矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第03期

• 破碎围岩急倾斜薄矿体下向分层充填法研究

  徐贞社;冯帆;吴业聃;陈绍杰;张鑫源;卞壮

  针对矿岩极不稳固的急倾斜薄矿体,提出了一种新型下向分层充填采矿法.该法采用脉内采准布置,矿块内不留矿柱,由矿房两翼向中央前进式回采,崩落矿石经电耙运至人行通风天井完成出矿.每次回采分层矿体后,垂直矿体走向对上、下盘围岩施工超长锚杆,并与钢筋网相连接.当采场内矿石全部回采且采空区完成充填后,立即对矿房一侧的人行通风天井进行充填,保留另一侧人行通风天井用于相邻矿房回采时行人、通风、提料和放矿.以蚕庄金矿七里山矿区为工 程 背 景,与 原 采 矿 法 对 比,新 方 法 综 合 成 本 降 低２７．３１％,矿石损失率和贫化率分别下降５．５,５个百分点,千吨采切比降低至６．５７m/kt,长锚杆经纬状钢筋网协同支护提高了人工假顶的稳定性与安全性,矿山开采可以获得较高的经济效益和生态效益.

• 分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究

  鄂玉强

  莱新铁矿应用单侧推进的分段凿岩阶段空场嗣后充填法开采厚大矿体,存在生产能力低、损失率高等问题.结合现场生产现状和矿体开采条件,对目前应用的采矿方法进行优化设计,并在现场进行工业试验.试验结果表明,与原先应用的单侧推进的分段凿岩阶段空场嗣后充填法相比,优化后的采场结 构 参 数 与 布 置 方 式 可 以 使 采 场 生 产 能 力 提 高１１２％,矿 石 回 采 率 提 高 ３％,出 矿 成 本 下 降 １８％ (５．７１元/t),获得了良好的技术经济指标.

• 阶段空场嗣后充填采矿法采场跨度及回采顺序优化研究

  张瑞明;魏丁一;杜翠凤;王公忠;张瑞林

  矿山开采随浅部资源的消耗而逐渐向深部发展,为了选取最优的采场参数及回采顺序,利用 FLAC３D 软件对某矿阶段空场嗣后充填采矿法在不同采场跨度和不同回采顺序条件下的采场稳定性进行了模拟分析.结果表明:跨度为１６m、１８m、２０m 和２２m 的一步骤采场开采后的应力、位移和塑性区位置分布基本相同,其中２０m 和２２m 跨度的采场在矿体上下盘出现较大的塑性区.二步骤回采矿柱时,跨度为１８m、２０m 和２２m 的矿柱采场的两侧充填体下部拉应力均超过充填体抗拉强度,会导致该区域充填体破坏.考虑现场实际情况,最终选取一步骤采场跨度和矿柱跨度均为１６m,最优回采顺序为“隔一采一”.

• 基于组合赋权的大体积充填体下回采进路参数优化

  卢西洲;王文杰;邹龙;寇永渊

  针对金川二矿区深部大体积充填体下下向进路式胶结充填法进路参数合理性的问题,以深部８５０m 水平中段采场为研究对象,依据 Mathews稳定图解法确定了９组不同回采进路宽度和高度的试验方案.通过数值模拟获得了不同方案的采场最大主应力、最大拉应力、平均屈服率和顶板下沉量４项指标,利用响应面法获得了不同进路参数对４项指标的影响程度及变化规律.构建了回采进路参数优化综合评价指标体系,利用层次分析法和熵权法进行组合赋权,并通过模糊综合评价得出金川二矿区深部８５０m 水平中段采场在进路宽度５~６m、分层高度４~４．５m 时均能取得较好的综合效益,且回采进路宽度６ m、分层高度４．５ m 时的综合效益最大.

• 大能力低成本充填技术研究与应用

  仵锋锋

  三贵口铅锌矿矿体产状复杂,品位低,是典型的难采矿体,原设计的空场法不但矿石贫化损失严重,且形成大量采空区,给深部矿体的开采带来了极大的安全风险和开采难度.为此,该矿提出采用充填法进行空区处理并改用充填法开采.采用深锥浓密机短流程瞬态尾砂高效浓缩、充填料浆连续制备工艺,实现了尾砂边进砂浓缩边放砂充填,充填流量达１８０m３/h,可连续２４h充填,充填能力超过４０００m３/d;研发了以水泥和粉煤灰为原料的低成本胶结剂,并采用多仓配置的多微粉添加技术,实现了多种低成本胶结剂的精准添加,大大降低了充填成本,综合充填成本仅３９元/m３.实践表明,充填系统顺利实现了大能力低成本充填,为三贵口铅锌矿的安全、绿色、高效开采提供了保障.

