胶结充填体强度特性试验研究

胶结充填体强度特性对采矿安全具有十分重要的影响.以山东金鼎矿业胶结充填体为研究对象,对该矿尾砂及3种胶固料物理性质、强度特性进行了分析;在此基础上,以2号胶固料为胶结材料,设计了1 ∶ 3.5,1 ∶ 3.8,1 ∶ 4和1∶ 6共4种配比,54％、52％和50％共3种浓度料浆制作的胶结充填体试样,单轴抗压强度、扫描电...     

普遍低标号碎石胶结充填料强度特性

碎石胶结充填料与尾砂胶结充填料相比,具有强度高而水泥耗量少的特点,因而在有条件使用的矿山值得提倡。本文分析了碎石胶结充填料的内部结构、最佳含水量、水泥含量、集料级配效果等因素与强度的关系,提出了合理地配置充填混合料的方法。     

尾砂胶结充填体强度特性试验研究

以尾砂胶结充填体试块为对象,选取对强度敏感性最高的影响因子——龄期,对不同龄期的尾矿胶结充填体进行单轴抗压强度和直接剪切试验,分析了尾砂胶结体的强度规律及破坏特征。试验结果表明:尾矿胶结体的强度随着养护龄期的增加而升高,其中7~28d强度增加较为显著,并建立抗压强度、抗剪强度与龄期回归方程,为后期充填采矿设计和降低采矿成本提供了依据。     

养护条件对于胶结充填强度特性影响研究

某矿山充填系统处于调试阶段,趋于稳定运行后,进行充填试块试验室标准养护及井下采场充填进路养护试验,采用数值拟合的方法分析试块强度与养护时间的对应关系。试验结果表明:采用胶结充填形成最终强度可以满足生产强度要求;养护条件对充填体形成的强度影响较大,标准养护条件下的强度值相对于井下采场养护强度均值较高;充填试块在水环境侵蚀下,强度损伤较高;并提出加强充填质量管理的建议。     

废石尾砂胶结充填体强度与水灰比关系研究

为了深入研究水灰比与胶结体强度之间的关系,使用某矿山提供的废石、尾砂进行胶结体强度正交试验,根据水灰比与强度关系散点图,选定幂函数模型、双曲线函数模型、倒指数函数模型、一阶衰减指数函数模型,利用Origin数据分析软件进行曲线拟合,并对各个模型进行回归分析和方差分析,得到各模型的回归方程与回归拟合相关系数。结果表明,4种函数模型拟合方程均高度显著,一阶衰减指数模型具有最高的拟合相关系数,拟合误差最小。一阶衰减指数模型可较准确反映水灰比与胶结体强度之间关系,是表达水灰比与胶结体强度关系的最佳函数模型,无论是对于工业混凝土还是矿山充填料浆都具有一定的适用性和可靠度,可用于实际充填工程参数设计值的初步估算。     

废石胶结充填体强度特性及其应用研究

宝山矿西部2#矿体为深部难采矿体,采用废石胶结充填法回采.为确保其回采的安全,采用RMT-150B岩石力学试验机,对7种配比的废石胶结充填体在不同龄期的抗压强度进行了测试,利用龄期为28 d的废石胶结充填体的力学参数对试验采场进行了充填法回采的FLAC3D模拟,根据模拟结果选用C组配比的废石胶结充填体对该矿试验采场进行了充填,同时还对其进行了应力测试.研究结果表明:水灰比和灰砂比是控制废石胶结充填体抗压强度的关键因素;龄期为28 d的C组废石胶结充填体的抗压强度大于2 MPa;采空区围岩的最大主应力和竖向最大位移随废石胶结充填体强度的增加而减小,而最小主应力则与之相反;选用C组配比的废石胶结充填体的试验采场的应力测试结果与模拟结果吻合良好,能有效地控制该试验采场深部开采的地压.     

超细全尾砂胶结充填体强度特性研究

甲玛铜矿采用空场嗣后胶结充填采矿法开采厚大矿体,采用超细全尾砂胶结充填,为掌握该类型的尾砂胶结充填体在高寒地区的强度特性,本研究通过设计砂灰比(4、6、8、10、12)、料浆浓度(60%、62%、64%、66%)和养护龄期(7 d、14 d、28 d)3种因素,分别在平原和高原地区两种环境下开展单抽抗压强度试验,获得了超细全尾砂胶结充填体试件在室内标准养护条件和井下硐室低温条件下的强度发展规律,并分析了两种养护条件下强度差异产生的原因,有效指导了高寒高海拔环境下甲玛铜矿的充填作业。     

尾砂胶结充填体强度估算

本文通过正交试验,得出了充填体强度与其主要影响因素间的函数关系式,可为工程中估算充填体的强度提供依据,对简易估算充填体强度有参考意义。     

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。     

钢渣基尾砂胶结充填体强度与流变特性研究

针对水泥作为胶结材料会增大充填采矿成本的问题,采用钢渣、矿渣及生石灰作为材料开展钢渣基胶结材料的研究工作,并对钢渣基充填体的强度及流变特性进行了详细分析。研究结果表明:矿渣含量对充填体7 d强度的影响程度高于钢渣含量,而钢渣含量对充填体28 d抗压强度的影响程度大于矿渣含量;钢渣基胶结充填体的抗压强度随着钢渣含量增大总体上表现出先增大后减小的趋势,钢渣含量为30%时,充填体的抗压强度基本达到最大值;在相同的胶结材料含量及料浆浓度下,钢渣基胶结充填体的7 d及28 d抗压强度均明显高于水泥基胶结充填体,充分体现出钢渣基胶结充填体具有更好的力学性能;随着料浆浓度增大,不同灰砂比下钢渣基充填料浆的流变参数均表现出明显增大趋势,但胶结材料的含量变化不会对钢渣基充填材料的屈服应力产生显著影响。结合流变试验可知,钢渣基充填体的料浆浓度可设计为62%～64%,在该浓度范围内的屈服应力未超过200 Pa,料浆体现出了良好的输送性能。     

