基于充填尾砂粒级特性分析的渗透性试验研究

为研究细粒级充填尾砂的粉粒含量、平均粒径、不同粒径的配比对渗透性的影响，并在此基础上，对某矿的充填料提供优化建议，以该矿旋流分级后的尾砂为原材料，将尾砂筛分成0～75μm，75～150μm，150～250μm三个粒径段，并按一定的配比组成混合尾砂，采用TST-55型渗透仪对各不同配比的混合尾砂的渗透系数进行测定，并对测定结果进行分析。试验结果表明，粉粒含量对渗透系数的影响占主导作用，而粗粒级的平均粒径及骨料尾砂组成影响较小。但当粉粒含量小于5％时，渗透系数与平均粒径几乎呈线性关系，可较好地反映充填体的渗透性。在分析了该矿原充填料配比及渗透系数后，建议加入15％的溢流尾砂，其渗透系数并不会发生较大改变，但可有效地减少料浆离析和充填成本。

凤凰山铜矿充填尾砂再选的研究与应用

凤凰山铜矿露天采矿中的充填尾砂,其磁铁矿含量为8%～10%,并含有少量的铜、硫。通过试验研究,综合回收尾砂中的铁、铜和硫,经济效益显著。

旋喷注浆技术在充填尾砂泄漏治理中的应用

冬瓜山铜矿东山采空区全尾砂充填过程中,发生尾砂泄漏事故,经事故原因分析,查处尾砂泄漏点,采用高压旋喷注浆技术堵水,结果表明治理效果很好。

基于奇异值分解的复杂充填尾砂级配综合表征方法

针对当前矿山尾砂等充填骨料种类千差万别、颗粒特征指标繁多、难以从级配角度对不同尾砂实现精准区分与定量评价的现状和难题,利用奇异值分解的数据挖掘算法对十多种矿山充填骨料的级配进行分析,提出一种单一指标的级配综合定量表征方法。首先,将尾砂多种特征粒径、分布指数、关键颗粒含量等常用指标组成的13维数据映射到奇异特征空间,得到级配的一维综合特征;然后,将综合特征进行重构恢复,分析该方法的性能;接着对比分析综合特征指标与传统指标在聚类及充填体性能影响分析上的优势;最后,结合工程案例检验该方法的应用效果。研究结果表明,相比于常用的“粒径<20μm颗粒质量分数”表征分类方法,特征映射方法对骨料的聚类分析结果更准确、更合理,可实现对各类尾砂的多级精准区分;研究获得了复杂充填骨料级配的奇异特征映射空间,可用于其他骨料的重构变换;在文献数据与工程案例组合的应用检验中,充填体强度、流变特性与映射特征值的线性关系显著,表明该方法应用简便,具有较强泛化能力,对完善复杂骨料级配综合表征方法具有重要理论意义及工程应用价值。

大庄子金矿充填尾砂量不足的解决途径

大庄子金矿充填尾砂量明显不足 ,为了解决这一矛盾 ,维持正常充填生产 ,矿山进行多方探索并进行了生产实践 ,最后选用分级尾砂胶结充填、全尾砂嗣后水砂充填的方式解决充填尾砂量不足这一难题 。

钢纤维增强尾砂胶结充填体的力学性能与损伤机制

为探究钢纤维(SF)对充填体的力学性能与损伤破坏机制的影响,以纤维增强尾砂胶结充填体(FR–CTB)为研究对象,研究SF掺量对充填体力学性能的影响,采用数字图像相关(DIC)技术监测试件的全场应变,跟踪试件的裂纹发展,此外,从微观层面进一步研究了SF对充填体的增强机理.结果表明,随着SF掺量和养护龄期的增加,FR–CTB的单轴抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗剪强度均表现出了不同程度的增长,SF掺量为20 kg·m^(-3)时增强效果最好,但是当超过20 kg·m^(-3)后增强效果显著降低.钢纤维的存在较大程度上约束了充填体裂隙的扩展,削弱裂隙尖端应力集中,有效阻止了裂纹的扩展,改善整个试件的变形.此外,添加钢纤维后,尾砂颗粒、纤维和水化产物形成了一个完整且更致密的结构,在加载过程中由于SF与尾砂–水泥基体之间的相互作用,SF的增强作用主要体现在桥接和拔出行为,水化产物的存在增加了SF表面的粗糙度,从而增加了SF与水泥–尾砂基体之间的摩擦力来吸收外部载荷的能量,提高FR–CTB的力学性能.最后利用SPSS曲线估计建立各龄期充填体强度计算模型,模型精度较高,可对掺钢纤维充填体强度进行预测.

