材料某金矿充填料浆流变性能及充填体强度的影响研究.docx

《材料某金矿充填料浆流变性能及充填体强度的影响研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料某金矿充填料浆流变性能及充填体强度的影响研究.docx（22页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、某金矿充填料浆流变性能及充填体强度的影响研究赵建光吃孙伟吃张盛友吃李金鑫一（1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093;2.云南省中-德蓝色矿山与特殊地下空间开发利用重点实验室，昆明650093）摘要：料浆的配比对矿山料浆管道输送及充填体的单轴抗压强度有重要影响。以云南某金矿的尾砂作为实验原料，对质量浓度为64%到72%的料浆以及各灰砂比下的充填料浆进行流变实验分析，研究了质量浓度、灰砂比对屈服应力、表观粘度的影响，对不同配比、养护龄期的试件进行单轴抗压强度测试。实验结果表明，质量浓度、水泥掺量对料浆屈服应力和初始表观粘度呈正相关增长，质量浓度越大，对料浆屈服应力和初始表观粘度影响越显

2、著，水泥掺量越多，对屈服应力和初始表观粘度影响越不显著。养护龄期由7d增至14d时，试件单轴抗压强度增幅最高可达200%,由14d增至28d时，最高仅达60%。关键词：流变特性；屈服应力；单轴抗压强度；粘度中图分类号：TD853文献标识码：AStudyontheinf1uenceofrheo1ogica1propertiesandstrengthoffi11ings1urryofago1dmineZhaoJianguangu2,SunWei12,ZhangShengyou12,1iJinxin12（1.Facu1tyof1andandResourcesEngineering,KunmingUn

3、iversityofScienceandTechno1ogy,Kunming650093,China;2.YunnanKey1aboratoryofSino-GermanB1ueMiningandUti1izationofSpecia1UndergroundSpace,Kunming650093,China）Abstract:Theproportionofs1urryhasanimportantinf1uenceontheuniaxia1compressivestrengthofs1urrypipe1inetransportationandfi11ingbody.Takingtai1ingsf

4、romago1dmineinYunnanProvinceasexperimenta1materia1,rheo1ogica1experimentswerecarriedouttoana1yzethes1urrywithmassconcentrationof64%to国家自然科学基金项目：国家自然科学基金资助项目51964023Fund：SupportedbytheNationa1Natura1ScienceFoundationofChina（51964023）作者简介：赵建光（1997），男，河北省秦皇岛市昌黎县人，硕士研究生，主要从事矿山充填及岩石力学方向研究工作通讯作者：孙伟（1983）男

5、，博士，教授，主要从事膏体充填及矿山废弃资源化方面的研究工作。72%andthefi11ings1urrywithcementsandratio.Theeffectsofmassconcentrationandcementsandratioonyie1dstressandapparentviscositywerestudied.Theuniaxia1compressivestrengthofspecimenswithdifferentratiosandcuringageswastested.Theexperimenta1resu1tsshowthatthemassconcentrationan

6、dcementcontenthaveapositivecorre1ationwiththeincreaseofyie1dstressandinitia1apparentviscosityofs1urry.Thehigherthemassconcentrationis,themoresignificanttheeffectisontheyie1dstressandinitia1apparentviscosityofs1urry.Themorethecementcontentis,the1esssignificanttheeffectisontheyie1dstressandinitia1appa

7、rentviscosity.Whencuringageincreasedfrom7dto14d,theuniaxia1compressivestrengthofspecimensincreasedupto200%,andwhencuringageincreasedfrom14dto28d,theuniaxia1compressivestrengthincreasedupto60%.Keywords:rheo1ogica1properties;yie1dstress;uniaxia1compressivestrength;viscosity随着露天矿产资源与浅部矿产资源的日渐枯竭，越来越多的国内

8、外矿山开始对深部矿产资源进行开采，充填体具有的强度均匀，接顶率高等特性，能有效的解决矿区围岩崩落以及地表塌陷等问题。因此，充填采矿被越来越多的矿产企业认可并应用“叫管道输送作为充填采矿过程中的一个重要组成部分，国内外对其过程中的料浆流变特性研究也越来越多。张盛友等对不同尾砂、废石及水泥配比的充填料浆进行了屈服应力以及表观粘度的影响研究；戴超群等分析了不同料浆浓度、灰砂比对充填体抗压强度的影响规律，推导出可输送膏体的临界浓度并对矿山的实际应用提出指导；韩斌通过优化了膏体充填料配比和输送参数，建立了膏体充填料管道输送的管流沿程阻力公式和流变力学模型；XiaopingShaO网等从宏观和微观角度研究