• 某露天铁矿地下采空区废石充填胶结加固研究

  罗英嘉;陈晓青

  露天矿地下采空区的存在对矿山安全生产是一种极大的隐患.针对某露天铁矿一些特殊部位的采空区,如最终边帮下方或地表构筑物下方,因为无法通过爆破崩落法处理,采用胶结充填加固处理为最佳.根据采空区地质现状和充填治理工艺,经测算试验得到所需的最大注浆压力等数据.参考注浆料的制备工艺和基本性能要求,配置不同的注浆料进行试验和测算,选定最佳的注浆料:５％水泥、９５％碎石粉,１∶４水灰比.使用该材料充填采空区可以完全满足要求,保证了边坡的稳定.

• 不同尺寸矸石胶结充填体单轴压缩损伤破坏研究

  解文硕;赵永辉;郭育霞;冉洪宇

  为研究不同尺寸矸石胶结充填体在受压过程中的损伤破坏特征,分别制备了边长为 ５０ mm、７０ mm、１００ mm 和１５０mm 的立方体试件,并对试件进行单轴压缩试验,监测加载过程中试件的声发射能量变化;采用扫描电镜观测充填体的微观形貌,分析矸石胶结充填体的损伤演化规律.结果表明:随着试件尺寸的增大,其抗压强度呈现出先增大后减小的规律,边长为１００mm 的试件抗压强度最大;试件的破坏形式随尺寸的增大由劈裂破坏逐渐变为 X 状共轭剪切破坏;单轴压缩过程中试件的声发射能量变化可以分为４个阶段,与应力应变曲线有较好的对应关系,在峰值应变附近试件的声发射能量会发生激增,可以作为试件破坏的预兆,在峰后破坏阶段,不同尺寸试件的声发射能量变化较大.

• 尾砂充填体强度空间分布特征试验分析

  贾海波;齐兆军;吴再海;李广波;王增加;荆晓东;宋泽普

  针对不同级配尾砂充填体强度空间分布问题,采用自制充填模型对不同级配尾砂充填后沿水平和垂直方向上充填体的强度空间分布进行了试验研究.结果表明:不同级配尾砂胶结充填体强度全尾砂＞分级粗尾砂＞分级细尾砂,并在水平流动方向上呈现类似余弦曲线波动,波动程度分级粗尾砂充填体＞全尾砂充填体＞分级细尾砂充填体;充填体强度在竖直方向上随深度的增大而增大,增幅程度分级粗尾砂充填体＞全尾砂充填体＞分级细尾砂充填体.SEM 和 CT扫描结果表明,充填采场内水平方向,全尾砂充填体早期强度前后相差较大,而分级细尾砂充填体早期强度则前后相差较小;在竖直方向,全尾砂充填体和分级细尾砂充填体均呈现越往下空隙数量越少的趋势,研究结果对设计采场结构和充填点位置具有现场指导意义.

• 冲击荷载下碱化水稻秸秆基尾砂胶结充填体的力学性能及能耗特征

  喻海根;王石;宋学朋;魏美亮;刘武;陶铁军;张帅

  为了解中等应变速率下碱化水稻秸秆基尾砂胶结充填体的动载强度、应力 应变、能量演化及破坏形态特征,采用分离式霍 普 金 森 压 杆 系 统 对 不 同 掺 量 碱 化 水 稻 秸 秆 (经NaOH 溶液碱化处理)的尾砂胶结充填体进行了单轴单次冲击荷载试验.试验结果表明:充填体的动态抗压强度与平均应变率呈正相关关系,碱化水稻秸秆的掺入可有效提高充填体的动态抗压强度,且随碱化水稻秸秆掺量的增加,充填体的动态抗压强度先增大后减小,最佳掺量为０．３％,动态抗压强度最大增幅为２６．８１％;单次冲击荷载下,掺碱化水稻秸秆的充填体相比于未掺碱化水稻秸秆的充填体应变更大,但破坏程度更小;同一应变率下,充填体的单位体积吸收能和单位质量破碎耗能均随平均应变率的增大呈现类似指数增长规律,掺碱化水稻秸秆的充填体具有更高的能量水平、吸能性能,且破碎时需要消耗更多的能量;单次冲击荷载下,充填体的破坏形态主要为宏观上的轴向主裂纹拉伸破坏及压碎破坏,当平均应变率超过临界应变率时,充填体破坏形态多为压碎破坏;碱化水稻秸秆在充填体基体内部起到桥连作用,从而减缓充填体裂纹的扩展与能量的释放,使掺碱化水稻秸秆的充填体具有更高的临界应变率,显著提高充填体的稳定性与完整性,有利于改善井下作业环境的安全性.

