考虑碱性激发材料配比的高硫尾砂充填体力学性能研究

为探明碱性激发材料对高硫尾砂充填体力学性能的影响,基于正交试验开展了材料配比试验,研究了水泥、生石灰、脱硫石膏和矿渣微粉掺量对不同养护龄期充填体强度的影响机理。设定水泥掺量分别为8%、10%和12%,脱硫石膏掺量分别为5%、7%和9%,生石灰掺量分别为5%、8%和11%,研究结果表明:高硫尾砂充填体抗压强度随水泥掺量的增加先升高后降低,而随生石灰掺量的增加逐渐降低;脱硫石膏部分替代水泥相较于“生石灰+脱硫石膏”替代水泥,充填体力学强度更高;碱性环境有利于抑制高硫尾砂中硫酸根离子的释放。研究成果可为类似高硫尾矿的综合利用提供借鉴。

粉砂改良土抗剪强度特性试验研究

通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验、三轴压缩试验,对纯砂和水泥改良粉砂的强度特性进行试验研究,结果表明:该粉细砂存在一定的黏聚力,其最优水泥的掺入比为3.5%;水泥掺入对粉砂来说主要体现在c值的增长上,对φ值的影响不明显;水泥改良粉砂的强度随着龄期的延长而增加。

固结粉胶凝材料开发与胶结充填体强度试验

针对金川矿山开采面临的采矿经济与环保压力,利用酒钢低活性酸性矿渣,开展新型充填胶凝材料开发,获得称为固结粉的早强型新型充填胶凝材料。为了实现固结粉在金川矿山工业化应用,针对金川矿山废石、棒磨砂、戈壁砂和河沙等骨料,开展了4种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度试验。结果表明,除了戈壁粗砂骨料胶结充填体3 d抗压强度小于设计抗压强度外,其他3种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度均满足金川矿山安全采矿要求,说明早强型固结粉胶凝材料应用于金川矿山充填法采矿中能够替代水泥。

江砂胶结充填体抗压强度的多元回归研究

针对新桥硫铁矿胶结充填存在的质量问题,对该矿的江砂胶结充填体进行了室内单轴抗压强度正交试验。通过对试验结果进行多元回归分析,建立了江砂胶结充填体抗压强度与浓度、水泥含量、粒径、养护时间、温度等影响因素的回归关系式,得出影响充填体强度的最主要因素为粒径。研究结果为提高充填体质量和降低充填成本提供了依据。

特大型铁矿全尾砂胶结充填试验

影响胶结充填体强度的因素主要有料浆浓度、灰砂比、养护时间等。不同灰砂比的胶结充填体具有不同的物理力学特性,灰砂比大、水泥含量过高,胶结充填体有较好的承载和自稳能力,但对于特大型铁矿采场中的大体积充填体而言,会大幅度提高充填成本。因此,在大孤山选厂全尾砂特性试验研究的基础上,进行了系统的全尾砂胶结充填试验,确定了合理的料浆浓度和灰砂比等参数,为制定特大型铁矿充填采矿方案提供科学的依据。

良山铁矿全尾砂胶结充填参数的合理选择

结合良山铁矿全尾砂胶结充填工艺的主要影响因素,提出不同充填配比参数并对其进行回归预测分析,得到影响充填体强度的主要因子及其与充填强度的关系曲线。根据采场参数,运用不同的数学模型计算出充填体的设计强度范围为0.18~1.30 MPa,并利用ABAQUS软件对采场回采后相邻采场中充填体的受力变形情况进行了模拟分析。结果表明：充填采场中配比为1∶8时充填体强度略有盈余;配比为1∶20时充填体强度不足,充填体会发生压裂破坏;配比为1∶15时充填体强度能满足采场安全要求。选择浓度70%,灰砂比1∶15的充填配比能够控制采场的变形和破坏。

低廉胶凝剂及其掺用外加剂强度试验

试验证明 :应用炉渣、黄土、石灰开发的低廉胶凝剂 ,可实现无水泥或少水泥胶结充填 ,保证胶充体强度 ;掺用外加剂对水泥有活化作用 ,可降低水泥用量 。

粗颗粒盐渍土力学参数的现场直剪试验研究

通过对典型粗颗粒盐渍土场地角砾土进行现场直接剪切试验,研究了粗颗粒盐渍土的强度特性及参数取值。试验结果表明:粗颗粒盐渍土强度参数由黏聚力和内摩擦角组成,盐分的胶结对黏聚力的影响比较明显,颗粒的组成则对内摩擦角影响较大。同时,对于角砾类粗颗粒盐渍土,当存在盐胶结作用时,建议黏聚力值在45~80k Pa、内摩擦角在34~38°之间选取;当角砾类盐渍土结构松散时,建议黏聚力值在9~15k Pa、内摩擦角可在33~38°之间取值。该研究成果可直接为粗颗粒盐渍土地区的工程设计提供借鉴。

有色冶炼炉渣在矿山充填中的应用研究

充填采矿由于充填成本较高而制约着其发展。寻求一种能替代水泥的胶结料用于井下充填 ,以降低充填成本 ,不少矿山企业和科研人员对此怀有兴趣。铜坑矿在应用有色冶炼炉渣代替部分水泥作胶结材料用于井下充填的试验研究获得成功 ,取得了良好的技术经济效果。

