全尾砂胶结充填实验方案

1、1实验目的本次试验通过采用尾砂和水泥等作为充填骨料，测试充填试块的固结特性、 强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，以此确定金鑫金 矿实验采空区回采残矿要求的充填材料及其控制参数等。2取样本次试验根据实验目的，主要采用的试验材料为尾砂、水泥以及水等。为了 符合实际，本次试验所用尾砂从金鑫金矿现场获取，托运至实验室进行试验，可 确保所得数据与矿山实际相符。具体材料包括以下几种：（1）骨料原料：主要为选矿全尾砂。（2）胶结材料：普通32.5水泥。（3）水：采用自来水。4、主要试验内容根据试验目的，确定本次试验主要内容为：1）尾砂物理力学性质及化学成分测定（1）测定金鑫金矿尾砂原料

2、的物理力学性能，主要包括比重、容重、含水 率、孔隙率、自然安息角和渗透系数等；（2）测定并分析尾砂的化学成分；（3）测定尾砂的粒级组成；（4）测定尾砂的压缩系数和压缩模量。2）充填料配比试验（1）尾砂添加水泥后的固结特性研究，选取至少2个不同浓度和3个不同 灰砂比的组方进行试验（2）根据试验结果推荐尾砂充所需的充填材料配比参数。4、技术指标和参数试验得到以下指标和参数：（1）尾砂原料的基本物理力学参数，主要包括比重、含水率、密度、孔隙 率、休止角和渗透系数等；（2）尾砂的粒级组成；（3）各组方充填料的比重、含水率等；（4）不同养护龄期（7d、28d、60d）下的各组方的充填体单轴抗压强度、 弹

3、性模量等；（5）充填体不同养护龄期（7d、28d、60d）劈裂强度，计算其内摩擦角和 粘结力，并绘制莫尔应力圆。5试验方法和方案本实验主要是在对尾砂进行物理力学性能测定和化学成分分析的基础上，选 择不同充填配比进行室内充填体试块制作，测定其养护期为7d、28d、60d充填 体单轴抗压强度和典型试块的7d、28d、60d劈裂强度，绘制摩尔圆，并求解内 摩擦角及粘结力。在得到以上物理化学性质分析结果和强度试验等结果后，对其进行技术经济 分析，推荐尾砂材料充填所需的充填材料配比参数。5.1物理力学性质测试方法（1）用比重瓶法测试比重；（2）采用小型相对密度仪测定容重；（3）依（1）、（2）结果计算孔

4、隙率；（4）采用三联式固结仪测定固结（压缩）性；（5）用卡敏斯基管测定渗透系数；（6）采用粗筛和比重分析联合测定物料级配。（7）采用D=20cm的圆盘休止角仪测定干状样品和水下样品两种状态下的 休止角。5.2化学成分测定方法金鑫金矿尾砂化学成分主要测定等。5.3充填料室内配比试验本试验中心内容是充填材料的强度试验，为保证试验工作有序、顺利进行， 特制定如下试验计划：1）试验仪器及器材试模:;天平：；量杯及量筒：500mL、1000mL各两只，50mL 一只20mL 一只；温湿度表：直接读数温湿度表一只；RMT-150C岩石力学测试系统：养护箱；除湿机。2)试验配比针对金鑫金矿的实际，本次试验采

5、用尾砂作为充填骨料，用W表示，W组 代表水泥跟尾砂的组合。试验之前特制定实验配比安排表，如表8-1。根据安排，每组配比至少做两 种配比，每种配比至少安排两种浓度。需要注意的是，实验最终结果表并不全与 实验配比安排表匹配，主要是在实验过程中，根据具体的浆体流动情况，筛除了 不符合管道输送的浓度，选择了合理的充填浓度。表8-1试验配比安排编号 配比质量浓度/%抗压劈裂块数备注制作日期试样制作、养护过程(过程拍照)(1)实验准备工作根据实验计划，将所需的水泥、尾砂、水准备好，将电子称各种实验器材调 试到最佳状态。(2)模具准备试块制作采用XXX标准试模，为便于拆模，事先在模具内涂抹一层润滑油 或机油

