某矿全尾砂胶结充填材料的配比及其输送性能的研究
某铁锌矿之前采用崩落法开采，目前已造成地表3处塌陷，地表岩石移动范围距离矿区西侧公路、河流较近。若继续使用无底柱分段崩落法开采，必然会引起公路、河流的破坏。因此，必须进行无底柱分段崩落法转充填法回采方案的研究。为了给充填设计提供可靠依据并且降低充填成本，避免出现充填体强度偏低、养护周期较长、管道输送容易堵管和破管等常见问题。进行了大量的材料取样、全尾砂充填材料物化性能研究、室内配比试验以及L管输送模拟试验。此外，该应用Fluent软件对料浆在管道中的流动状态和规律进行了数值模拟。根据研究方向和研究的目的，本文研究的内容如下:
(1)进行各种试验分析研究尾砂的物化性能，确定了该矿全尾砂完全符合充填工艺的要求;包含容量瓶法测定尾砂比重;定容称重法测定尾砂松散容重和尾砂密实容重;采用激光粒度法测定尾砂粒度分布情况;采用化学分析法确定尾砂的主要化学成分;自然沉降法测定尾砂沉降特性等。
(2)采用正交试验优化组合配比;针对三因素（胶凝剂、灰砂比、质量浓度）多个水平开展了大量试验，主要考核指标为各龄期的单轴抗压强度、泌水率和沉缩率，分析了影响充填体强度的因素。利用Matlab软件对强度数据进行二次线性回归，得出了不同配比在不同养护时间下的线性回归方程并分析了预测值与实测值之间的误差。为充填设计提供了可靠的依据。
(3)充填料浆流变特性和输送性能研究;进行了塌落度实验，得出了料浆在不同配比不同质量浓度下的塌落度，确定最佳充填浓度67.5％～72.5％。此外，进行了室内小型L管试验，根据理论公式结合试验数据，确定不同料浆、不同工况条件（不同管径、不同流速）的管道阻力参数，再根据自流输送过程力学分析，确定不同工况条件下各种胶结充填料浆的自流充填倍线数据，为充填工艺管网设计提供依据。根据计算分析，最佳输送浓度为70％～72％左右。
(4) Fluent数值模拟研究料浆在管道中的输送情况;分析了料浆在管道中整体的的速度分布情况、出口处的速度分布、压力变化规律。着重分析了料浆在弯管中的速度分布规律以及出口处的速度分布规律。分析了破管与堵管的成因，并提出了有效的改善措施。
全尾砂;材料配比;输送特性;数值模拟
武汉理工大学
硕士
采矿工程
章光;李向东
2013
中文
TD853.34
68
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）