选矿废水拌合尾砂胶结充填体强度演化规律及声发射特征

尾砂胶结充填体是充填采矿中的核心承载单元,其稳定性关乎矿山生产安全。近年来,一些地下矿山为减少环境污染等问题,选择二次利用选矿排放废水进行充填,因此,对于采用选矿废水进行充填的矿山,明确选矿废水对尾砂胶结充填体强度的影响至关重要。为此,以3种pH选矿废水(pH=7、8、9)和普通自来水(pH=7)为拌合水制备4种养护龄期(7、14、21、28 d)的尾砂胶结充填体试件。利用声发射(AE)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等试验手段,分析充填体试件的单轴抗压强度、微观结构及其破坏过程中AE振铃计数率、bi值、能量变化特征。研究表明:(1)在相同养护龄期下,选矿废水拌合的充填体强度低于普通自来水拌合的充填体强度,选矿废水拌合的充填体强度随pH的增大而减小,且CO_(3)^(2-)与充填体单轴抗压强度指标间的灰色关联性最好,而Ca^(2+)的关联性最差,阴离子的关联性整体好于阳离子;(2)在相同养护龄期下,选矿废水拌合的充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度及衍射峰强度低于普通自来水拌合的充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度与衍射峰强度,而选矿废水拌合的充填体中钙矾石的质量浓度及衍射峰强度高于普通自来水拌合的充填体中钙矾石的质量浓度和衍射峰强度;随着选矿废水pH的升高,充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度减少、衍射峰强度降低,而钙矾石的质量浓度增多、衍射峰强度升高,从而导致充填体强度下降;(3)充填体破坏过程中AE振铃计数率及b^(i)值整体上分别呈现“升—降—突增—峰值”和“波动上升—剧烈下降—逐步上升”的变化规律;在相同养护龄期下,对于破坏过程中AE b^(i1)、b^(i2)、b^(i3)、峰值应力处每10 s累计振铃计数率及能量数值,选矿废水拌合的充填体均小于普通自来水拌合的充填体,且上述AE特征指标均随着选矿废水pH的增大逐渐减小。

矿山原位环境尾砂胶结充填体力学性能研究进展

尾砂胶结充填体养护过程受采场原位温度、压力、孔隙水压力等因素影响,导致实验室制备的尾砂胶结充填体试样与相同物料配比的采场原位充填体取芯试样的力学性能存在显著差异。精准预测尾砂胶结充填体在采场原位环境下的力学性能是确保矿山充填配比参数设计合理、经济的重要前提。目前,国内外学者针对单一环境因素对尾砂胶结充填体力学性能的影响取得了丰富的研究成果,但有关多环境因素耦合下尾砂胶结充填体力学性能的定量研究并不充分。系统介绍了采场原位环境下尾砂胶结充填体力学性能的研究现状,从养护压力、养护温度、孔隙水压力和充填体养护装置四个方面介绍了国内外研究进展。首先系统梳理了养护压力、养护温度和孔隙水压力三种采场原位环境因素对尾砂胶结充填体强度影响研究。然后分析了现有充填体养护装置的优缺点。矿冶科技集团在此基础上创新发明了一种“矿山充填原位环境物理孪生试验装置”,该装置能够在室内模拟采场原位环境的温度、压力和孔隙水压力的养护条件,实现采场原位环境因素对尾砂胶结充填体力学性能影响的定量化研究。

不同胶凝材料尾砂充填体强度与微观结构分析

胶凝材料是影响尾砂充填体抗压强度和充填成本的主要因素之一。实验采用水泥和胶固粉(矿渣基)2种胶凝材料,研究了尾砂充填体抗压强度随养护时间的演化规律,并借助化学结合水量测量、XRD、SEM和MIP等测试方法,从微观层面综合对比分析了尾砂充填体抗压强度差异化产生机理。结果表明:矿渣基充填体早期与长期抗压强度明显优于水泥基充填体。一方面矿渣基充填体中水化产物总含量,尤其是钙矾石含量高于水泥基充填体;另一方面矿渣基充填体内部水化硅酸钙具有更优的微观力学性能,其与钙矾石空间结合形式,强化水化硅酸钙间联系的同时又进一步填充细化了充填体内部孔径,增加了充填体整体密实程度,两者共同提高了矿渣基充填体抗压强度。

