胶结充填体

摘要： 磷石膏深度开发利用技术尚不成熟,绝大部分矿山企业采取建库堆放的方式处理,此举不仅投资大、维护费用高,而且还占用大量的土地资源;磷石膏库既是重大的危险源,又是严重的污染源,如何有效处置磷石膏废弃物已成为矿山企业迫切需要解决的问题。磷石膏胶结充填体抗压强度特征是充填开采技术中的研究热点,通过分析充填材料的理化特性,测定不同配比充填体的抗压强度、应力-应变关系以及微观结构,利用活性率、粒径分形维数和孔隙分形维数揭示充填体的抗压强度特征,通过多元非线性回归以及核主成分分析-非线性回归法构建了充填体抗压强度模型,研究结果表明:磷石膏充填体符合弹塑性模型,其抗压强度与水化产物、孔隙、结构致密程度等密切相关;活性率、粒径分形维数和孔隙分形维数与充填体抗压强度呈非线性关系,且多元非线性回归模型的拟合精度和拟合优度高于核主成分分析-非线性回归模型,但后者复杂度大大降低。

摘要： 一步骤胶结充填体为二步骤矿柱回采提供支撑,充填体由三轴受力转为单轴受力状态,其稳定性对采场安全至关重要。为此对比分析了单次(单轴)和二次(三轴加单轴)压缩对不同灰砂比胶结充填体的应力-应变曲线、强度特征、能耗特征及破坏模式。结果表明:单次比二次具有更明显压密阶段、更高线弹性阶段,增大围压使二次充填体压密阶段减小、线弹性阶段和屈服阶段延长、弹模增大;灰砂比1∶12直接进入线弹性变形阶段,但低围压各阶段水平大于高围压。1∶12峰值强度随围压增大而下降、1∶8先增后降、1∶4峰值强度与围压呈正相关,1∶8存在强度最优值;1∶4和1∶12两次充填体受围压影响较小,强度占比在26.05%~58.79%,1∶8则高达89.92%和93.51%。二次压缩和灰砂比降低造成充填体能量值下降,增大围压使峰前总能量占比上升、峰前应变能缓慢增加;1∶4和1∶8增大围压提高峰前储能极限,1∶12则先降后增。试样裂纹表现为平行和竖直,二次压缩使充填体破碎程度提高,增大围压维持完整性,试样二次压缩破坏路径沿首次路径发生,破坏位置发生在上部。

摘要： 采用SHPB杆对4组12个胶结充填体试样进行多次冲击试验,分析了同一冲击速度下掺膨润土胶结充填体多次冲击的应力应变曲线、动载强度、吸收能及变形破坏特征。结果表明,多次冲击后,未掺入膨润土充填体应力应变曲线出现显著下跌,掺入膨润土后充填体应力应变曲线逐级下降;膨润土掺量5%和10%的胶结充填体多次冲击比首次冲击先达到峰值应变,且出现动态强度软化;膨润土掺量15%时充填体首次冲击峰值应变出现在0.002附近,多次冲击峰值应变约0.003;充填体抗冲击次数随膨润土掺量增加呈先降后增趋势,动态抗压强度增强因子、动态抗压强度、吸收能、单位体积应变能与冲击次数呈负相关,其中掺膨润土充填体动态抗压强度增强因子均大于未掺膨润土充填体;试样最终破坏类型表现为轴向张拉破坏,掺入膨润土提高了充填体破碎整体性。

摘要： 基于室内常规三轴压缩试验,结合能量耗散原理,系统研究了质量浓度与围压对胶结充填体力学性能和能量演化特征的影响。结果表明:胶结充填体均经历了微孔隙、裂隙压密阶段(OA)、线弹性变形阶段(AB)、屈服阶段(BC)及应变硬化阶段(CD);充填体的峰值应力随着质量浓度或围压的增加而不断增大,其中一次函数能够很好地表达围压与峰值应力间的关系;充填体的残余应力及弹性模量随着围压的增大基本遵循一次函数和指数函数递增规律,且质量浓度的增加也有利于提高充填体的残余应力及弹性模量;充填体的裂纹分布密度均随着质量浓度或围压的增加而降低,说明增大围压或质量浓度可以增强充填体的抗变形能力;充填体的总能量、弹性应变能及耗散能均与围压、质量浓度呈正相关,并且围压与各能量间的关系符合二次函数模型。