全粒级碎石胶结充填材料及泵送试验研究

为指导四川会东大梁矿业有限公司铅锌矿全粒级碎石胶结泵送充填系统调试及采场规模化充填,开展了充填材料及泵送试验研究。充填材料单轴抗压强度及塌落度测试表明,当充填料浆灰砂比为(1∶6)^(1∶10)、料浆浓度为83%~87%时,充填体3 d、7 d、28 d单轴抗压强度分别为0.14~1.27 MPa、0.48~2.65 MPa、1.75~4.82 MPa,充填料浆塌落度为17.3~23.6 cm。泵送工业试验表明,当充填料浆灰砂比为(1∶6)^(1∶8)、料浆浓度为83%~85%时,泵送系统压力为2.62~9.45 MPa,小于最大正常泵送压力10 MPa,可进行地下采场大规模泵送充填。

改性钢渣水泥基材料早强性能研究与应用

“实现碳达峰、碳中和”作为国家的重大战略决策,各行业都要为节能减排事业做出贡献,钢渣作为一种可再利用材料备受青睐。本文设计试验采用控制变量法和正交试验法,以改性钢渣粉末(以下称MSP)和普通硅酸盐水泥为主要原料,添加粉煤灰、硅灰、膨胀剂和减水剂等材料制备试样,并测量其1d力学性能。通过对试验结果进行对比分析,了解MSP掺入对水泥基材料早期和晚期强度发展的影响规律。试验结果表明,掺加MSP可以加快水泥基材料凝结速度,显著提高水泥基材料的早期强度。通过正交试验结果筛选出的最优早强水泥基材料,MSP最佳掺量为11%,粉煤灰最佳掺量为4%,减水剂最佳掺量为0.3%,最佳水灰比为0.20,1d抗折强度和抗压强度最大可以达到6.47 MPa和36.64 MPa。用于某钢结构支护体系中,可以满足早强性能要求和实际工程需要。

尾砂胶结充填材料配比强度变化特性研究

矿山地下矿产资源的开采活动形成大量空区,使地表工业及民用场所存在塌陷的风险,为减小矿山资源开采对此周边环境造成的影响,充填采矿法近年被广泛应用于开采实践中,其中尾砂作为充填材料应用也越来越广泛,而如何调节尾砂胶结材料的配比,提高充填强度便显得极为重要。以广西某矿山连选试验全尾砂和水泥为材料,设计灰砂比为1∶3、1∶4、1∶6、1∶8、1∶12五组,料浆浓度为78%、76%、74%、72%四种组合,总计20组配比材料,并对样本试样进行四个龄期(3、7、28、60 d)的强度测试,测试结果显示,随着龄期增加充填体试样强度逐渐变大,且料浆浓度的提高对充填体试块的强度增大也是有益的。根据试验测试结果,从经济和可行性方面综合考量,确定浓度为74%,灰砂比为1∶4时为较优的配比组合,其60 d龄期抗压强度达到2.864 MPa,满足该矿山充填体强度要求。

全尾砂新型充填胶凝材料在月山铜矿的应用研究

根据月山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。通过研究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测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:该铜矿全尾砂的中值粒径为d50=0.0426mm,大于0.074mm的尾砂占36.8%,全尾砂颗粒细;灰砂比1∶6、浓度70%、28d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.32MPa,而相同条件下新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的3.53倍即4.66 MPa。因此,提出了适合矿山的胶结充填参数:推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂之比为1∶6~1∶8进行工业充填试验。工业试验结果表明,1#和2#钻孔充填体试样强度均能够满足月山铜矿对充填技术和充填质量的要求,且强度仍有富余,建议矿山进一步优化充填料配比,减少胶凝材料用量,从而节约充填成本。

化学充氮泡沫水泥浆制备原理与应用

水泥浆漏失低返是国内外低压易漏、裂缝性油气藏固井普遍存在且尚未完全解决的技术难题,泡沫水泥浆是解决固井漏失的一项重要技术。针对化学充氮泡沫水泥浆制备原理尚不清楚、化学发气剂效率低等问题,根据化学热力学和电化学理论,揭示了化学法充氮的原理,研发出高效发气剂LTPN体系。该体系具有发气率高、对水泥浆稠化时间和抗压强度基本无影响的特点,与动物蛋白复合稳泡剂、纳米增强剂等配合使用,可使泡沫水泥浆密度降低至0.95 g/cm^3。通过探讨发气剂在水泥浆中的化学充氮规律,研发出高性能化学充氮泡沫水泥浆NFLC体系,经过30余口井固井试验表明,NFLC体系解决了煤层气井固井面临的低压、裂缝性漏失难题,保证了煤层气井水泥浆返高,提高了固井质量,一次性上返到设计高度,固井优质率大于90%,对山西沁水盆地的低压、裂缝性煤储层具有优良的防漏堵漏效果,为低压、裂缝性油气藏固井提供了一种有效的解决方法,具有良好的应用推广价值。