6、（出图）（3）物料计量根据配比要求称量充填物料，水泥、添加剂用小量程电子天平称量，尾砂等 用大量程电子称称量，水用量杯及量筒计量（出图）（4）制浆将称量好的充填物料（水泥、尾砂）倒入混合容器，充分搅拌均匀（出图） 根据质量浓度要求，将所需的水倒入已混合均匀的充填物料中，强力搅拌形成均 匀充填料浆。（5）试块制作按照每组试验试块数要求，将搅拌好的料浆注入XXXX标准试模。为保证 试块浇注过程中，料浆不发生沉淀，采用边搅拌、边注模的试块浇注方式。为消 除试块中的气泡，在浇注过程中边浇注，边捣固（出图）（6）试块刮平与脱模模具浇注满后，让其自然沉降，待初凝后（根据配比不同，所需时间可能 0.5d1d

7、），将试块刮平，试块初步自立后（根据配比不同，所需时间可能12d）， 进行脱模处理（出图）（7）试块整理将试块编号，整理好模具，以便进行下一组试验（出图）（8）养护脱模后的试块在养护箱内进行养护，养护箱温度20G湿度90%。如果天 气温度较大，试验室内还需要配置除湿机。4）强度测试试块养护达到规定龄期（3d、7d、28d）后，测定其单轴抗压强度和劈裂强 度，绘制摩尔圆，求解内摩擦角及粘结力。（1）单轴抗压强度试验受检试件的抗压强度采用轴心受压形式。利用RMT-150C岩石力学测试系统 测定其单轴抗压强度（出图）。每龄期强度测试四块，然后将得到的四个试场强度 值取其平均值，作为该龄期充填体的单轴

8、抗压强度值。（2）劈裂强度试验（查阅圆柱体试件的试验方案及计算公式）受检试件的劈裂强度采用钢丝轴心受压形式，如图所示。利用RMT-150C 岩石力学测试系统测定劈裂强度（出图）。每龄期强度测试四块，然后将得到的四 个试场强度值取其平均值，作为该龄期充填体的单轴抗压强度值。计算公式为：5）摩尔圆与内摩擦角及粘结力为了应用的方便，人们依据材料强度的试验数据，对摩尔强度包络线进行各 种数学处理。大多数岩石力学工作者认为，在应力不大的情况下，采用直线型的 摩尔强度曲线是可行的。5.4主要充填料物化性能测定充填材料的物理力学性能及化学成份不仅对充填参数，如充填体强度、渗滤 水性能、胶凝成份离析等，有重要

9、影响，而且若其中存在有害成份，污染井下环 境，则不能用作充填料，因此准确测定主要充填料物理力学性能和化学成份及其 含量，并据此对充填料做出定性分析，是本研究的首要基础工作。其主要物理力学性质测定结果列于表（出表），压缩系数与压缩模量汇总于表 （出表），沉降度（包括不同压力下的单位沉降量和孔隙比）测定结果绘于（出图） 其休止角见表（出表），粒级组成及其组成曲线分别见表（出表）和图（出图）5.5充填料充填性能初步评价5.5.1充填力学性能试验本试验的目的是确定水泥与尾砂在不同配比条件下作为充填材料的固结特 性、强度性能指标，以此确定金鑫金矿最佳的充填材料及配比，并为充填系统设 计提供依据。5.5.

10、2抗压强度根据制定的试验方案，在室内制作试块并测定其相应龄期的单轴抗压强度 值，结果汇总于表（出表），表中同时给出了弹性模量和屈服强度值。典型试块的 应力一应变曲线绘于图（出图）。分析试验过程及各图表数据可以得出如下结论：5.2.3劈裂强度在测定不同配比试块单轴抗压强度的同时，测定了各组试块的劈裂强度（出 表）。典型试块的力应变曲线绘于图（出图）。分析试验过程及各图表数据可以 得出如下结论：注：何为休止角粉体的流动性无法用单一的特性值来表达，常用休止角(angle of repose) 表示。休止角是指粉体堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大角。休止角越小， 摩擦力越小，流动性越好，一般认为030度时流动性好，OM40度时可以满足生 产过程中的流动性需求。粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差 异及正常操作影响较大。休止角是指在重力场中，粉料堆积体的自由表面处于平衡的极限状态时自由 表面与水平面之间的角度。测定休止角的方法有两种：注入法及排出法。注入法： 将粉体从漏斗上方慢慢加入，从漏