• 基于响应面分析法的戈壁料充填体强度影响因素研究

  王俊新;程进;刘杨;彭亮;祝鑫;尹旭岩

  :针对戈壁料充填矿山,为确定最优的充填体强度配比试验方案,以金龙沟矿区为研究对象,基于室内充填体强度及流动性试验,确定了灰砂比、料浆质量浓度、粉煤灰占比３种因素的试验设计范围,并利用响应面分析法设计了１７组试验方案,研究了３种因素及其交互作用下对戈壁料充填体强度的影响规律,同时建立了３种因素与３d、７d、２８d养护龄期时戈壁料充填体强度间的响应面回归模型,优化了金龙沟矿区戈壁料充填料浆的材料配比.研究结果表明:灰砂比是影响戈壁料充填体强度的最大因素;３种因素交互作用下对戈壁料充填体强度的影响程度为灰砂比与料浆质量浓度＞灰砂比与粉煤灰占比＞料浆质量浓度与粉煤灰占比;在满足充填体强度条件下,金龙沟矿区戈壁料充填料浆的最优配比:灰 砂 比 为 １∶８、料 浆 质 量 浓 度 为 ８２％、粉 煤 灰 占 比为１０％.

• 煤矸石粉对矸石基绿色胶结充填体性能的影响

  邱继生;程坤;张如意;肖智杰;关虓;李蕾蕾;唐瑞

  针对煤矸石排放及粉煤灰应用带来的一系列环境问题,以及以粉煤灰为掺合料的矿山矸石胶结充填成本相对较高的工程问题,通过试验分析研究了煤矸石粉掺量对矸石基绿色胶结充填体工作性能、力学性能和耐水性能的影响规律,并通过SEM 和 XRD试验分析煤矸石粉对充填体性能的影响机理.结果表明:掺加简单机械活化煤矸石粉的矸石充填材料,能够满足矿山对于泵送输送的要求并具有一定的抗压强度,适合对强度要求相对较低的采空区使用;微观形态效应与微集料效应减弱了煤矸石骨料的“微泵吸水”和表面颗粒摩擦力,工作性能得到改善;微火山灰效应和微集料填充作用使充填体内部形成大量的 C—S—H 和 C—A—S—H结晶体,其内部骨架得到密实,微观孔结构得到改善,有害孔数量减少,充填体的强度和耐水性得到提升.

• 激发剂改性水泥-矿渣充填体宏观力学性能的影响机制

  刘苗苗;王文飞

  :针对某矿山充填早期强度低、水泥耗量大、充填体强度发展缓慢等问题,选取 NaOH、Na２SO４、Na２CO３、水玻璃作为碱激发剂,对比研究了４种激发剂对水泥 矿渣胶凝材料活性的激发效果,以及充填体力学性能的演化规律.试验结果表明:当采用 NaOH 作为激发剂时,３d抗压强度最优值为１．３６MPa,７d抗压强度最优值为２．２６MPa;采用 Na２SO４作为激发剂时,３d抗压强度最优值为１．３３MPa,７d抗压强度最优值为２．１１ MPa;采用 Na２CO３ 作为激发剂时,３d抗压强度 最 优 值 为 ０．８３ MPa,７d 抗 压 强 度 最 优 值 为 １．７４MPa;采用水玻璃作为激发剂时,３d抗压强度最优值为１．４２MPa,７d抗压强度最优值为２．３５MPa.因此,４种激发剂对于水泥 矿渣胶凝材料的激发效果以水玻璃为最佳,NaOH次之,其次为 Na２SO４,Na２CO３ 效果最差.

