充填体强度总结
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基于响应面法的充填体强度增长规律分析李典;冯国瑞;郭育霞;戚庭野;贾学强;冯佳瑞;李振【摘要】为了研究充填体强度形成过程中水泥、细矸率和减水剂用量对充填体力学性能的影响,在对煤矸石、粉煤灰等充填材料物化性能分析的基础上,采用中心复合实验法研究了水泥、细矸率和减水剂用量对充填体的不同龄期强度特性影响规律,建立各个养护龄期的充填体强度响应面回归模型,为现场不同龄期的充填体强度预测提供了一个科学的方法.结果表明:在整个养护龄期内,充填体强度随着水泥、减水剂的掺量增大而增大,随着细矸率的增加而降低,但降幅不大.充填体的早期强度不仅受水泥、细矸率、减水剂的单一因素影响,而且三因素间的交互作用影响显著,其中1d强度特性回归模型为二阶响应面,3d强度为三元二次式.充填体中后期强度受水泥、细矸率、减水剂的单一因素影响,三因素间交互作用不明显,其对强度的影响顺序为:水泥>减水剂>细矸率.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)002【总页数】7页(P392-398)【关键词】采矿;充填材料;减水剂;响应面法;交互作用;强度【作者】李典;冯国瑞;郭育霞;戚庭野;贾学强;冯佳瑞;李振【作者单位】太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TD823.7随着我国经济的快速发展,煤炭需求逐年加大,这使得一些矿井不得不面临或即将面临“三下”(水体下、建筑物下、铁路下)煤炭资源的开采[1]。
膏体充填采煤作为一种既能够解决地面矸石堆积、粉煤灰污染难题,又能高效控制地表沉陷,实现煤炭绿色开采的新技术,在“三下”开采中得到了推广应用[2-5]。
沿空留巷充填体参数及支护阻力的计算1巷道的基本情况本设计为姜家湾煤矿2213巷道巷旁充填体参数及支护阻力的计算,2213巷道老顶为细砂岩与粉砂岩互层,平均厚度18.48m ,直接顶为细砂岩,平均厚度11.47m 。
伪顶为粉砂岩,厚度 0.2m-2.2m 。
底板直接底为细砂岩,厚度2m-4.2 m 。
本矿井煤层厚度0.7~1.5m ,平均厚度1.23m ,,容 重1.28t/m 3,煤质中硬,瓦斯绝对涌出量0.18m 3/min ,煤尘爆炸指数29.26%,具有爆炸性,自燃发火期6个月,属自燃发火煤层。
本巷道宽度和高度分别为4500mm 和2600mm 。
2充填体宽度的计算充填体宽度B 可按下列经验公式计算: ()452.0342.0685.03367.0h H b a B ⋅⋅+=式中 a —巷道半宽,2.25m ;b —充填体破裂区宽度,一般取20-30cm ,本次取0.25m ; H —平均开采深度,取228m; h —充填体高度,取1.8m 。
将以上因素代入经计算得B =0.367452.0342.00.68532430.25)(6.75⨯⨯+ =0.367⨯3.7964.15.6⨯⨯ =14.82m第二种算法预先确定了沿空留巷的巷旁支护强度后,就可根据所需的巷旁支护强度和巷 旁支护材料的力学性能,由式(3-21)设计巷旁支护宽度,并结合具体的地质、生产条件等确定巷旁支护体的具体形式 b=KF/p式中,b 为巷旁支护平均宽度,m ; F 为沿空留巷所需的巷旁支护强度,MN/m ; p 为巷旁支护体成型后1d 的抗压强度,MPa ; K 为安全系数,一般K=1.1~1.2。
代入公式得b=1.26.4357.11=÷⨯m根据计算结果及经验类比(巷旁充填带宽度一般为充填高度的0.6~0.9倍)[晋城矿区9号煤沿空留巷实验]3充填体强度的计算巷道充填体的平均强度随巷道高度的增加和巷道间距的减小而下降。
充填体强度总结不同矿山充填体强度总结北京科技大学武钢矿业有限责任公司大冶铁矿2011-5-12目录1.充填体强度影响的主要因素 (1)1.1水灰比 (1)1.2骨料粒级级配 (1)1.3 水泥标号 (2)2.提高采后充填体强度的主要措施 (3)3.国内外部分矿山充填材料类型及强度 (3)4.大冶铁矿 (5)4.1尾砂物理化学特性 (5)4.2充填体强度 (7)4.2.1 325#水泥-全尾充填体强度 (7)4.2.2 325#水泥-分级尾砂充填体强度 (7)4.2.3固结剂-分级尾砂充填体强度 (8)5.程潮铁矿 (8)5.1尾砂特性测试结果 (8)5.2普标325#硅酸盐水泥-全尾充填体强度测试 (10)6.金山店铁矿 (10)6.1尾砂特性 (10)6.2充填体强度测试 (11)6.2.1 325#硅酸盐水泥-全尾砂胶结充填体强度 (11)6.2.2 固结剂1-全尾砂胶结充填体强度 (12)6.2.3 固结剂2-全尾砂胶结充填体强度 (12)7.冬瓜山 (13)7.1尾砂特性 (13)7.2充填体强度测试 (14)7.2.1 425#水泥-全尾砂充填试块强度 (14)7.2.2新型胶结材料-全尾砂充填试块强度 (14)8.焦家金矿 (15)8.1尾砂特性 (15)8.2 425#水泥-全尾砂充填体强度 (15)9. 小结 (16)1.充填体强度影响的主要因素充填体强度的高低直接影响着矿体能否安全、持续地开采,因此对影响充填体强度因素的分析意义重大。
影响充填体强度的因素很多,一般包括有材料方面因素、制备因素、施工条件等几个方面。
所配制的胶结体强度的高低是各种因素综合作用的结果。
实践证明,充填体强度影响的主要因素有:水灰比、骨料粒级级配、水泥标号等。
1.1水灰比所谓水灰比即单位体积混凝土中水与水泥的重量比,水灰比对胶结体强度影响很大。
充填体强度随水泥含量的增加而增加。
水泥添加量少时,水泥含量对强度影响不大;当水泥添加量大时,充填体强度才随水泥含量增加而急剧增加。