不同纤维调控水泥基胶结充填体强度性能研究

为了提高充填体稳定性和采空区充填质量,采用聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和玻璃纤维作为增强剂,探讨了3种纤维不同掺量对尾砂胶结充填体力学性能的影响规律,比较了掺纤维和无纤维作用下胶结充填体的破坏模式,采用扫描电子显微镜揭示了掺纤维尾砂胶结充填体水化机理。试验结果表明,胶结充填体抗压强度随着纤维掺量的增加呈先上升后降低的趋势,当纤维掺量为0.6%时,充填体抗压强度达最大值,从强度增益效果来看,聚丙烯纤维最好,聚丙烯腈纤维次之,玻璃纤维最差。纤维对充填体抗折强度增益效果优于抗压强度的增益效果,当聚丙烯纤维掺量为0.9%,聚丙烯腈纤维掺量为1.2%,玻璃纤维掺量为1.2%时,胶结充填体抗折强度达最大值,掺纤维胶结充填体3 d、7 d、14 d和28 d最大抗折强度增幅为157.89%、216.00%、217.86%、143.40%。在单轴荷载破坏作用下,无纤维充填体试块出现多条长且宽的贯穿性裂纹,边角部位伴有较多碎块脱落,而掺纤维充填体试块仅出现细短微裂纹,试块保持较高的完整性。掺纤维充填体水化产物以钙矾石、C—S—H凝胶和Ca(OH)₂为主,纤维与充填体基体交界处被大量水化...     

尾砂胶结充填体固结后强度激发特性研究

以新城金矿分级尾砂和新城水泥为原材料,制作浓度为70%,灰砂比为1∶10的试块,对不同养护龄期的充填体试块进行侧限条件下压缩固结试验,研究了侧限高应力固结对不同龄期充填体单轴抗压强度的影响,以及不同固结应力对充填体强度的影响,分析了固结后不同强度激发期对充填体单轴抗压强度的影响规律。研究结果表明:侧限高应力(25.5 MPa)固结后,充填体强度有了显著增强,侧限高应力固结对充填体强度随固结后养护时间的增长具有显著的激发作用,14 d、28 d充填体固结后强度呈指数增长,而56 d充填体固结后强度呈对数增长,同时侧限固结对于充填体强度的激发作用还与固结过程中最大侧限固结应力有密切关系。     

高温对胶结充填体强度及变形特性的影响

为了研究高温对充填体强度及变形特性的影响,在实时高温和高温冷却后2种情况下分别对胶结充填体进行单轴压缩实验。实验发现:高温作用下,充填体的温度应变、热膨胀系数与温度存在增长函数关系,高温作用冷却后,充填体温度应变随温度升高而增加,在200℃达到峰值,随后又降低;实时高温作用下,充填体的抗压强度从25℃时的4.2MPa降低至300℃时的2.3 MPa,弹性模量从25℃的0.25 GPa降到300℃的0.15 GPa;高温作用冷却后岩样的抗压强度从25℃时的4.2 MPa降低至300℃时的2.1 MPa,弹性模量从25℃的0.25 GPa降到300℃的0.10 GPa。     

胶结充填体动力强度的细观分析

多数情况下,胶结充填矿山的充填体经常承受着邻区开采大爆破产生的重复冲击荷载的作用。本文从胶结充填体的材料构成特点出发,运用微小单元下的波动能量理论,对在应力波作用下的充填体能流变化情况及其动力响应规律进行了分析,提出了胶结充填体动力强度的一般准则。     

胶结充填体的形成和强度控制

对胶结充填体材料分布的观察表明,在某些条件下,充填体形成一些未胶结在一起的不同强度的分层。低强度分层的存在,降低了充填体的承压能力。通过实验室研究和生产中观察充填体的形成特性,弄清了形成分层的原因,从而可找出形成强度均匀的均质充填体的途径。     

高阶段胶结充填体强度的变化规律

根据企业降本增效要求,矿山使用的充填胶结材料由原来的P.C32.5标号水泥改为新型胶结材料--胶固粉。按照设计要求的充填配比,发现地表实验室料浆试块和井下充填体取芯的强度存在很大差异。在-400 m中段的14-1#和10-3#充填采场中,提取不同深度的地表实验室和井下充填体的岩芯,分析2种胶结材料在不同养护条件下所对应的强度变化规律。对于水泥充填的采场,充填体取芯的强度要比实验室试块的强度高1.8 MPa以上;对于胶固粉充填的采场,灰砂比分别为1∶4、1∶5、1∶6时充填体取芯的强度要比实验室试块强度高2.0、1.35和0.7 MPa以上,且随着充填灰砂比的降低而降低。研究结果为进一步优化充填灰砂比提供了可靠的依据,进而可减少充填材料的消耗,降低充填成本。