• 炉底渣掺量对充填体力学特性的影响研究

  陈瑞毅;杨科;马国军;王军;何祥;赵新元

  为了降低炉底渣对环境的危害,在充填料浆质量浓度(７９％)固定不变,且煤矸石、粉煤灰、水泥的质量比不变的条件下,研究不同质量比的炉底渣对充填体的初凝与终凝时间、抗压强度、弹性模量、变形特性及应力损伤值等力学特性的影响规律.研究结果表明,随着炉底渣掺量的增加,充填材料的初凝及终凝时间缩短,２８d龄期抗压强度随之降低,弹性模量与峰值应力均表现出先增加后减小的趋势.适量添加炉底渣,可降低水泥添加量,减少９．９％~１８．３％的充填

• 碎石及纤维对细粒级尾砂充填体强度影响研究

  宋泽普;裴佃飞;寇云鹏;朱庚杰;李广波;杨纪光;林顺才

  针对如何提高细粒级尾砂充填体强度的问题,探索添加不同破碎细度碎石、不同长度聚丙烯纤维对细粒级尾砂充填体强度的影响.结果表明:碎石添加有利于充填体强度的提高,碎石的级配、添加比例是关键因素,其中碎石尾砂质量比为１∶１０时充填体强度最优,３d、７d、１４d、２８d单轴抗压强度可分别提高47.5％、94.8％、90.6％、85.3％,对应充填料浆屈服应力降低47.86％,黏度降低２５％;纤维的添加有利于提高充填体的单轴抗压强度、抗弯强度及剪切强度,添加量宜在0.2％~0.6％之间,且１８mm 聚丙烯纤维对充填体强度及韧性的提高效果优于６mm 纤维,７d充填体单轴抗压强度、抗弯强度、剪切强度能分别提高15.36％、24.91％、29.49％;添加纤维有利于提高充填体峰后残余强度,使充填体在承压时能保证更好的整体稳定性.研究结果为黄金矿山使用细粒级尾砂充填时优化充填体强度提供参考依据.

• 应力养护条件下充填体强度演化试验研究

  范玉赟;王春龙;刘兴全;王玺;姜明伟

  针对常规室内充填试验无法模拟充填采场原位环境和多因素对充填体强度发展的影响,无法获得与工程环境相匹配的充填体强度及材料配比参数的问题,利用充填体多场耦合养护试验仪,模拟试验深部应力条件下充填体强度的演化规律.研究发现:充填体的强度随着养护应力的增加而增加,养护应力对充填体后期强度的影响明显大于对其早期强度的影响;带压养护和常规养护方式下的相同配比的充填体其强度相差较大,养护１４d时,带压养护比常规养护充填体强度高１５．４％;带压养护条件下影响充填体强度发展的主要因素是孔隙水和养护应力.

• 粉煤灰优化破碎矸石充填材料承载压缩力学特性试验研究

  张鹏;余宏;李乃录;吴来伟;井源鑫;杨旭

  为揭示破碎矸石充填材料在承载压缩过程中的破碎机理,提高充填材料的承载力学特性,通过破碎矸石侧限压缩试验和声发射试验,研究了承载压缩过程中破碎矸石不同应力状态下的声发射(AE)频率,揭示了破碎矸石承载压缩过程中的破碎损伤机理,分析了粉煤灰掺量对破碎矸石充填材料承载压缩率的影响,得到了最佳粉煤灰掺量.试验结果表明:随着 应 力 逐 渐 增 大,累 计 AE 事 件 逐 渐 增 多;在 １~８MPa的应力段,发生的 AE事件数较多,矸石变形破坏比较严重;掺入粉煤灰后,充填材料承载压缩特征得到了一定程度的改善,试验条件下的粉煤灰最佳掺量为３０％,其２ MPa应力下的应变为０．２４８,容重为１８．６７kN/m３.

• 掺纤维加筋水泥基充填材料力学性能及流动性能研究

  陶博识;刘卫星

  针对深部开采复杂地下环境带来的充填体质量低、易开裂、稳定性差等问题,利用矿渣微粉、镁渣、脱硫石膏开发低成本胶凝材料,采用玻璃纤维作为改性材料调控充填体力学性能.首先,对试验材料开展物化特性研究;其次,采用正交试验法设计２５组配比组合进行试验,综合极差分析和方差分析,探讨纤维掺量、纤维长度、镁渣掺量对充填料浆流动性能及力学性能的影响规律.试验结果表明:单位体积内纤维掺量和纤维长度的增加,提升了纤维与骨料颗粒间的接触面积,阻滞了颗粒的正常流动,增加了料浆黏度和屈服应力,充填料浆流动性呈不断降低趋势.随着纤维掺量、纤维长度和镁渣掺量的增加,充填体强度呈先上升后降低的趋势,当纤维掺量０．６％、纤维长度９mm、镁渣掺量１５％时,充填体的抗压强度达到最大值.极差分析和方差分析表明,各试验因素对充填体１d、３d和７d抗压强度影响的主次排序为纤维掺量＞纤维长度＞镁渣掺量;纤维掺量是影响充填体２８d抗压强度的主要因素,镁渣掺量次之,纤维长度的影响最小.