上向水平分层充填体强度预测与参数优选梁峰【摘要】In order to reduce the amount of cement and the cost of filling, optimize the filling body proportions and combinations , taking xin qiao mine as an example, through the filling body strength test in laboratory, established BP neural network, taking cement-fly ash-full tailings、concentration and combination as input data, and the 7 days compressive strength as output data. The data from la-boratory test were used as samples of training and testing to build the prediction model for BP neural network. By comparing the influences of hidden layer nodes on model training process and prediction number of steps, determined the hidden layer node number is 11. By means of entering the refined ra-tio parameters into prediction model, optimal samples are searched, the result indicates that cement dosage reduced 18 . 67 kg/m3 and the cost of filling also reduce under the premise of the overall stabili-ty of filling body.%为减少水泥用量,降低充填成本,优化充填体配比和组合。
充填体强度计算及稳定性分析1概述锡矿山南矿采空区的充填始于上世纪50年代初,当时主要是用矸石充填西部和河床下面的采空区。
然而,上世纪60~70年代初,锡矿山曾发生了三次大规模的地压活动,给矿山生产和安全带来了严重的灾害。
从这以后,锡矿山南矿的充填采矿技术研究就从未间断,先后使用了干式充填、粗颗粒水砂充填、混凝土胶结充填、全尾砂充填和尾砂胶结充填等充填方法,对于回收资源、降低地表下沉起到了重要的作用。
随着开采深度的增加,地压显现越来越明显。
通过对充填体强度和稳定性的分析,来确定更合理的参数,保证充填质量。
2充填工艺3充填体强度计算和充填体稳固性分析胶结充填体的强度设计因矿山而异,主要取决于具体的开采技术条件和充填条件。
为了使胶结充填体在技术上达到可靠,经济上得到优化,就需要合理的确定充填体的强度。
确定胶结充填体强度和稳定性是一个问题的两个方面。
锡矿山南矿属建筑物和水体下采矿,不允许地表塌陷及岩层开裂,在矿山回采过程中要保证整个矿区岩层的稳定性和二步骤矿房回采的安全。
一步骤矿壁回采胶结充填体强度大小及稳定性对二步骤矿房回采及底柱的回收至关重要,设计合理的充填体强度需要从技术、经济等方面考虑。
矿房胶结充填体的稳定性分析可为矿柱回采方案和结构参数的确定提供依据。
3.1类比法国内外部分矿山采场充填配比设计实例及充填体强度见表1。
表1 国内外部分矿山高大采场充填体配比设计类比分析锡矿山南矿一步骤采场胶结充填设计强度要达2MPa 以上,即充填灰砂比为1:8~1:12之间,才能够满足南矿采矿方法的要求。
3.2 充填体强度计算根据充填体现场调查和强度试验结果,主要分析测试配比为1:6的充填体稳定性,根据现场试验结果,取灰砂比为1:6的充填体强度参数c=0.15MPa ,φ=40°,μ=0.25,充填体容重为γ=2.5 t/m3,充填体与围岩间的内聚力与摩擦角计算时与充填体的值相同,充填体沿走向长度即矿房宽度b=8m , 采用Terzaghi 模型法和Thomas 计算法分析不同结构参数条件下充填体的受力状况。
粗骨料与细骨料胶结充填体强度对比分析邓代强;肖利平;段瑜;江飞飞【摘要】为了改善极细颗粒尾砂单独作为充填集料的胶结充填体固结硬化速度慢、强度偏低等问题,通过添加碎石的方法改变充填骨料的级配组成,由实验室对比试验可知,添加一定量碎石的胶结充填体强度可显著提高,这一点也由形式为指数函数拟合曲线的增长规律得以验证,从而确定了添加碎石可为井下开采作业提供可靠的安全保障,从减少胶凝材料用量的角度来看,节省的成本足以抵消加工碎石而增加的费用.因此,采用改性后的碎石-全尾砂充填材料在技术经济方面是合理的.%In orderto facilitate the issues of slow consolidation and low strength using extremely fine particle tailings as filling aggregate, the compositions of aggregate were optimized by adding appropriate gravel.The laboratory tests showed that the addition of gravel could significantly improve the filling body strength, which was also verified from the growth law of exponential function of the fitting curve.Moreover, the addition of gravel could provide reliable security for underground mining operations, and the reduction of cementitious materials could make up for the additional costof preparing gravel.Therefore, using modified gravel-full tailings filling material is reasonable in both technical and economic aspects.