摘要： 为定量描述胶结充填体在动载作用下的损伤程度及破坏过程,利用数值模拟软件对胶结充填体进行SHPB动态冲击,并通过室内SHPB冲击试验结果验证数值模拟方法的可行性.对不同冲击速度(1.5,1.7,1.8,2.0 m/s)条件下4种配比胶结充填体(灰砂质量比分别为1∶4,1∶6,1∶8,1∶10),采用微裂纹密度法定义损伤变量值d,进行损伤规律及破坏过程的数值模拟研究.结果表明:数值模拟中使用波形整形器可获得更加理想的矩形波,使试件同一平面单元所受应力均匀,无应力集中现象;数值模拟结果很好地展现了胶结充填体的动态破坏过程,其整体破坏趋势为边缘发生剥落后裂纹向内部延伸与贯穿;在加载速度从1.7 m/s增加至1.8 m/s的过程中,损伤变量增大幅度超过10%;冲击速度由1.5 m/s增加至2.0 m/s的过程中,灰砂质量比为1∶4,1∶6,1∶8和1∶10的胶结充填体的损伤变量d变化范围分别为0.238~0.336,0.274~0.413,0.391~0.547,0.473~0.617,灰砂质量比1∶6变化至1∶8时,出现明显的损伤“跃升”现象.

摘要： 当下向分层胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,需要诱导顶板胶结充填体和上部围岩构成的人造-天然复合岩层冒落形成覆盖层。以某大型有色金属矿山为工程背景,采用非连续变形分析方法对人造-天然复合岩层的冒落机理、模式及过程开展数值模拟研究,结果表明,由于胶结充填体强度较低且顶板围岩富含连续性较好的光滑陡立节理,加之矿区存在较为显著的水平构造应力,导致矿山在崩落法回采过程中顶板复合岩层极易突发直贯地表的大规模冒落,需要严格防控大规模冒落带来的气浪冲击危害和冲击振动危害,在实际生产中建议采用均匀扩展采空区和预留散体矿石等预防措施。

摘要： 充填采矿法是矿山开采的重要施工方法,探究尾砂胶结充填体回填采空区后的强度特性具有重要的理论研究和工程实际意义。以铀尾砂胶结充填体为研究对象,研究砂灰比和围压对胶结充填体力学性能的影响。随后基于三种强度理论,以试验数据为基准,对不同砂灰比铀尾砂胶结充填体强度进行预测。结果表明:砂灰比对尾砂胶结充填体的力学特性有较大的影响;砂灰比为4,围压小于4 MPa时,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变软化型,砂灰比大于4,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变硬化型。黏聚力和内摩擦角随着砂灰比的增大而减小,逐渐趋于平稳,并呈指数下降趋势。Rocker准则公式简单,能精准地预测不同砂灰比条件下铀尾砂胶结充填体的强度。提出考虑砂灰比的铀尾砂胶结充填体的Rocker强度准则,并验证其具有良好的预测效果。研究成果为矿山充填开采提供了有益的参考。

摘要： 将充填技术引入高寒地区可有效减少采矿对环境的破坏。针对低温下尾砂胶结充填体力学性能和固结机理研究的不足,开展5°C养护下充填体试块的单轴抗压、XRD分析、热分析和SEM观测试验研究,根据定性和定量分析结果探讨低温下尾砂胶结充填体的强度演化规律与固结机制。结果表明:低温对尾砂胶结充填体早期强度影响较大,其中各主要因素的影响程度由大到小依次为灰砂比、养护龄期、质量浓度;低温下的水泥净浆的AFt、C-S-H主特征峰均低于常温下的水泥净浆,7 d龄期无外加剂的水泥净浆未出现AFt衍射特征主峰,而7 d龄期掺外加剂的水泥净浆出现了AFt衍射特征主峰,有利于早期充填体强度的提高;无论低温下的水泥净浆是否掺外加剂,两者的TG-DSC、DTG曲线类似,存在5个吸热峰和4个失重峰;7 d龄期掺外加剂的水泥净浆的TG曲线位于无外加剂水泥净浆的TG曲线下方,其失重峰也高于无外加剂水泥净浆,有利于早期充填体生成更多水化产物;低温环境下,添加Na_(2)CO_(3)、NaOH可明显提高充填体早期强度,但不利于中后期强度增长。

