28d抗压强度分别为0.43 MPa和2.27 MPa。另一方面,与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,一方面开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。