基于响应面法的废石-细尾砂充填性能优化试验

为获得满足矿山采矿强度要求的废石-细尾砂充填最佳配比,首先根据混合骨料的堆积密实度和料浆浓度初探试验,初步获得配比范围;在此基础上利用响应面法建立了以废石-细尾砂充填体的3、7、28 d抗压强度为响应值的回归模型,揭示了骨料配比、浓度和灰砂比三因素对充填体强度的影响规律,并通过回归模型优选出充填最佳配比,进行半工业试验验证。结果表明,当充填体养护至3、7 d时,浓度和灰砂比两因素的交互作用影响显著;当充填体养护至28 d时,骨料配比与浓度的交互作用影响显著。当骨料配比1∶3、浓度82%、灰砂比1∶4时,废石-细尾砂充填性能完全满足矿山的充填需求,为废石-细尾砂混合骨料膏体充填性能优化提供了理论基础。

玄武岩纤维尾砂充填体力学性能及损伤本构模型

为了提高采空区充填体的力学性能,对加入玄武岩纤维的尾砂充填体进行抗压强度试验,研究不同纤维掺量、灰砂比和养护龄期对充填体的抗压强度影响规律,构建充填体损伤本构模型并分析其能量耗散规律。结果表明:玄武岩纤维的加入能够明显提高尾砂充填体的抗压强度,随着纤维掺量的增加,充填体的抗压强度呈先增大后减小的趋势,且最优掺量为0.4%,对比素尾砂充填体强度提升了13.277%~24.865%。纤维充填体峰后残余强度较高,引入损伤修正系数的损伤本构模型能合理表述纤维充填体峰后残余强度,根据损伤本构模型可得到充填体的峰值比能演算模型,适量掺加纤维可以提升充填体的峰值比能并减少能量耗散。玄武岩纤维能提高充填体的力学性能,强化矿山采空区充填效果。

混杂纤维掺量对尾砂充填体力学性能的影响

为了探究混杂纤维掺量对尾砂胶结充填体力学性能的增强效果,选取三种纤维材料进行坍落度、单轴压缩和SHPB冲击试验。结果表明:纤维材料对充填体流动性影响较大,纤维掺量越高时流动性越弱,其中聚丙烯纤维对流动性影响最显著;混杂纤维对充填体的动、静力学性能提高幅度均受混杂纤维掺量影响,在一定范围内随纤维掺量增高呈现先变大后减小的趋势,0.4%聚丙烯纤维对充填体早期抗压强度增幅最为显著,28 d标准养护龄期时钢纤维对充填体动、静力学性能的提高均大于另外两种纤维;总纤维掺量在1.4%~1.5%的混杂纤维对充填体动态抗压强度提高最大,提高幅度大于更高或更低纤维掺量的方案;在相同的平均应变率下,随着混杂纤维掺量增加,充填体的反射能和吸收能先减小后增大,透射能先增大后减小。适量的混杂纤维可以有效提高充填体的力学性能,有利于充填开采的安全性,同时对矿山充填体材料设计具有一定指导作用。

进路宽度对松散尾砂充填体下护顶层的稳定性影响研究

为探明进路宽度对松散尾砂充填体下护顶层的稳定性影响,以某矿采空区隔离矿柱回采为背景,设计了不同进路宽度下顶部隔离矿柱的回采方案,并利用FLAC^(3D)软件对回采过程进行模拟,分析了2种进路方案下矿柱回采时护顶层塑性区的演化规律。研究结果表明:不同进路宽度下上覆充填体塑性区破坏规律基本一致,塑性区集中在护顶层中部,边缘破坏较小;当进路宽度为3 m时,护顶层暴露面积小,塑性区范围相对较小;基于力学分析,进路宽度为3 m时可以降低护顶层的留设厚度,提高矿石回收率。本研究可为类似地下矿山采空区隔离矿柱的回采提供参考。

某矿山尾砂充填骨料的选择

南方某黄金矿山,由于多年开采目前井下形成大量采空区,从而破坏了岩体的原岩应力平衡,成为影响矿山安全生产最主要的危险源,采用尾砂充填采空区是消除潜在危险源的最有效手段。但矿山自身没有可以利用的充填骨料。为了选取适合本矿山充填所需的骨料,分别对黄狮涝尾矿库尾砂和水木冲尾矿库尾砂进行基本物化特性分析,同时开展沉降及渗透性、料浆流动性及充填体强度等性能测试分析;其测试结果表明,水木冲尾矿库尾砂各项性能均优于黄师涝尾矿库尾砂,最终结合矿山实际情况选取水木冲尾矿库尾砂为矿山充填所用尾砂;并根据充填配比试验结果及结合充填料浆流动性,确定矿山最佳充填料浆参数为:料浆浓度72%、灰砂比1∶8至1∶4。