摘要： 为快速、准确地确定胶结充填体强度,构建了基于PSO-BP的胶结充填体强度预测模型,并以养护7 d和28 d的胶结充填体强度试验数据进行了验证。结果表明:结合粒子群算法优化BP神经网络初始权值,从而大大提高了预测模型的准确性和可靠性,基于粒子群算法优化下的神经网络相对误差为0.77%,比BP神经网络预测的平均相对误差降低了3.42%,表现出良好的预测精度。

摘要： 在龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场形成覆盖层的过程中,掌握顶板胶结充填体的冒落机理及其发展过程,对于覆盖层的顺利形成及采矿安全具有重要意义。研究提出了人工诱导顶板大面积胶结充填体冒落形成覆盖层的技术方案,并在该方案实施过程中采用微震监测技术对胶结充填体的冒落过程进行了监测。研究结果表明:胶结充填体的破裂事件主要发生在1610~1630 m水平之间,其破坏机理主要划分为3种模式:一是崩落法采动压力集中在采空区后方20~45 m范围内造成的充填体压裂破坏;二是采空区边缘处剪应力集中造成的充填体岩梁剪切破坏;三是采空区顶板中央位置发生的充填体下沉弯曲拉伸破坏。理论计算结果表明:顶板胶结充填体以散体形式发生冒落的高度约为14 m。现场出矿跟踪过程中观察到冒落的胶结充填体块度在0.6~2.0 m之间。综合各项研究结果可知:在首采分段回采过程中实现了顶板胶结充填体的安全诱导冒落,形成了由预留矿石层和冒落胶结充填体构成的总厚度约为30 m的散体覆盖层,满足无底柱分段崩落法安全生产的需求。

摘要： 分级尾砂胶结充填体的透水性、沉降率、脱排水、固结硬化、力学性能等与充填物料的性质及配比直接相关。根据蚕庄金矿具体条件，在充分掌握该矿尾砂物化特性的基础上，进行了实验。试验研究结果表明：水泥掺量(配比)和浓度对充填体力学性能影响显著。根据采矿方法对充填体强度和稳定性的要求，确定充填体材料的合理配比范围，为矿山安全开采提供了充填体力学性能选择的依据。

摘要： 胶结充填物理模拟试验是研究胶结充填体特性及其工程应用的一种重要方法,由于其试验相似比律条件缺乏研究,目前还没有成熟的相似律。为此,在较全面分析胶结充填体力学特性的基础上,结合它与岩土的相似性,认为细砂胶结充填体可参考一般固结土,而块石胶结充填体以低强度混凝土为基础,进而提出了不同类别胶结充填体物理模型试验相似条件,其适应性有待于进一步试验分析验证。

摘要： 介绍了影响胶结充填体质量的主要因素，并结合应用充填法矿山的生产实际情况，提出了相应的控制措施，从而为应用充填法回采的矿山提供指导。

摘要： 碎石胶结充填体是一种具有复杂力学性质的非均匀准脆性材料.以往的研究大多将其受力变形和断裂过程的非线性归结为弹塑性,用宏观的弹塑性理论来表述.然而,这种基于经典力学理论的力学模型忽略了碎石胶结充填体内部细观结构的非均匀性,不足以表达其变形整个过程所表现出的复杂性.在假定碎石充填体是由砂浆、骨料及它们之间的界面组成的3相复合材料的基础上,为考虑各相组分的非均匀性,将各组分的材料性质按照给定的weibull分布来赋值,采用单轴受压的平面力学模型,利用RFPA岩石破裂过程分析软件模拟分析碎石胶结充填体的破坏模式和其等效力学参数取得了满意的效果.

摘要： 根据尾矿胶结充填体的力学特征、应用有限元数值模拟计算的结果，采用充填体系承受静载、动载和保持自立要求三种强度设计方式设计了充填体强度，并根据现场实际观测的成果，提出了几点充填体对围岩变形的控制作用机理。

摘要： 为研究充填体在荷载作用下的长时稳定性,对充填体进行单轴分级蠕变试验,研究其蠕变特性.由胶结充填体单轴分级蠕变曲线,采用陈氏数据处理方法绘出试块分别加载蠕变曲线,试验结果表明:充填体具有显著的蠕变行为包括瞬时变形、衰减蠕变阶段、等速蠕变阶段,受荷载及时间所限并未出现加速蠕变阶段;瞬时应变与荷载成线性函数关系、蠕变速率随时间增长而逐渐降低至定值,显示出充填体具有同岩石类似的蠕变特性.充填体的蠕变特性符合BurGgers模型,采用具有多点寻优、全局最优解等优点的遗传算法对不同应力水平下的Burgers模型参数进行了智能辨识,结果表明,蠕变试验曲线与理论曲线吻合较好,Burgers可较好的描述胶结充填体的蠕变特性.

