摘要：为研究不同水化环境对水泥基固废充填材料力学性能和微观结构的影响机制,设计了标准恒温恒湿养护(C1)、套袋恒温恒湿养护(C2)、自然空气养护(C3)、水中养护(C4)、30℃养护(C5)、40℃养护(C6)等6种水化环境,探究了不同水化环境下试块的破坏形态,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)分析了充填材料水化产物的作用机理。结果表明:养护温度是影响充填体早期抗压强度快速提升的关键因素,能够加快硅铝酸盐原料的溶解-重构-缩聚反应,增加水化产物钙矾石和C-S-H凝胶的产出量,产物快速生长,相互交织填充于骨料孔隙之间,形成致密的三维结构,在C6水化环境,充填体3 d和7 d抗压强度分别达到最大值2.08 MPa和3.07 MPa。但过高的温度导致水化产物分布不均匀,阻隔了胶凝活性离子的溶出,影响了后期强度的提升。湿度决定了充填体后期强度的发展,能够为水化反应提供水分子,当养护龄期为28 d时,不同水化环境下充填体的抗压强度为C6>C4>C1>C5>C3>C2。

摘要：全尾砂料浆的高效和深度浓密是获得合格膏体浓度、决定膏体充填质量的关键。全尾砂高效絮凝是全尾砂料浆浓密的前提,全尾砂絮团的快速沉降决定全尾砂料浆浓密的效率,而全尾砂浓密床层的深度脱水决定全尾砂料浆浓密的效果。为此,本文对近20年来我国在全尾砂料浆浓密方面的研究方法和研究成果进行了分析与总结,详细分析了全尾砂絮凝行为及其动力学模型、全尾砂絮团沉降规律及其机理、全尾砂浓密床层深度脱水规律及其机理、深锥浓密机的耙架扭矩模型及关键结构参数设计,并对未来发展趋势进行了展望。

摘要：为了保证矿山安全高效的回采,采用理论研究与数值模拟手段,将膏体假顶力学模型简化为简支"梁"模型,揭示了膏体假顶强度与膏体假顶厚度及经济配筋率的变化规律,研究表明,膏体假顶的极限强度随着膏体假顶厚度的增大呈多项式降低,经济配筋率随膏体假顶强度增加呈对数增加。结合新疆某铜矿工程实际情况,并通过数值模拟技术,设计锯齿形膏体假顶,确定膏体假顶厚度为3 m,强度为6.78 MPa,经济配筋率为0.6%,纵筋选择12φ14@250布置。结果表明,膏体假顶在自重及上部充填体作用下,膏体假顶可以保证正常的工作,从而很好地验证了膏体假顶力学模型的可靠性。该研究成果对膏体假顶设计具有重要的指导意义。

摘要：采用自制的倾斜管实验装置,利用4因素6水平均匀设计方案,通过回归分析得到各因素对膏体料浆流变参数的影响规律;从充填倍线角度出发,分析膏体料浆流变参数和自流输送的规律,并建立最大允许充填倍线与流变参数模型。针对云南某铅锌矿实际充填情况,得到料浆质量分数为77%~80%时,其最大允许充填倍线分别为10.83、6.49、5.00和4.12,此结果能为井下不同位置采空区选择不同质量分数的膏体料浆提供理论依据。

摘要：为探明因素间交互作用对充填体强度性能的影响机制及揭示胶凝材料水化产物作用机制,以水泥、石灰、石膏添加量为自变量影响因子,胶结体抗压强度为响应目标值,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计试验,建立二次多项式回归模型,结合Numencial功能优化模型自变量参数。最后,利用XRD、SEM、EDS分析手段,探讨净浆试样水化产物组成及微观结构形貌。研究结果表明∶方差分析及模型响应曲面共同诠释了水泥和石灰添加量的交互作用是影响充填体强度性能的关键性因素。对复合充填料浆配合比寻优可得,在水泥∶石灰∶石膏∶矿渣∶甲酸钙=30∶15∶1∶50∶4最优条件下,胶结体3天和7天抗压强度为1.19 MPa和2.17 MPa,模型验证试验相对误差为3.25%和0.93%,表明模型精确度高,可靠性强。复合胶凝体系水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,随着龄期的延长,AFt和C-S-H凝胶交错生长,紧密搭接,形成致密的三维空间网络结构支撑体系,是胶结充填体具备强度性能的主要来源。