【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P16-19)【关键词】碎石;极细颗粒尾砂;颗粒级配;胶结充填【作者】邓代强;肖利平;段瑜;江飞飞【作者单位】贵州理工学院矿业工程学院,贵州贵阳 550003;贵州理工学院矿业工程学院,贵州贵阳 550003;贵州理工学院矿业工程学院,贵州贵阳 550003;长沙矿山研究院有限责任公司,湖南长沙 410012;国家金属采矿工程技术研究中心,湖南长沙 410012【正文语种】中文【中图分类】TD853.34+3在混凝土类材料研究中,由于工程界对于其物理力学性质的要求标准不同,往往会通过改善颗粒组成的方式,来满足试验及现场要求,此方面的研究内容较为广泛且方法也各有不同。
24南钢科技与管理2019年第1期草楼铁矿采场充填体强度解析计算李永锋I章书谦?(1.安徽金安矿业有限公司;2.新产业投资集团)扌商要:针对草楼铁矿大直径深孔一步骤采场充填体强度要求偏保守且缺乏依据的情况,利用米切尔法进行不同类型采场充填体的强度要求解析计算。
结合现有充填技术水平在前期充填体质量评价工作的基础上,选取浮动安全系数2.3,综合计算出草楼铁矿典型尺寸采场的充填体强度要求指标,为降低草楼铁矿的充填成本提供理论依据和技术支撑。
关键词:充填体强度米切尔法充填体力学一步骤采场Analytic Calculation on Strength of Stope Backfillsat Caolou Iron MineLI Yongfeng1ZHANG Shuqian2(1.Anhui Jin'an Mining Company Limited; 2.New Industry Investment Group)Abstract:Aiming at the situation that the strength requirement of one-step stope backfills for large diameter and deep holes is conservative and short of theoretic support at Caolou Iron Mine,this paper analyzes and calculates the backfill strength requirements for the typical size stopes in Caolou Iron Mine,after the analysis and calculation with Mitchell method in terms of the backfill strength requirements for different type of stopes.Considering the existing backfilling technology and the previous backfilling quality evaluation,the floating safety factor is defined as2.3.Therefore this paper provides both theoretical and technical support for reducing the backfilling cost at Caolou Iron Mine.Keywords:Backfill Strength,Mitchell Method,Backfill Mechanics,One-step Stope草楼铁矿现生产能力300万t/a,其中0~19线主采区生产规模为矿石200万t/a,图1为草楼铁矿主采区典型区域的采充现状示意图。
充填体强度计算及稳定性分析1概述锡矿山南矿采空区的充填始于上世纪50年代初,当时主要是用矸石充填西部和河床下面的采空区。
然而,上世纪60~70年代初,锡矿山曾发生了三次大规模的地压活动,给矿山生产和安全带来了严重的灾害。
从这以后,锡矿山南矿的充填采矿技术研究就从未间断,先后使用了干式充填、粗颗粒水砂充填、混凝土胶结充填、全尾砂充填和尾砂胶结充填等充填方法,对于回收资源、降低地表下沉起到了重要的作用。
随着开采深度的增加,地压显现越来越明显。
通过对充填体强度和稳定性的分析,来确定更合理的参数,保证充填质量。
2充填工艺3充填体强度计算和充填体稳固性分析胶结充填体的强度设计因矿山而异,主要取决于具体的开采技术条件和充填条件。
为了使胶结充填体在技术上达到可靠,经济上得到优化,就需要合理的确定充填体的强度。
确定胶结充填体强度和稳定性是一个问题的两个方面。
锡矿山南矿属建筑物和水体下采矿,不允许地表塌陷及岩层开裂,在矿山回采过程中要保证整个矿区岩层的稳定性和二步骤矿房回采的安全。
一步骤矿壁回采胶结充填体强度大小及稳定性对二步骤矿房回采及底柱的回收至关重要,设计合理的充填体强度需要从技术、经济等方面考虑。
矿房胶结充填体的稳定性分析可为矿柱回采方案和结构参数的确定提供依据。
3.1类比法国内外部分矿山采场充填配比设计实例及充填体强度见表1。