摘要： 随着矿山生产能力的逐年上升,矿体开采强度也越来越大,矿山采充循环速度加快,相应地如何提高充填体的早期强度对改善井下矿山安全生产环境、加快矿山企业发展意义重大。根据金川二矿区生产实际,对JB-C型早强塑化剂在充填砂浆中进行了不同比例添加条件下的室内试验研究,结果表明在当前的生产条件下(砂浆浓度为78％,水泥耗量280～310 kg／m3,灰沙比为1∶4)适当的添加早强塑化剂会明显改善现有充填体的早期强度,早强剂在一期进路充填过程中添加的前景是光明的,符合二矿区高强度开采的现实要求。

摘要： 结合金川镍矿多年来胶结充填的实践,从充填材料、充填工艺和充填过程控制3方面对充填体质量问题的成因进行了探讨和分析,指出骨料粒度级配、充填工艺和过程控制不合理,低浓度砂浆和脱水不力以及爆破震动、充填管架设位置不当是充填体产生分层、不凝固、开裂和不接顶等质量问题的重要原因;认为将砂浆浓度提高,粗骨料粒度控制在0.08~3mm内,并尽量减少充填次数和水清洗充填管道次数以及爆破震动,能够有效提高充填体质量.

摘要： 用弹塑性有限元法，对铜坑９１号矿体棒磨砂胶结充填体在一侧暴露和两侧同时暴露两种情况下的暴露高度进行了数值模拟计算，并对影响充填体暴露高度的有关参数进行讨论。在充填体暴露高度的模拟计算中，使用了节理单元，有效地模拟了现场充填体的沉降效应。此外，还对充填体的作用机理进行了研究。

摘要： 针对新桥矿坑采现状,应用有限元图形界面数值模拟和回归分析的方法,探讨了充填接顶率与空区顶板岩层最大Mises应力强度之间的线性关系,进而预测得出在充填接顶率达到50％以上时,可基本保证顶板稳定的结论.对其它类似矿山充填有一定借鉴意义.

摘要： 本发明涉及采矿工程技术领域，具体公开一种膏体充填胶结材料及膏体充填料浆。所述膏体充填胶结材料，按质量百分比计，包括以下组分：高阿利特硅酸盐水泥熟料：55％～65％，钢渣：25％～35％，纳米SiO2：2％～5％，纳米CaCO3：2％～3％，改性石膏2％～6％和复合外加剂0.1％～0.5％。本发明以工业固废钢渣为原料，工艺简单、不仅极大程度降低了生产成本，为矿山绿色开采提供了保障，还为工业固体废弃物的综合利用提供了新的途径。将所述膏体充填胶结材料用于制备膏体充填料浆，解决膏体充填材料早期强度低、料浆流动性差以及成本能耗偏高等问题。

摘要： 本发明是一种利用盐类矿床开采尾盐的充填膏体，其特征在于：它以钾石盐或光卤石矿石经选矿加工后的尾盐为充填基材；充填基材的主要成分为NaCl和MgCl

摘要： 本发明公开一种煤矸石胶结充填材料及高流动性高固含量胶结充填材料浆，其中，煤矸石胶结充填材料由煤矸石、水泥、粉煤灰、辅料和减水剂组成；所述煤矸石为50‑95重量份，所述水泥为4‑20重量份，所述粉煤灰为1‑50重量份，所述辅料为0.5‑40重量份，所述减水剂为0.05‑5重量份。该胶结充填材料能以较少的用水量获得良好的流动性，且该材料在充填区域凝结硬化后具有一定的强度，可以满足充填开采及采空区充填对于充填材料力学性能的要求。充填材料浆由上述充填材料和水混合后搅拌均匀得到，且所述水分的质量分数为7.8‑10wt％。该胶结充填材料浆的流动性、和易性俱佳，状态稳定，易于长距离输送，凝结硬化后不收缩、微膨胀，且能够很好的结顶。