• 聚丙烯纤维对膏体充填料流动性影响的分析

  王胜开;朱志根;刘家明

  掺入聚丙烯纤维的膏体中能有效改善充填体的抗压强度及峰后韧性,但由于聚丙烯纤维膏体的流动性与材料特性之间关系复杂,在一定程度上严重影响了膏体的管输阻力.以某矿山全尾砂和棒磨砂为试验材料,研究聚丙烯纤维掺量及长度对膏体流变性能的影响规律,建立不同纤维掺量及长度下的膏体塌落度及扩展度回归模型,并在此基础上计算出聚丙烯纤维膏体的经济成本.研究结果表明:塌落度及扩展度随聚丙烯纤维长度和掺量的增加而减小,聚丙烯纤维长度和掺量基本与塌落度呈负线性关系,聚丙烯纤维掺量与扩展度基本呈负指数函数关系;影响塌落度及扩展度的顺序由大到小依次为纤维掺量、纤维长度,且扩展度受聚丙烯纤维长度和掺量的影响大于塌落度;与未掺聚丙烯纤维相比,掺入纤维的膏体 塌 落 度 降 低 了０．７７％ ~５．０２％,扩 展 度 降 低 了３．７０％~３６．５４％,膏体成本增加了２．９５％~１５．６１％.最后,建立了关于纤维掺量及长度的流动性回归模型,回归效果显著.

• 某铅锌矿全尾砂膏体充填料浆流变性能研究

  张鲸波;严庆文;王洪江;王勇兵;刘恩彦

  针对某铅锌矿充填管道超长距离输送阻力较大的问题,采用 RSTＧSST型流变仪对膏体充填料浆流变特性进行了测定,揭示了料浆质量分数、砂灰比和水化时间对全尾砂膏体充填料浆流变参数的影响.结果表明:该矿全尾砂膏体属于宾汉姆流体;全尾砂料浆质量分数对膏体流变参数的敏感性最大,其次为砂灰比和水化时间;全尾砂膏体流变参数随着料浆质量分数呈二次函数增长,随砂灰比呈线性减小,随水化时间呈线性增大;当料浆质量分数处于７４％~７７％时,砂灰比和水化时间对流变参数的影响较小,当质量分数处于７７％~８０％时,砂灰比和水化时间对流变参数的影响较大,当砂灰比和水化时间分别处于４~７,６０~１００min或者８~１０,１２０~１４０min时,流变参数较小且变化不显著,当砂灰比和水化时间分别处于４~７,１２０~１４０min或者８~１０,６０~１００min时,流变参数较大且变化显著.

• 全尾砂充填料浆改性调压输送数值模拟研究

  郑伯坤

  采用计算流体动力学 CFD软件,依据三山岛金矿井下的管路布置情况,建立了大型三维数值计算模型.设置料浆的灰砂比为１∶５,质量浓度分别为６８％、７２％,以及是否添加低密剂等工况,开展数值模拟仿真.根据数值模拟结果,充填料浆质量浓度越高,管道压力也越大.最大管道压力出现在－９６０m 中段,最小管道压力出现在－３３０ m 中段,数值模拟规律与现场实际相符.与不加入低密剂的对照组相比,加入低密剂后,当灰砂比为１∶５,质量浓度分别为６８％、７２％时,管道压力降幅分别为１８．７２％、１８．９７％,说明在充填料浆中加入低密剂能够降低管道压力,且管道压力的降低幅度满足了预期目标.

• 尾砂胶结充填料浆输送管道阻力及磨损分析模拟研究

  祝鑫;仵锋锋;尹旭岩;刘杨;王新宇

  采用计算流体动力学数值模拟软件 CFD,依据某金矿井下管道实际布置情况,遵循质量、能量以及动量守恒定律,建立了 ANSYS三维数值计算模型.设定充填料浆的灰砂比为１∶５和１∶１０,充填料浆质量浓度分别为６８％、７０％、７２％,开展了充填输送管路的速度、阻力以及磨损数值模拟试验.结果表明:直管中速度最大处位于管道中心,而弯管中速度最大处位于管道外侧;随着充填料浆质量浓度增大,管道阻力损失也随之变大.当灰砂比为１∶１０,充填料浆质量浓度为７２％时,管道阻力损失为１９．８６ MPa;随着流速的增大,冲蚀磨损率也在逐渐增加,尤其当速率大于６m/s后,冲蚀磨损率急剧增加,并且因为惯性力作用,冲蚀磨损主要发生在管道外侧部分,数值模拟规律与现场实际相符.