表1 国内外部分矿山高大采场充填体配比设计类比分析锡矿山南矿一步骤采场胶结充填设计强度要达2MPa 以上,即充填灰砂比为1:8~1:12之间,才能够满足南矿采矿方法的要求。
3.2 充填体强度计算根据充填体现场调查和强度试验结果,主要分析测试配比为1:6的充填体稳定性,根据现场试验结果,取灰砂比为1:6的充填体强度参数c=0.15MPa ,φ=40°,μ=0.25,充填体容重为γ=2.5 t/m3,充填体与围岩间的内聚力与摩擦角计算时与充填体的值相同,充填体沿走向长度即矿房宽度b=8m , 采用Terzaghi 模型法和Thomas 计算法分析不同结构参数条件下充填体的受力状况。
第13卷第1,2期2005年2月黄金科学技术Gold Sc i ence and TechnologyVol.13,No.1-2Feb.,2005提高充填体强度的技术措施3田 波,李殿辉(湖北三鑫金铜股份有限公司,湖北大冶市,435100)摘 要:针对尾砂水泥胶结充填体强度如何提高的问题,总结了湖北鸡笼山金矿几点经验与建议。
关键词:关键词:充填采矿法;胶结充填体;提高充填质量中图分类号:T D853.34 文献标识码:A 文章编号:100522518(2005)01-0220051-041 矿山开发简介湖北省鸡笼山金矿位于湖北省黄石市阳新县富池镇港下村,1969年由阳新县筹建,用小露天开采北缘矿体露头,设计采选规模100t/d,1974年投产,1980后闭矿,1981年开始地下开采,设计规模200t/d,1986年投产,随着地质勘探工作的不断进展矿区储量的大幅增加,采、选规模也由建矿初期的100t/d 发展到现在的1000t/d,完全成为一座大型的金矿,但由于矿区位于良田湖泊及建构筑物之下,保护地表成为矿床开采的一个重要问题。
2 矿床开采条件及采矿方法2.1 矿床开采技术条件鸡笼山金矿以岩浆期后热液成矿为主,为中低温热液叠加矽卡岩型铜金矿床,工业矿化受岩体与三叠系大冶组碳酸盐岩石接触带控制,具有明显的带状展布特征,根据矿体赋存的控矿构造位置,可将矿体分为北、中、南三个矿带,矿体厚度1~35.6m,平均厚度6m左右。
矿体主要赋存于接触带及其附近地段,矿岩普氏硬度系数f=5.7~22.9,内聚力16.9~31.1MPa,属稳固或较稳固质量好的岩石,但是矽卡岩含软质蚀变矿物或含矿岩石为角砾岩时,矿石强度降低易破碎,局部地段不稳固。
矿体顶底板围岩主要为大理岩、花岗闪长斑岩,次为矽卡岩。
成矿受蚀裂构造控制,但成矿蚀裂构造并不发育,而且多分布于外接触带的灰岩中,规模一般较小,对矿体影响不大。
矿体以岩溶裂隙含水层充水为主,地下水主要受大气降水补给,全区岩溶率虽不高但具不均一性,浅部及接触带部位相对发育,具突泥突水的威胁,矿区西部夹溪湖水与地下水在一定范围内是互补关系,矿区内有龙口溪经过,有渗漏现象。
充填体强度总结矿山充填体强度总结北京科技大学武钢矿业有限责任公司大冶铁矿xx-5-12目录1、充填体强度影响的主要因素11、1水灰比11、2骨料粒级级配11、3 水泥标号22、提高采后充填体强度的主要措施23、国内外部分矿山充填材料类型及强度34、大冶铁矿44、1尾砂物理化学特性44、2充填体强度54、2、1325#水泥-全尾充填体强度54、2、2325#水泥-分级尾砂充填体强度64、2、3固结剂-分级尾砂充填体强度75、程潮铁矿75、1尾砂特性测试结果75、2普标325#硅酸盐水泥-全尾充填体强度测试86、金山店铁矿96、1尾砂特性96、2充填体强度测试106、2、1325#硅酸盐水泥-全尾砂胶结充填体强度106、2、2 固结剂1-全尾砂胶结充填体强度116、2、3 固结剂2-全尾砂胶结充填体强度117、冬瓜山117、1尾砂特性117、2充填体强度测试127、2、1425#水泥-全尾砂充填试块强度127、2、2新型胶结材料-全尾砂充填试块强度128、焦家金矿138、1尾砂特性138、2425#水泥-全尾砂充填体强度139、小结141、充填体强度影响的主要因素充填体强度的高低直接影响着矿体能否安全、持续地开采,因此对影响充填体强度因素的分析意义重大。
影响充填体强度的因素很多,一般包括有材料方面因素、制备因素、施工条件等几个方面。
所配制的胶结体强度的高低是各种因素综合作用的结果。
实践证明,充填体强度影响的主要因素有:水灰比、骨料粒级级配、水泥标号等。
1、1水灰比所谓水灰比即单位体积混凝土中水与水泥的重量比,水灰比对胶结体强度影响很大。
充填体强度随水泥含量的增加而增加。
水泥添加量少时,水泥含量对强度影响不大;当水泥添加量大时,充填体强度才随水泥含量增加而急剧增加。
相反如果水量增加时,充填料在充填过程中将会出现严重的离析现象,充填体中将出现胶结好与坏的分层现象,从而导致其强度大大降低。
因此合理的水灰比应满足强度和流动性的要求,也就是说水灰比不可无限度地降低,在实际充填时必须满足砂浆输送浓度的要求。
高阶段胶结充填体强度的变化规律张立新【摘要】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。