摘要：针对狭长通道侧向风和不同开口形状对硐室火灾燃烧状态及火焰溢流现象的影响,利用自主设计搭建的小尺寸实验台对侧向通风条件下地下硐室火灾燃烧规律进行研究。实验设定了200 mm×400 mm,300 mm×300 mm,400 mm×200 mm 3种硐室开口尺寸(长×高),选取1.2,3.3,5.1 m/s 3种通风速度和13.8,41.4,69.0 kW 3种火源功率。研究结果表明:在侧向风作用下,可燃气更容易被吹出造成火焰溢出燃烧现象;侧向风在中性面上部区域主要起降温作用,在中性面下部区域则起升温作用;通风因子大的开口工况,室内温度更高,也更容易达到轰燃条件;宽且低的开口使得高温气体与通风风流在较低处混合,其结果导致硐室下部温度较高,对火灾初期人员疏散不利。

摘要：针对山东某金矿充填料浆保水性差、离析泌水现象严重、充填体强度低等问题,通过分析尾砂物理化学性质,采用三因素五水平正交设计,以水泥掺量、料浆浓度和砂灰比为研究对象,充填料浆塌落度和充填体抗压强度为考察指标,开展全尾砂高浓度膏体充填试验研究。试验结果表明:料浆浓度是影响充填料浆塌落度的主要因素,水泥掺量次之,砂灰比影响最小;各因素对充填体3d和7d抗压强度影响重要性的排序为水泥掺量>砂灰比>料浆浓度。当水泥掺量为30%,料浆浓度在70%~72%区间内,砂灰比为6时,充填料浆塌落度为28.2cm^28.4cm,料浆流动性好,可实现管道自流输送,充填体3d抗压强度为0.63 MPa^0.68MPa,7d抗压强度为1.03 MPa^1.09 MPa,可满足矿山的充填需求。

摘要：膏体料浆的强度是评价充填质量的重要指标,屈服应力是管道输送系统设计的基础。将砂灰比、质量浓度及尾废比(尾砂与戈壁集料比)视为一个灰色系统,运用灰色关联度分析方法,研究3个影响因素与膏体强度及屈服应力之间的关系。分别建立了28d抗压强度、屈服应力与砂灰比、质量浓度及尾废比的灰色模型GM(1,4),确定出最优充填料浆配比。分析结果表明,砂灰比对抗压强度影响最大,质量浓度次之,尾废比最小;质量浓度对屈服应力影响最大,尾废比次之,砂灰比最小。28d抗压强度及屈服应力GM(1,4)灰色模型精度分别为93.41%、94.24%,充填料浆砂灰比为5、质量浓度为78%、尾废比为6时,满足强度及流动性要求,为最佳充填配比。此研究为矿山确定合理充填配比、减少充填成本提供了理论依据。

摘要：针对某金矿以水泥为主要胶凝材料造成的充填成本高、早期强度低的问题,以该金矿全尾砂为骨料,选用生石灰、石膏、水淬矿渣、水泥为辅料,在分析全尾砂物化性质的基础上,采用全面法试验设计,制备料浆质量浓度为70%、72%、74%、76%和灰砂比1∶4,1∶6,1∶10和1∶20的充填料浆,测定养护龄期为1,3,7,14d时抗压强度。结合Design-Expert软件筛选并评估影响全尾砂充填体早期强度的显著性因素。试验结果表明:料浆质量浓度和养护龄期一定时,充填体早期强度与灰砂比表现为正比关系;控制养护龄期和灰砂比不变,随着料浆质量浓度的增大,充填体强度增长越明显;在灰砂比和料浆质量浓度相同的条件,充填体强度与养护龄期呈正相关,对充填体早期强度影响敏感性顺序为灰砂比>养护龄期>料浆质量浓度。通过试验可知,在灰砂比1∶4,料浆质量浓度76%时,充填体1d强度可达0.76MPa,3d强度可达1.19 MPa,7d强度可达2.09 MPa,14d强度可达2.21 MPa。将试验结果应用于工程实践,可为矿山充填提供理论依据和数据参考。

摘要：针对山东某金矿以水泥作为胶结剂进行矿山充填面临的经济效益问题,利用矿渣替代部分水泥作为主要原料制备新型胶凝材料,是降低充填采矿成本的关键技术。通过考察充填原材料物理化学性质,建立正交设计筛选各试验因素最优组合配比,为探明不同早强剂对胶结体早期强度的影响规律,开展了早强剂优选试验和耦合作用试验。试验结果表明:工业芒硝和甲酸钙对胶结体早期强度作用显著,能够有效激发矿渣活性,改善胶结体早期抗压强度;碳酸钠、氯化钙和硫酸镁对胶结体早期强度作用不显著。当芒硝添加量为2%,甲酸钙添加量为1.5%时,早强剂耦合作用效果达到最佳,胶结体3d和7d抗压强度分别提高110%和102.3%,确定新型胶凝材料最优组合配比为水泥∶石膏∶生石灰∶矿渣∶芒硝∶甲酸钙=30∶2∶10∶54.5∶2∶1.5。