• 三山岛金矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道阻力研究

  刘振;李明;常宝孟;范纯超;初晓

  三山岛金矿西岭矿区由于充填倍线高及料浆质量浓度高,导致料浆输送困难,通过开展流变、L管自流及半工业加压环管试验,对该矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道输送阻力进行相关研究.研究结果表明:充填料浆在质量浓度为７４％~７６％,灰砂比为１∶４的条件下达到膏体状态;由 L管自流试验可知,随着料浆质量浓度的增加,料浆屈服应力、塑性黏度及流动阻力明显增加,输送倍线减小,而随着灰砂比的降低,料浆屈服应力降低、塑性黏度增加,但流动阻力降低,导致料浆流速增加,输送倍线增加;充填料浆沿管道的输送阻力与充填料浆屈服应力、塑性黏度、输送流速及输送管道直径有关;通过半工业加压环管试验,管道压力损失与灰砂比、质量浓度和泵送流速均呈正相关,在灰砂比为１∶４、料浆质量浓度为７６％且流速最大(１．５ m/s左右)时管道压力损失最大,直管压力损失为４．３２４Pa/m.

• 戈壁料充填料浆坍落度参数影响因素研究

  程进;王俊新;王钟苇;朱承宝;彭亮

  某金矿新建充填站采用戈壁料进行充填,为保证充填料浆输送的稳定性,研究不同粒级、不同质量浓度及不同灰砂比戈壁料充填料浆对坍落度参数的影响.结果表明:戈壁料充填料浆坍落度主要受戈壁料的粒级组成、料浆质量浓度及灰砂比的影响.质量浓度是影响坍落度值的主要因素,质量浓度越高,坍落度值越低;灰砂比对坍落度有一定影响,但灰砂比对坍落度的影响受限于戈壁料粒级,戈壁料粒级越粗,灰砂比影响越大.因此,应综合考虑多方面因素,选取合适粒级的戈壁料,同时在现场生产过程中应控制质量浓度,保证充填料浆输送的稳定性.

• 强力搅拌机搅拌调浆固液混合数值模拟

  苟炳中;孙春宝;寇珏

  :利用计算流体力学软件 Fluent对３层错位４５°齿型叶轮强力搅 拌 机 固 液 混 合 过 程 进 行 了 数 值 模 拟 研 究.采 用Euler多相流模型以及kＧε湍流模型对固液混合过程进行数值模拟,分析强力搅拌机调浆工艺过程中的固液混合流场特性以及固体颗粒的分布规律,并对其搅拌性能进行研究与讨论.结果表明:在强力搅拌机调浆过程中,颗粒在流场内部形成较为稳定的循环,各部分颗粒体积分数达到平衡,并形成３层稳定的循环流.当转速分别为２０,４０rad/s时,搅拌机内颗粒体积分数达到不平衡,但是存在一定的浓度差.当转速分别为６０,８０,１００rad/s时,搅拌时间分别为８s、６s、３s,流场内颗粒体积分数相等,消除了浓度差.通过对搅拌扭矩值进行模拟计算以及公式计算,研究不同转速下矿物颗粒粒径对搅拌功率的影响,计算结果表明,搅拌功率随矿物颗粒粒径以及转速的增加而增加,并且转速对搅拌功率的影响更明显.

• 粗骨料长距离复杂工况下向泵送充填技术与应用

  盛佳;万文;郑伯坤;陈蓓;邓高岭;李向东;江飞飞

  针对某磷矿山粗骨料长距离复杂工况下向泵送充填技术难题,开展粗尾矿破碎筛分试验,确定合理的充填骨料级配;通过研发型号为 CSKY０１的粗骨料浆充填改性剂,改变料浆性能,保证料浆在管道中长时间不分层不离析且兼具良好的流动性,确定了合理的充填材料和最优级配.同时,通过研发高稳定性膏体大管径低流速输送、大转弯半径零紊流减阻输送、胶凝料浆与非胶凝料浆分流输送、低浓度料浆稳态满管超前导流下向泵送等成套技术,解决了传统充填系统中堵管事故频发、管道阻力大、系统破损严重等技术难题,在长为８km 管道、２０km２ 大矿区实现了低能耗充填、高可靠性下向泵压输送,取得了良好的经济效益.