%The cemented material,P. C32. 5 cement,that was previously usedin the mine is replaced by a new cementing material,named cementation powder,according to the requirement of lowering costs and improving efficiency. Based on the fill-ing ratio required in design,there was a great difference between the blocks strength in the surface laboratory test and the core strength at filling body. At the stopes of 14-1# and 10-3# at the -400 m stage,the strength of blocks at surface laboratory and underground core at different depth was extracted,and the change law of strength for two kinds of cementing materials in differ-ent curing conditions was analyzed. For cement filling stope,the underground core strength was above 1. 8 MPa higher than that of blocks in the laboratory test;For glue powder filling stope,the underground core strength at the three ratio(1 ∶4,1 ∶ 5,1 ∶6)was respectively a bove 2. 0 MPa and 1. 35 MPa and 0. 7 MPa higher than that of blocks in the laboratory test,and with the decrease of the ratio,the filling strength was reduced. It provides a reliable basis for further optimizing the cement-sand ratio and thereby reducing the material consumption and filling cost.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P42-44)【关键词】胶结材料;充填强度;灰砂比优化;充填成本【作者】张立新【作者单位】安徽开发矿业有限公司,安徽霍邱237462【正文语种】中文【中图分类】TD853安徽开发矿业有限公司新开发铁矿是国内大型现代化地下开采矿山,位于淮河中上游冲积平原,矿床为沉积变质矿床,矿体埋深标高为-103~-800 m,走向近南北,倾向西,长3.4 km,设计生产规模为750万t/a。
充填体强度总结范文静强度与充填体的重要性有着密切关系。
充填体通常是由土壤、砂石和水泥等材料组成的,其静强度取决于这些组分材料的特性。
土壤的性质对充填体的强度具有重要影响。
不同类型的土壤具有不同的物理化学性质,其颗粒粒径大小、形状、颗粒间摩擦特性等都会影响充填体的强度。
砂石的选择和比例配比也对充填体的强度有重要影响,因为砂石的粒径分布和颗粒间连接性能会影响充填体的稳定性。
水泥的添加能够提高充填体的强度,因为水泥的硬化过程能够增强充填体的键结力和抗压能力。
充填体的动强度是从充填体的变形和应力分布角度来考察的。
充填体在填充过程中会产生压缩、抗剪和抗挤压等应力状态,这些应力状态会引起充填体的体积变形和力学性能变化。
充填体的变形特性是研究充填体强度的重要内容之一、充填体的变形特性与其孔隙结构和应力状态有关。
研究表明,充填体的孔隙结构对其变形特性具有重要影响。
孔隙结构越复杂、孔隙率越大,充填体的变形和强度变化越显著。
了解充填体的变形特性可以帮助工程师设计合理的工程施工方案,提高工程的稳定性。
除了上述的静强度和动强度之外,充填体还与环境因素和外界条件有关。
温度、湿度、水分和化学物质等因素对充填体的强度和稳定性有重要影响。
温度对充填体的强度产生影响是因为温度变化会引起材料的膨胀和收缩,从而改变充填体的体积和力学性能。
湿度和水分对充填体的强度产生影响是因为水分的存在能够改变充填体的颗粒间摩擦和连接性能,进而影响充填体的稳定性。
化学物质如盐类、酸碱物质等会与充填体的组成材料发生反应,导致材料结构疏松、溶解和腐蚀等现象,从而减弱充填体的强度和稳定性。
在实际工程中,为了评价充填体的强度,可以采用不同的试验和测试方法。
常用的试验方法包括压密试验、剪切试验、抗挤压试验和抗渗试验等。
这些试验可以帮助工程师了解充填体在不同应力状态下的性能变化,从而为工程设计和施工提供依据。
此外,还可以通过现场观测和监测的方法来评估充填体的强度和变形情况。
不同矿山充填体强度总结北京科技大学武钢矿业有限责任公司大冶铁矿2011-5-12目录1.充填体强度影响的主要因素 (1)1.1水灰比 (1)1.2骨料粒级级配 (1)1.3 水泥标号 (2)2.提高采后充填体强度的主要措施 (2)3.国内外部分矿山充填材料类型及强度 (3)4.大冶铁矿 (4)4.1尾砂物理化学特性 (4)4.2充填体强度 (5)4.2.1 325#水泥-全尾充填体强度 (5)4.2.2 325#水泥-分级尾砂充填体强度 (6)4.2.3固结剂-分级尾砂充填体强度 (7)5.程潮铁矿 (7)5.1尾砂特性测试结果 (7)5.2普标325#硅酸盐水泥-全尾充填体强度测试 (8)6.金山店铁矿 (9)6.1尾砂特性 (9)6.2充填体强度测试 (10)6.2.1 325#硅酸盐水泥-全尾砂胶结充填体强度 (10)6.2.2 固结剂1-全尾砂胶结充填体强度 (11)6.2.3 固结剂2-全尾砂胶结充填体强度 (11)7.冬瓜山 (11)7.1尾砂特性 (11)7.2充填体强度测试 (12)7.2.1 425#水泥-全尾砂充填试块强度 (12)7.2.2新型胶结材料-全尾砂充填试块强度 (12)8.焦家金矿 (13)8.1尾砂特性 (13)8.2 425#水泥-全尾砂充填体强度 (13)9. 小结 (14)1.充填体强度影响的主要因素充填体强度的高低直接影响着矿体能否安全、持续地开采,因此对影响充填体强度因素的分析意义重大。