充填胶结材料在矿山充填中应用研究

安徽开发矿业有限公司李楼铁矿-400中段采用高阶段空场嗣后充填采矿法,阶段高度100m,分段高度25m,采场宽度为20m,长度为矿体厚度。为确保实现二步采场安全高效回采,一步采充填体强度必须达到设计强度,满足回采要求。在针对充填胶结材料选择上进行大量研究与试验,选取不同厂家的水泥与胶固粉进行了一系列实验室试验与工业试验,根据试验数据,分析比较各种胶结材料在充填体抗压强度及充填成本等方面的优劣,寻求技术上可行且最经济合理的胶结材料。

新型胶凝材料在某铁矿配比方案优化中的应用

为解决国内某铁矿充填成本高,充填体早期强度低,充填料浆堵管等问题,基于正交试验展开了充填配比方案优化设计。试验以胶凝材料类型(A)、质量浓度(B)、灰砂比(C)为影响因素,以尾砂料浆塌落度、尾砂胶结体3d、7d、28d单轴抗压强度为评价指标,运用极差和方差分析法对比研究了各因素对试验指标的敏感性。极差分析表明:对胶结体3d、7d强度影响顺序为A>C>B,对胶结体28d强度的影响顺序C>A>B,对全尾砂料浆塌落度的影响顺序为B>A>C。方差分析表明:胶凝材料类型对胶结体3d强度影响显著;灰砂比及胶凝材料类型对胶结体7d强度影响显著;各因素对胶结体28d强度均无显著影响;料浆浓度对全尾砂料浆塌落度影响显著。最终,根据充填工程实际需求,推荐的最优方案胶凝材料类型为TC-Ⅱ,料浆质量浓度为76%,灰砂比为1∶6。

不同水泥胶结充填体的压缩性能试验研究

为探究以不同水泥作为胶结剂对充填体强度的影响,进行以水泥类型、料浆灰砂比、质量浓度以及龄期为影响因素、以充填体单轴抗压强度为评价指标正交试验,通过极差分析和方差分析研究各因素对胶结充填体抗压强度的敏感程度。结果表明,对胶结充填体抗压强度的影响程度顺序为:水泥类型>龄期>灰砂比>质量浓度,以P·O52.5水泥作为胶结剂的充填体其强度最大,以P·S32.5水泥为胶结剂的充填体其强度最小;方差分析表明,灰砂比和龄期对胶结充填体强度的影响显著,充填料浆的质量浓度对充填体强度的影响最小。因胶结剂费用对充填成本的影响大,在制定满足强度要求的充填方案时应考虑水泥的市场售价。

公格营子煤矿胶结充填材料试验

以公格营子煤矿为研究对象,通过单轴抗压强度试验对胶结充填体压缩特性进行研究,系统分析了白灰、粉煤灰、水泥、矸石不同配比方案,得出胶结充填体试块压缩特性和抗压强度随养护龄期的影响规律。试验结果表明:相同条件下,胶结充填材料强度与白灰掺量、粉煤灰掺量、料浆质量浓度和养护龄期成正比关系。通过单因素方差分析和显著性检验分析28 d充填料浆的抗压强度试验结果,得知质量浓度对充填体抗压强度的影响相对较大。公格营子煤矿现场充填体材料配比能够满足在开采过程中和开采后充填体对上覆岩层的整体性和长期稳定性的要求,能够指导类似煤矿后续的开采。

某金矿全尾砂-人工砂高浓度胶结充填料浆工作特性的试验研究

某金矿拟采用全尾砂-人工砂高浓度胶结充填。为了研究充填料浆的工作特性及相关因素的影响规律,采用配合比正交试验,以料浆浓度、水泥含量和人工砂/尾砂为变量,以单轴抗压强度、塌落度和扩散度为研究目标,开展了对充填料浆强度和流动性的研究。结果表明:料浆浓度和人工砂/尾砂分别对充填料浆的强度和流动性影响最大。在实验范围内,料浆浓度和水泥含量与抗压强度成正相关,料浆浓度增加1%,强度可提高0.05 MPa,水泥含量增加1%,强度可提高0.06 MPa,人工砂/尾砂为4.2时,抗压强度可提高0.07MPa;料浆浓度与流动性成负相关,水泥含量与流动性成正相关,人工砂/尾砂比值为4.2时,塌落度可提高1.78cm,扩散度可提高10.47cm。试验得出的最佳配合比为:料浆浓度76%,水泥含量10%,人工砂/尾砂为4.2。

基于数据决策的充填胶凝材料优选方法

胶凝材料是影响胶结充填体强度性能和控制充填成本的关键因素。为选择最优的充填用胶凝材料,以充填材料试验数据为基础,进行技术比较;以试验成果建立不同龄期对应下的强度和胶凝材料耗材关联模型,进行充填经济性比较;通过建立模糊数学和层次分析法相结合的胶凝材料优选综合评判模型,综合优选胶凝材料。构建的胶凝材料优选综合评判模型考虑了胶凝材料的技术、经济和保障能力等多因素的影响,综合考虑定性和定量指标,为矿用胶凝材料的选择提供了技术思路。