• 基于深锥底流极限质量分数的全尾砂膏体配比参数优化

  康国伟;严庆文;王洪江;滕高礼;熊有为

  为克服全尾砂膏体充填配比未考虑深锥底流极限质量分数的缺陷,基于全面试验设计开展强度试验,对某铅锌矿全尾砂膏体料浆进行配比优化.采用全面试验设计,研究砂灰比、质量分数和养护龄期对全尾砂膏体单轴抗压强度的影响规律,并建立强度预测模型,依据充填体强度要求及深锥底流极限质量分数,对膏体充填料浆进行配比优化.研究结果表明:砂灰比、质量分数和养护龄期是膏体强度的重要影响因素,在４d、７d、２８d强度极差分析结果中,均为砂灰比极差大于质量分数极差,方差分析中两者 P 值均小于０．０５,说明砂灰比对强度的影响更为显著;强度与砂灰比呈指数函数降低关系,与质量分数呈二次函数增长关系,与养护龄期呈对数函数增长关系;多元非线性二次多项式回归模型拟合精度较高,相关系数R２ 均在０．９７以上;建立了满足充填体强度要求,以及深锥底流极限质量分数下膏体料浆制备参数的不等式方程组,并求解得出下向进路充填料浆最佳配比范围.

• 细粒级全尾砂膏体充填配比优化试验研究

  曹玉坤;吴爱祥;王少勇;阮竹恩;姜桂鹏;于明海;吴锋;姜绍军

  针对某金矿细粒级全尾砂膏体充填的充填体强度低,且矿山污水排放要求严格等问题,展开细粒级全尾砂物理化学性质试验、絮凝沉降试验、流动性试验、充填体强度试验及充填体浸出毒性试验.获得了符合该矿的最佳充填配比参数.试验结果表明:全尾砂的-20μm 超细颗粒含量达到45.91％;絮凝沉降6h,底流质量浓度可达65.3％,沉降20h以后,底流质量浓度可达73.2％,可满足制备充填料浆的浓度要求;相同配比下,胶凝材料选择 P.O42.5水泥较 M32.5水泥制备的料浆,其流动性更好,单轴抗压强度更高;采用上向分层充填采矿方法,打底充填时,可采用 P．O42.5水泥制备质量浓度为67％,灰砂比为1:8的全尾砂料浆,充填体７d强度可达0.3MPa以上,可满足充填体自立要求,浇面充填时,可采用 P．O42.5水泥制备质量浓度为67％,灰砂比为1:4的全尾砂料浆,充填体７d强度可达1.2 MPa,可满足设备运行的要求.充填体试块浸泡液的重金属离子浓度皆低于国家排放标准,说明该矿的选矿废水可用于制备充填料浆.

• 某铁矿全尾砂充填系统技改设计及应用研究

  李成伟;祝鑫;彭亮;仵锋锋;曾锋;刘杨

  某铁矿充填系统原设计采用自然沉降全尾砂胶结充填方案,因其存在充填质量浓度低、充填料浆泌水率高、离析严重、溢流水跑浑、洗管水量大等问题,需要进行充填系统技术改造.通过全尾砂絮凝沉降试验,并增加一套絮凝剂自动添加系统以及风水联动洗管装置,完成了全尾砂胶结充填系统改造并进行了测试.结果表明:改造完成后的全尾砂胶结充填系统,充填料浆中细颗粒含量增加,料浆质量浓度由７２％提高至７５％以上;充填料浆泌水率明显降低,由２０％降低至５％,且料浆整体呈现结构流状态,不存在离析、分层现象;砂仓中上层溢流水明显澄清,水中固体含量小于３００×１０－４,无需二次处理,可直接供选厂使用;充填洗管用水量大幅降低,一次洗管水量由原先３０m３ 降至５m３.改造后的全尾砂胶结充填系统,实现了全尾砂充填且充填质量提高,为矿山安全高效开采提供了技术支撑.

• 深部煤层智能化充填开采覆岩运移控制技术

  任帅;王方田;李少涛;余国锋;赵得福

  深部煤层安全高效开采与生态环境保护协调发展是当前煤炭绿色开采的重要主题.以义能煤矿深部煤层地质生产条件为工程背景,对充填开采设备进行了智能化升级,在回采巷道设置了远程控制中心,实现了智能化充填开采;探究了充填与开采的工作匹配方案,得到了合理的充填与开采参数,按照 CG１３０４工作面生产能力计算,理论所需的单料浆制浆能力为１０４m３/h.为提高充填与开采协调的覆岩运移控制效果,提出了管道堵塞防治、二次充填等采充协调的覆岩运移控制技术;构建了深部充填工作面智能监测预警系统、充填开采效果评价体系,为实现深部煤层智能化充填开采及覆岩运移有效控制提供了科学依据.