影响充填体强度的因素很多,一般包括有材料方面因素、制备因素、施工条件等几个方面。
所配制的胶结体强度的高低是各种因素综合作用的结果。
实践证明,充填体强度影响的主要因素有:水灰比、骨料粒级级配、水泥标号等。
1.1水灰比所谓水灰比即单位体积混凝土中水与水泥的重量比,水灰比对胶结体强度影响很大。
充填体强度随水泥含量的增加而增加。
水泥添加量少时,水泥含量对强度影响不大;当水泥添加量大时,充填体强度才随水泥含量增加而急剧增加。
矿山充填采矿学习总结矿山充填采矿与充填材料制备新技术高级研修班学习总结1、我国充填采矿技术应用现状我国的充填采矿技术经历了废石干式充填、分级尾砂水力充填、碎石水力充填、混凝土胶结充填、磨砂胶结充填、分级尾砂或天然砂充填、废石胶结充填、全尾砂胶结充填、赤泥胶结充填和膏体充填的发展过程。
但中国矿山数量多,开发与应用的充填工艺与技术类型多,尤其是近十余年来,在新的充填技术的研究开发和推广应用方面均取得了长足的进步。
20世纪90年代以来,随着采矿工业的迅速发展,原充填工艺已不能满足回采工艺的要求和进一步降低采矿成本或环境保护的需要。
因而发展了高浓度充填、膏体充填、废石胶结充填和全尾砂胶结充填等技术革新。
胶结充填采矿法由于在确保安全的情况下兼具环境保护和提高矿石回收率的双重功效,在有色、黄金等矿山得到越来越广泛的应用。
2、充填采矿的优势减排功能。
充填采矿技术的作用和意义已远远超出了矿山开采的范畴。
在世界上已经出现了少数典型的无废料排弃的矿山。
例如,德国格**铅锌矿利用浮选后的全尾砂和重选碎石制备膏体充填料回填下向充填进路,不再有尾矿排弃到尾矿库。
勿庸置疑,这类矿山开采的首先条件是能否将大量工业固体废物回填到地下。
大量处理工业固体废料将是矿山今后设计优先考虑的重要任务,是解决矿区环境污染问题的最好方法。
消除地表变形及下沉功能。
利用充填技术快速、有效地充填采空区,可以及时支撑采空区顶部岩层,阻止和抵抗围岩进一步变形,防止大幅度的位移发生。
通过充填可以快速形成新的工作面,为后续作业创造条件,缩短采充循环周期,提高采矿综合生产能力。
充填采矿技术可以有效地阻止岩层发生大规模移动,实现水体下、建筑物下采矿,同时保护了地表不遭破坏,维持原有的生态环境。
3充填采矿发展存在的问题及改进措施从上面的原因可以看出,充填采矿法从某些方面代表了国内外矿山发展的趋势,但是充填采矿的技术研究和应用方面还存在着某些问题,如成本高、工艺复杂,充填效果差造成顶板维护困难。
胶结充填体抗压强度的影响因素分析摘要院本文通过介绍影响胶结充填体抗压强度的若干因素,目的是为了说明胶结充填体抗压强度受到胶凝材料、惰性材料、料浆浓度以及物料配比和养护条件等因素的影响。
此外,本文还指出了目前矿山胶结在充填过程中存在的一些问题以及改进的方向。
Abstract: This paper introduces some factors influencing the compressive strength of cemented filling body, in order to demonstrate thatthe compressive strength of cemented filling body is affected by cementitious materials, inert material, slurry concentration, material ratio andcuring conditions. In addition, this paper also points out some problems in mine cemented filling process and the improvement direction.关键词院充填体;抗压强度;胶凝材料;胶结充填Key words: backfill;compressive strength;cementing materials;cemented filling中图分类号院TD853文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)23-0080-020 引言开发资源和保护环境是当下人类社会面临的两大难题,随着矿产资源的开发利用,在矿山资源不断减少的同时也要越来越注重环境的保护。
近几十年来,随着矿石开采造成的环境问题越来越多,充填采矿法在全国各大矿山特别是金属矿山有了很大的发展。
胶结充填法利用了矿山大量的尾砂、块石,将其与胶凝剂、水混合搅拌后充入地下采空区,这种方法不仅能创造安全的作业环境,同时也将容易对环境造成破坏的尾砂输入地下,避免尾砂对环境污染。
180管理及其他M anagement and other尾砂胶结充填体强度差异性分析李 武,利 坚,陈 冲(云南驰宏锌锗股份有限公司,云南 曲靖 655000)摘 要:尾砂胶结充填体强度在空区充填中至关重要,以云南某铅锌矿山尾砂胶结充填体为研究对象,对比井下原位取芯试件与实验室制备充填体的各项物理力学参数,表明不同受力环境下容重对两类充填体强度的影响较大,为降低充填成本提供理论依据。
关键词:尾砂胶结充填体;充填体强度;力学环境中图分类号:P632 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2019)03-0180-2收稿日期:2019-03作者简介:李武,男,生于1986年,云南宣威人,学士,中级采矿工程师,研究方向:岩石力学及采矿技术研究。
矿山井下充填过程中,充填料浆经充填管输送至采场中,完成滤水、水化反应等过程后,最终形成具有一定支撑强度的充填体,以改善采场应力,最大限度回收深部矿产资源。