9、了充填体在不同龄期和粉煤灰掺量下的强度发展规律；FII1inWangU。J等研究了粉煤灰、聚核酸盐高效减水剂以及聚乙烯氧化物对料浆流变性的影响；杨宁【川等运用极差分析法，确定了充填料浆配比的最有范畴；张瑞敏网等确定了养护龄期、固结应力与单轴抗压强度的函数关系。本文基于H-B模型对不同质量浓度、灰砂比充填料浆进行流变实验数据分析，以及对不同养护龄期下的充填体试件进行单轴抗压强度实验分析，结果表明，质量浓度、水泥掺量对料浆屈服应力和初始表观粘度呈正相关增长，水泥掺量是影响充填体试件单轴抗压强度的显著性因素。1实验材料实验中尾砂均取自云南某金矿，尾砂比重为3.08tm采用标号为32.5普通硅酸盐水泥

10、，尾砂粒径分析图如图1,化学成分如表1。表1尾砂化学成分分析表成分CuZnSFe2O3MgOCaOK2OAI2O3SiO2占比0.0580.0485.0728.582.386.561.885.8537.87Tab1eIChemica1compositionoftai1ingscomponentCuZnSFe2O3MgOCaOK2OAI2O3SiO2Contents0.0580.0485.0728.582.386.561.885.8537.87%aM口将曲婆般图1尾砂粒径分析图110100partic1esizemFig.1Partic1esizeana1ysisdiagramoftai1ing

11、s2实验方法2.1 实验仪器实验采用R/S流变仪，选用VT-4020(3600126)转子，同时配40On1I烧杯测量流变参数。实验设备如图2所示。图2实验仪器图Fig2Diagramofexperimenta1instrument2.2 实验过程根据工程需要，设置料浆浓度为64%、66虢、67%68%、70%及72虬其中质量浓度为64乐70%及72席的料浆无水泥加入，质量浓度为66%、68%的料浆灰砂比为1:4、1:8及1:12,质量浓度为67%料浆其灰砂比为1:4,应用该配比进行流变实验及抗压强度测试，确定各因素对料浆流变特性及充填体抗压强度的影响规律。将配置好的料浆的倒入烧杯中，并将其放

12、入流变仪（十字形转子V40_20_3to1）,记录不同剪切速率下（0-200S-1）的表观黏度以及剪切应力。3实验结果及分析3.1 流变模型的建立根据从流变仪中测得的数据，利用得出相应的曲线，选取3组典型实验。（如图2)200Ed-Rs益1004020OO5010()150200Shearrates1Fig3Shearstress-shearratecurveunderdifferentconcentrationsPdss21sJpoqs18()160140120由图3可知，无水泥添加的情况下，随着质量浓度的增加，料浆的屈服应力逐渐增大，且质量浓度越大，相邻料浆浓度的屈服应力之间的差值也越大，

13、这主要是由于随着料浆浓度的增大，固体颗粒逐渐增多，使颗粒间的碰撞和摩擦次数增加，是高浓度料浆屈服应力明显增大。Fig4Shearstress-shearrateCUrVeunderdifferentconcentrationandsamecementsandratio如图4可知，随着剪切速率的增加，68%质量浓度的曲线其增长速度要高于另外两条曲线；68%质量浓度与67%质量浓度的差值相较于67%质量浓度与66%质量浓度的差值逐渐增大。由图5可知，同一条件下，水泥的添加和质量浓度的增加均可提高料浆的剪切应力。剪切速率较小时，添加水泥与未添加水泥的曲线剪切应力差距较大，随着剪切速率的逐渐增加，差距

14、逐渐缩小。当剪切速率达到IOSJ左右时，相同剪切速率下，质量浓度为68%无水泥添加的料浆剪切应力大于质量浓度为66%的所有料浆；质量浓度为68%的料浆，各相邻灰砂比下的料浆屈服应力的差值，要大于质量浓度为66%的料浆各相邻灰砂比下的料浆屈服应力的差值；质量浓度为66%,灰砂比为1:4、1:8、1:12的料浆剪切应力相差较小，灰砂比为1:12料浆与同质量浓度无水泥的料浆各时刻的剪切应力，差值较为明显。由图3、图4、图5可以看出，流变曲线均为在剪切应力轴上有截距上弯曲曲线的曲线，这是屈服一胀塑性体材料的典型特征，因此采用精度更高、使用更广泛的HerChCI-BUIkIey模型，其通式如下：=o-K

15、t,(1)式中：工为剪切应力，Pa；m为屈服应力，Pa；K为刚度系数/粘度系数；为流态性能指数；y为剪切速率，s1因此，需用屈服应力，粘度系数和流动性指数3个参数来描述其流变特性。O典切速率/5图6不同质量浓度表观粘度一剪切速率曲线20()15105 SSOAS-W2pddv64%Nocementadded66%Nocementadded68%Nocementadded70%Nocementadded72%NocementaddedIOO15()200Shearrates1Fig6Apparentviscosity-shearratecurveunderdifferentmassconcentrations由图6可知，无水泥加入的情况下，质量浓度越大初始表观粘度（记为3越大；随着质量浓度的增大，相邻质量浓度的料浆其的差值也越来越大，当质量浓度达到70%以后，质量浓度的增长，对料浆网的增幅明显增大。12-66%灰砂比1:467%灰砂比1:468%灰砂比1:40 8 6 4 2S.Ea速良IOO剪切速率/J200Cement-sandrat