• 沿充填体掘巷“二次掘采”全过程底板稳定性研究

  张鹏辉;吴锐;Pinaduwa KULATILAKE;许宏伟

  首先对沿空留巷、沿空掘巷的研究进展进行了简要梳理.在此基础上引出了一种新型无煤柱开采技术———巷内预充填无煤柱掘巷(沿充填体掘巷),阐述了其“三阶段”顶板应力分布规律,并运用数值模拟对沿充填体掘巷在“二次掘采”全过程底板的稳定性进行分析.结果表明:在“二次掘采”整个过程中充填体始终处于高应力状态,巷道围岩经历了反复加卸载,充填体与煤帮的支承压力峰值呈交替出现.在本工作面回采阶段,充填体帮和煤帮处应力峰值均达到掘采全过程中的最大值,分别为２４．２ MPa、２７．２ MPa,且在距超前工作面５m 处底鼓量达到最大,为３２１．８mm.

• 大直径钻孔卸压锚固层局部充填强化技术探究

  顾士坦;邹通;韩传磊;荣维涛;赵燕席

  为解决大直径钻孔卸压与围岩变形控制相冲突的问题,采用预制混凝土柱对大直径卸压钻孔锚固层范围进行了局部充填强化处理.以义桥煤矿３３０７工作面为研究对象,运用 PFC２D数值模拟软件研究了回填钻孔与未回填钻孔情况下钻孔周围岩体的裂隙发展趋势,模拟结果表明:钻孔回填后可以有效抑制周围岩体裂隙的发展和贯通性主裂纹的产生,钻孔周围岩体裂纹数量相比未回填时降低１８１％.现场试验结 果 表 明:钻 孔 回 填 后 巷 道 两 帮 最 大 移 近 量 降 低１１２％,顶底板最大移近量降低３２％.研究结果表明,对钻孔局部充填混凝土柱可以有效减缓巷道围岩变形,提高围岩的整体稳定性.

• 倾斜充填采场底板应力成拱估计及自立稳定性分析

  刘焕新;吴钦正;尹延天;闫保旭

  充填是金属矿山地下开采常用的采场地压管理方式,关键是研究充填体应力变化规律以及充填体受开挖影响产生暴露面后的自立稳定性.基于充填体中的应力成拱效应,运用极限平衡和数值模拟方法,分析了倾斜采场充填体中的应力分布规律与不同充填采场三维几何尺寸的关系;在考虑充填采场水力半径条件下,得出预估充填采场底板竖向应力的表达式;通过考虑充填体中应力成拱效应时得到的应力分布表达式,运用极限平衡以及数值模拟方法,分析了二步倾斜采场充填体具有自由暴露面时的自立稳定性,得到了充填体作为自立稳定人工矿柱时所需的黏聚力,研究成果可为金属矿山充填挡墙的初步设计提供理论依据.

• 我国矿区生态环境评价可视化研究分析

  钟安亚;谷海红;艾艳君;卢赛;张义璇

  矿山生态环境修复及其效果评估是生态文明建设的重要组成部分.为探究矿区生态环境评价领域研究热点并预测未来趋势,以 CNKI为数据源,１９９２—２０２１年矿区生态环境评价相关文献为对象,采用文献计量软件 CiteSpace进行科学知识图谱可视化分析.对期刊文献被引网络、合作机构及作者网络进行时空序列分析.结合被引分析与关键词分析,整理研究热点,总结发展脉络.近３０年来,矿区生态环境评价领域可分为３个阶段:起步萌芽期(１９９２—２０００年)、快速发展期(２００１—２００９年)、发展稳定期(２０１０年—).对合作知识图谱分析得出,高产作者以白中科、徐友宁、陈勇、闫旭骞、汪云甲为代表.主要研究力量来自各大高等院校,发文量排名前三的院校机构为:中国地质大学、中国矿业大学、中南大学.通过梳理归纳,总结该领域研究热点主要集中在评价对象、评价方法、评价技术手段与评价指标体系４个方面.未来矿区环境评价发展依赖于研究机构、研究团队及校企之间深入合作,环境评价体系完善,地理信息、计算机、数学、生态学等多学科交叉融合研究.