李文臣等[1]开展充填试验模拟,系统分析了充填体强度在纵向、横向和竖向3个方向上的分布规律;成祖国、魏晓明等[2,3]从浓度、沉降、分布等方面分析了矿山现场嗣后充填过程与实验室充填试件体制备过程的差异,并对两者间的强度进行了对比研究;邱华富等[4]通过相似模型浆体充填试验,分析采空区充填浆体流动沉积规律及充填浆体颗粒质量分数分布规律。
上述文献对两类充填体进行了强度对比,但得出的结果不尽相同。
本文以云南某铅锌矿山为工程背景,揭示该矿山采场充填体强度空间变化规律及其形成机制,对地表实验室制备的充填体与井下原位取芯充填体进行强度对比,掌握井下采场充填质量。
1 充填体试件力学参数对比根据矿山现用膏体物料(水泥+尾砂+水粹渣)配合比设计充填配比试验。
试块浇筑、养护并脱模后置于恒温恒湿标准养护室养护,养护温度23.9℃,湿度97.7%,养护龄期28d。
井下原位充填体设计取芯长度56m,取芯钻孔倾角为0°,方位角为26°,机头高度1.5m,取芯情况见图1。
不同矿山充填体强度总结北京科技大学武钢矿业有限责任公司大冶铁矿2011-5-12目录1.充填体强度影响的主要因素 (1)1.1水灰比 (1)1.2骨料粒级级配 (1)1.3 水泥标号 (2)2.提高采后充填体强度的主要措施 (2)3.国内外部分矿山充填材料类型及强度 (3)4.大冶铁矿 (4)4.1尾砂物理化学特性 (4)4.2充填体强度 (6)4.2.1 325#水泥-全尾充填体强度 (6)4.2.2 325#水泥-分级尾砂充填体强度 (6)4.2.3固结剂-分级尾砂充填体强度 (7)5.程潮铁矿 (7)5.1尾砂特性测试结果 (7)5.2普标325#硅酸盐水泥-全尾充填体强度测试 (9)6.金山店铁矿 (9)6.1尾砂特性 (9)6.2充填体强度测试 (10)6.2.1 325#硅酸盐水泥-全尾砂胶结充填体强度 (10)6.2.2 固结剂1-全尾砂胶结充填体强度 (11)6.2.3 固结剂2-全尾砂胶结充填体强度 (11)7.冬瓜山 (12)7.1尾砂特性 (12)7.2充填体强度测试 (13)7.2.1 425#水泥-全尾砂充填试块强度 (13)7.2.2新型胶结材料-全尾砂充填试块强度 (13)8.焦家金矿 (13)8.1尾砂特性 (13)8.2 425#水泥-全尾砂充填体强度 (14)9. 小结 (15)1.充填体强度影响的主要因素充填体强度的高低直接影响着矿体能否安全、持续地开采,因此对影响充填体强度因素的分析意义重大。
影响充填体强度的因素很多,一般包括有材料方面因素、制备因素、施工条件等几个方面。
所配制的胶结体强度的高低是各种因素综合作用的结果。
实践证明,充填体强度影响的主要因素有:水灰比、骨料粒级级配、水泥标号等。
1.1水灰比所谓水灰比即单位体积混凝土中水与水泥的重量比,水灰比对胶结体强度影响很大。
充填体强度随水泥含量的增加而增加。
水泥添加量少时,水泥含量对强度影响不大;当水泥添加量大时,充填体强度才随水泥含量增加而急剧增加。
相反如果水量增加时,充填料在充填过程中将会出现严重的离析现象,充填体中将出现胶结好与坏的分层现象,从而导致其强度大大降低。
因此合理的水灰比应满足强度和流动性的要求,也就是说水灰比不可无限度地降低,在实际充填时必须满足砂浆输送浓度的要求。
目前,管道输送砂浆浓度在65%~72%之间,水灰比在2~10以内变化。
大量资料表明,充填体的强度随砂浆浓度增加而增大,即水灰比减小而强度增大。
实践证明,砂浆由65%提高到70%时,充填体强度提高25% ~35%。
1.2骨料粒级级配骨料是胶结充填体的基本部分,骨料级配及质量不仅对胶结料的和易性有很大影响,而且对强度影响也很大。
级配优良、骨料均匀系数合理、质地坚硬的骨料能增长胶结体的密实性和强度。
一般来说粗骨料在骨料中的比例应达到60% ~70%,且粗骨料富有棱角、表面粗糙时,与水泥浆的黏性就大,强度就高;反之亦然。
细骨料应达到30%~40%,细骨料能改善砂浆的输送性能,可防止离析现象的发生,最重要的是能充填到粗骨料之间的空隙中,增大胶结强度。
例如,新桥全尾胶结充填尾砂矿粒较细,0.05mm以下颗粒占65%以上,中值粒径(粒级组成曲线上累积含量50%时对应的颗粒粒径)仅为0.029mm,渗透系数小(1.62x10-4),粘性大,不利于充填体脱水和快速硬化,必然影响胶结充填体强度。
粘性较大的新鲜全尾矿堆放过程中随着水分的逐渐蒸发,在压力作用下容易结块粘结成团,且堆放时间过长易结块,均不利于储存和输送,为此新桥矿通过调整全尾矿储存和输送的方式,降低堆放高度,增加了打散、破碎装置,采用尾矿活化运输等方式保证下料顺利生产的正常运行,粘性物料可以通过综合工程技术手段,解决易粘结成团,不易输送和搅拌的难题。
需尾矿粒级组成比较均匀,不均匀系数6010/d d 数(粒级组成曲线上累积含量60%时,对应的颗粒粒径与累积含量10%的对应颗粒粒径之比)较小,属均匀的粘土类,制浆时易于混合,便于管道输送,充入采场后,有利于减少水泥的离析。
1.3 水泥标号根据经验公式: 28(/)C R AR C W B =-式中:28R -胶结体在标准条件下养护28 d 的抗压强度,kg/cm 2;C R -水泥标号;A-试验系数,一般取0. 4~4. 5;B-试验系数,一般取为0. 5;C/W-灰水比。
从式中可以看出,胶结体强度随水泥标号的增加而增加。
因此在实际生产中采用高标号水泥对其提高强度很有益处。
而实践证明,用高标号水泥比低标号水泥其技术经济效益更好。
此外,充填体养护时间、环境温度、水质、制备、充填方式等都对充填体强度有一定的影响。
因此在实际生产中,必须加强管理,综合分析各因素对强度带来的影响。
2.提高采后充填体强度的主要措施为了使充填体的强度达到预定要求,通常采用增加水泥用量的办法。