外加剂对安徽某铁矿全尾砂充填料浆流变性能的影响研究

随着胶结充填浓密技术不断发展,部分矿山底流浓度与输送浓度之间出现矛盾,浓密系统制备的较高浓度料浆其流变和输送性能较差,无法实现料浆的稳定输送。为解决安徽某铁矿充填系统面临的这一问题,减少胶凝材料的消耗,研制了一种充填料外加剂ZL-602。开展了全尾砂基本物理性质检测、外加剂对充填料浆流变性影响及强度相关试验。结果表明:按质量添加3.2%的外加剂ZL-602,全尾砂充填料浆质量浓度提高4个百分点时,与不添加外加剂的充填料浆相比,两种料浆的流变及输送性能参数值与变化规律相似;在同一浓度和灰砂比的条件下,按3.2%的质量占比添加外加剂ZL-602,对充填体强度无明显影响,且外加剂能增强料浆的流变和输送性能,有利于提高料浆的浓度,减少胶凝材料消耗,一定程度上解决了底流浓度与输送浓度之间的矛盾。研究结果可为金属矿山胶结充填技术改进提供参考。

磷矿高浓度全尾砂充填技术研究

在全球经济一体化进程不断加速的背景下,我国磷矿资源供给日趋紧张。因此,深入认识磷资源的分布和开发利用状况,对于实现磷肥产业和农业的可持续发展具有重要意义。与此同时,如何在有限的资源条件下,合理、有效地开发和利用磷矿资源,也成为了国际上研究的热点。基于此,本文主要研究磷矿高浓度全尾砂充填技术,对于实现可持续的全面发展,有重要的实践意义。

上向进路式尾砂胶结充填采矿法采场结构参数研究

红牛铜矿主要矿石类型以矽卡岩型为主,次为角岩型,矿体呈透镜状、藕节状产出,矿体尖灭再现、分枝复合严重,西边矿岩稳定性良好,东边矿岩稳定性差,为一种难开采的矿体,尤其是KT2-1厚大矿体(低品位、资源储量大),现阶段来看,社会生产对矿产资源的需求量不断增大,这同时也为矿山开采作业带来了众多新挑战,一些浅层矿床已经被开采殆尽,要想满足当前的社会生产需求,则对深层矿产资源、低品位资源进行开采,部分情况下还需面临矿山回采的状况。为能提高矿山开采的效率,本文以红牛矿山回采作业为例,探究上向进路式尾砂胶结充填采矿法在KT2-1矿体中的应用方法,并分析关键采场结构参数,旨在充分发挥回采技术优势,提高矿床开采效率。

国外某铅锌矿全尾砂膏体充填设计方案研究

对全尾砂膏体充填的特点进行了分析,并且以境外某铅锌矿为例,对该矿全尾砂材料进行了物理化学性质、粒级组成、强度配比等试验。根据试验结果,对深锥浓密充填工艺和圆盘过滤机充填工艺两种方案进行了工艺比选,最终选择采用深锥浓密机充填制备工艺,并详细介绍了充填制备站主要设备的选型计算过程。

某新建矿山全尾砂膏体充填站设计方案研究

某新建铅锌矿山依据矿山基本情况,采用全尾砂膏体充填方式。对全尾砂膏体充填骨料进行具体分析,通过试验对全尾砂充填骨料的物理化学性质、粒级组成、浓缩沉降、料浆输送性能以及强度配比进行判定和选择,并根据试验结果,分析了该矿膏体充填站的工艺选择过程,以及浓密机、搅拌设备、膏体输送泵和水泥仓等主要设备的选型过程。

布筋尾砂胶结充填体顶板力学性状试验研究

胶结充填体顶板的稳定性是决定下向分层胶结充填回采断面尺寸的主要因素,结合武山铜矿工程实际,采用相似模拟与现场监测手段,研究了下向分层胶结充填法充填体顶板的破坏模式、变形特征、充填体内钢筋受力特征等。相似模拟试验结果表明,钢筋布置方式不影响顶板的最终破坏形式,竖直布置钢筋与水平布置钢筋相比,更有利于提高顶板整体稳定性。应变监测结果表明,充填体顶板应变状态十分复杂,与通常将下向胶结充填体顶板简化为梁的计算结果有较大不同,垂直方向上应变表现为拉伸应变,而沿分条和垂直分条方向应变均呈现拉、压交错变化。在竖直布置的8根钢筋上布置了24个钢筋测力计,得到了钢筋受力与开采时间的关系曲线,据此将钢筋受力划分为4个阶段,即起始受拉阶段、相对稳定阶段、拉压变化阶段、承载阶段,其中承载阶段钢筋首先承受最大压力,充填体暴露为顶板后,钢筋由受压状态变为受拉状态,并急剧上升到最大拉力,即表现出悬吊作用,并且,进路与分条连接处钢筋承受拉力最大。