摘要： 本发明提供了一种煤矿膏体充填用胶结料，包括以下质量百分含量的组分：活性矿渣40～75％；含铝水泥熟料5～20％；粉煤灰0～15％；石膏5～18％；石灰8～15％；复合改性剂2～5％。在本发明中，所述胶结料的水化反应早期主要产生针状钙矾石，后期主要生成硅酸钙凝胶、铝酸钙等水化产物，从而既减少了凝结时间，还提高了早期强度和后期强度，本发明提供的胶结料水化速度很快，具有很好的早期强度，后期强度稳步增长，可以正常凝结不同泥量不同种类的骨料，在很少用量下产生较高强度。

摘要： 本发明涉及采矿工程技术领域，具体公开一种膏体充填胶结材料及膏体充填料浆。所述膏体充填胶结材料，按质量百分比计，包括以下组分：高阿利特硅酸盐水泥熟料：55％～65％，钢渣：25％～35％，纳米SiO2：2％～5％，纳米CaCO3：2％～3％，改性石膏2％～6％和复合外加剂0.1％～0.5％。本发明以工业固废钢渣为原料，工艺简单、不仅极大程度降低了生产成本，为矿山绿色开采提供了保障，还为工业固体废弃物的综合利用提供了新的途径。将所述膏体充填胶结材料用于制备膏体充填料浆，解决膏体充填材料早期强度低、料浆流动性差以及成本能耗偏高等问题。

摘要： 本发明是一种利用盐类矿床开采尾盐的充填膏体，其特征在于：它以钾石盐或光卤石矿石经选矿加工后的尾盐为充填基材；充填基材的主要成分为NaCl和MgCl

摘要： 本申请提供一种胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料及其制备方法和使用其进行尾砂胶结充填的方法。胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料，其原料以质量百分比计算，包括：水泥5％‑40％、粒化高炉矿渣微粉50％‑80％、二水石膏5％‑25％、生石灰2％‑10％、激发剂0.5％‑2％。胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料的制备方法，包括：将原料干燥，混合，得到所述胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料。使用所述的胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料进行尾砂胶结充填的方法，包括：将矿山超细尾砂、所述胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料和水混合，搅拌。本申请提供的胶结矿山超细尾砂的充填胶凝材料，充填体早期强度高，后期强度稳定。

摘要： 本发明公开一种煤矸石胶结充填材料及高流动性高固含量胶结充填材料浆，其中，煤矸石胶结充填材料由煤矸石、水泥、粉煤灰、辅料和减水剂组成；所述煤矸石为50‑95重量份，所述水泥为4‑20重量份，所述粉煤灰为1‑50重量份，所述辅料为0.5‑40重量份，所述减水剂为0.05‑5重量份。该胶结充填材料能以较少的用水量获得良好的流动性，且该材料在充填区域凝结硬化后具有一定的强度，可以满足充填开采及采空区充填对于充填材料力学性能的要求。充填材料浆由上述充填材料和水混合后搅拌均匀得到，且所述水分的质量分数为7.8‑10wt％。该胶结充填材料浆的流动性、和易性俱佳，状态稳定，易于长距离输送，凝结硬化后不收缩、微膨胀，且能够很好的结顶。

摘要： 本实用新型公开了一种空场开采嗣后充填采空区的钢丝绳胶结充填体，包括未采矿体上的采空区，所述未采矿体的上方设有顶板岩层，采空区内设有多个钢丝绳，所述钢丝绳的底端固定连接有锥形配重块，顶板岩层的底部开设有固定槽，固定槽内活动套设有安装板。本实用新型便于在筑砂浆前快速对安装板进行初步固定并对固定槽进行遮挡，进而在筑砂浆的过程中不需要人员手持且可避免砂浆流出的现象，从而实现快速对钢丝绳的安装，同时配合加固机构的设置，提高钢丝绳安装稳定性，且锥形配重块的设置，使得钢丝绳能够始终保持垂直状态，避免在填充填充体的过程中多个钢丝绳缠绕在一起的现象，满足使用需求。

摘要： 本实用新型是空场开采嗣后充填采空区的钢丝绳胶结充填体。钢丝绳胶结充填体是在尾砂胶结充填体或废石胶结充填体内布置钢丝绳的结构体。钢丝绳在尾砂胶结充填体或废石胶结充填体内采用均匀布置或非均匀布置结构。本实用新型利用钢丝绳较强的抗拉强度来提高充填体的抗拉强度，以提高充填体的稳定性。采用本实用新型充填采空区，生产作业安全、矿石回收率高，具有绿色环保的特点。