但增加水泥用量会使采矿成本明显增加,因此仅仅通过增加水泥用量来达到提高充填体的承载能力的办法是不可取的。
合理的办法应该综合考虑影响充填体强度的诸因素,选择适当的参数值。
(1) 提高分级尾砂质量浓度;(2) 在充填体浇灌两周内脱干其内部多余水,充填体强度不会有明显的下降; (3) 加强胶结充填采场通风,由于采场充填水泥用量较大,故散热多,胶结充填体在正常通风散热的情况下,可保证其充填体强度。
(4) 在尾砂胶结充填过程中适当添加絮凝剂,这样不但可以减少尾砂在充填过程中沉淀,而出现的堵管事故,同时可以最大限度地减小采场充填体的分层离析现象。
(5) 可以借鉴建筑工业中捣固混凝土一样,借助振动器搅拌充填料,这样可以明显提高充填体强度。
一般情况下充填料浆充到井下后,在脱水的工艺过程中,由于少部分细粒水泥浆流失,采场充填体平均强度比实验室测得的强度低30%左右。
若考虑到搅拌不充分、浓度偏低等因素,采场充填体强度比试验设计值更低。
3.国内外部分矿山充填材料类型及强度表3.1 国内外部分矿山高大采场充填体配比设计表3.2 国内外部分胶结充填矿山充填体力学参数4.大冶铁矿4.1尾砂物理化学特性粒径目与毫米的换算见表4.1,通过湿筛分级法测得大冶铁矿尾砂的粒级组成如下表4.2。
目毫米目毫米目毫米目毫米2.58.0012 1.40600.2502700.0533 6.7014 1.18650.2123250.0454 4.7516 1.00800.1804000.038图4.1 尾砂粒径累计分布曲线根据测试结果得出全尾砂和分级尾砂的粒径累计分布曲线如图4.1。
从粒径μ,分级尾砂的中值粒径d50分布图中可看出,全尾砂的中值粒径d50约为25m约为106mμ。
4.2充填体强度4.2.1 325#水泥-全尾充填体强度4.2.2 325#水泥-分级尾砂充填体强度4.2.3固结剂-分级尾砂充填体强度5.程潮铁矿5.1尾砂特性测试结果33.54 4.03 52.89从粒径分布图5.1中可看出,D 10=5.22m μ,D 50=29.79m μ,D 90=169.48m μ,D 97=278.21m μ,D av =60.65m μ。
全尾砂的中值粒径D 50为29.79m μ,按尾砂粒径分布分类,全尾砂-29.79m μ的细颗粒含量约占50%。
图5.1 实验过程中程潮尾矿粒径累计分布曲线(1)粒级(m μ) 产率(%) 品位(%)回收率(%) 个别 负累积 Fe S Fe S >154 38.11 100.00 7.50 4.46 27.66 24.03 100< <154 13.21 61.89 11.08 9.20 14.15 17.19 76< <100 6.00 48.68 11.82 9.69 6.86 8.22 <76 42.68 42.68 12.44 8.38 51.33 50.56 ∑100.00/10.347.07100.00100.00图5.2 矿山上尾矿粒径累计分布曲线由图2.4可以看出,粒径小于76μm约占70%,粒径76~100μm约占8%,100~154μm约占7%,大于154μm约占15%。
而矿山提供给我们的粒径分布则是小于76μm约占42.68%,粒径76~100μm约占6%,100~154μm约占13.21%,大于154μm约占38.11%。
从对比可以看出实验室用的尾砂要细一些。
5.2普标325#硅酸盐水泥-全尾充填体强度测试6.金山店铁矿6.1尾砂特性7.11 6.6420.26107.33 4.2179.398.64 6.5826.84130.29 3.8183.2010.48 5.1531.99158.17 3.4686.6612.73 3.9335.92192.00 3.9290.5815.45 3.7039.62233.07 4.2494.8218.75 3.8343.45282.93 3.5898.4022.76 4.0347.48300.00 1.60100.0027.63 4.1051.58图6.1 金山店尾矿粒径累计分布曲线从粒径分布图6.1中可看出,D10=5.22mμ,D50=26.79mμ,D90=181.48mμ,D97=258.21mμ,D av=60.65mμ。
全尾砂的中值粒径D50为26.79mμ,按尾砂粒径分布分类,全尾砂-26.79mμ的细颗粒含量约占50%。
6.2充填体强度测试6.2.1 325#硅酸盐水泥-全尾砂胶结充填体强度灰砂比龄期不同料浆浓度试件的单轴抗压强度(MPa)60%65%68%70%75%1:43d0.340.96 1.45 2.09 2.277d 1.57 3.46 4.18 4.74 4.8928d 2.86 4.54 5.587.559.231:63d0.300.79 1.13 1.42 2.147d0.87 1.54 2.15 2.65 3.586.2.2 固结剂1-全尾砂胶结充填体强度6.2.3 固结剂2-全尾砂胶结充填体强度7.冬瓜山7.1尾砂特性冬瓜山铜矿磨矿和选矿工艺的特点从某种程度上决定了尾砂的某些物理化学性质,其充填用全尾砂粒度非常小。
通过选厂底流尾砂取样,测定了其物理性质,见表7.1。
粒度组成测定结果见表7.2,其中d10= -2.943~3.265μm,d50=36.753~40.668μm,d90= -247.598~248.624μm,不均匀系数a=d90 /d10=76.1~84.1。
表7.1全尾砂粒级组成7.2充填体强度测试7.2.1 425#水泥-全尾砂充填试块强度表7.2 充填站425#水泥-全尾砂充填试块强度(浓度73% )7.2.2新型胶结材料-全尾砂充填试块强度表7.3 新型胶结材料-全尾砂充填试块强度(浓度73% )8.焦家金矿8.1尾砂特性全尾砂的最大粒径为0.5mm,平均粒径为0.0864mm,D60=0.1mm,D50=0.055mm,D10=0.0025mm。