【摘要】：隨著資源的短缺與保護環(huán)境的需要,充填法得到越來越廣泛的使用。目前,在充填采礦工藝中,利用全尾砂及分級尾砂水力充填占據(jù)較大比例,旨在處理尾礦堆外排、控制采空區(qū)地壓及提供采場后續(xù)作業(yè)條件,其中充填體的沉縮特性對充填質量、結頂效果及充填材料耗量等起到至關重要的作用,亦關系到充填體在采場自身的安全穩(wěn)定性。因此,有必要深入研究尾砂充填體沉縮特點及影響因素規(guī)律,以指導礦山生產應用。論文依托研究課題《云南湯丹銅礦充填沉縮研究》,以湯丹銅礦的尾砂材料為研究對象,開展了非膠結與膠結全尾砂充填室內沉縮實驗,針對充填體沉縮特性及相關影響因素進行深入分析,通過對實驗數(shù)據(jù)分析并得到沉縮率隨時間變化規(guī)律與沉縮計算模型,并進行了 Fluent數(shù)值模擬分析,開展了工業(yè)試驗。主要內容包括以下幾點:(1)進行了尾砂充填沉縮實驗,得到了不膠結全尾砂充填料漿的沉降速度比較慢,而且測定試驗的前幾個小時充填料漿較渾濁,漿水表面比較平坦、含有明顯的細粒層,堵塞泌水通道,幾乎沒有細孔顯現(xiàn),泌出水非常渾濁,明顯含有大量的極細顆粒。15天后料漿表明仍然含有少量泌出水;全尾砂膠結充填料漿的沉降速度大于不膠結料漿,測定試驗5分鐘后料漿界面逐漸清晰,一小時后全尾砂膠結料基本沉降完成,沉降后料漿含有微薄的細粒層,且伴有大量的細孔顯現(xiàn),能通過細孔泌水。待沉降穩(wěn)定后觀測得到泌出水含有少量的細顆粒,液體比較清晰,而漿水界面會隨著時間而緩慢凝固。膠結料漿沉縮一天后排出泌水量時,明顯會帶出更多的細顆粒,而且在料漿表面造成大量的細裂隙。(2)對質量濃度68%～75%的非膠結全尾砂料漿進行室內沉縮實驗,只考慮濃度的變化,記錄了前八天與第九天到第15天的沉縮率變化,沉縮率逐漸減小,15后仍有少量泌出水與沉縮量,料漿表面未凝固,通過Design expert分析了濃度對料漿沉縮特性的影響關系,濃度對沉縮率具有顯著影響,對濃度與沉縮率的散點圖進行回歸,得到線性回歸方程:Y = 1.5096-1.745X,回歸方程的R2值為0.9763,證明預測模型準確度很高。為了分析料漿隨時間變化對沉縮率的影響,運用Design expert分析時間影響因素對沉縮率具有重要影響,對質量濃度68%～75%的料漿分別進行回歸,得到沉縮率隨時間變化的預測模型。(3)進行了水泥量90～300Kg/m~3,質量濃度范圍68%～75%共計37組充填料的沉縮試驗。通過響應曲線法的Design expert軟件針對全尾砂的沉縮影響因素進行分析,得到質量濃度的影響程度大于水泥添加量,均為顯著影響,且水泥添加量與質量濃度的交互作用有重要影響。質量濃度、水泥添加量對沉縮影響均為負相關。對沉縮率與質量濃度:水泥量的散點圖進行分析,可以近似看出為二次項關系,因此沉縮率與質量濃度:水泥量之間存在著定量關系,對散點進行回歸,分別得到當水泥添加量90～300Kg/m~3時沉縮率的預測模型。(4)根據(jù)湯丹銅礦的實際采場尺寸利用Gambit建立三維采場模型,依據(jù)料漿自身的特點以及混合模型理論,通過Fluent數(shù)值模擬質量濃度68%～75%料漿在采空區(qū)的沉縮變化,結合室內實驗測定結果,驗證了非膠結沉縮預測模型的準確性。(5)對膠結充填料漿質量濃度為68%、70%,水泥添加量為120Kg/m~3、180Kg/m~3情況下,選取的四個試驗小采場進行工業(yè)應用試驗,與實驗值比較略大,這是由于實際充填時采場并非完全封閉空間,表明本文針對該礦研究獲得尾砂膠結充填體沉縮預測模型具有一定可預測性,可初步為礦山生產應用提供理論支撐。本文成果對應用尾砂充填的礦山具有一定的指導意義。
【圖文】：

邐－６．１１逡逑從表４．３可以知道因素Ａ質量濃度對沉縮率的影響為負相關，單因素與沉縮逡逑率的影響變化如圖４．１。逡逑３５邋—逡逑２０邋—逡逑１５邋—逡逑Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑６８邋００邐６９．００邐７０邋００邐７１邋００邐７２．００邐７３．００邐７４．００邐７５．００逡逑Ａ：質量濃度逡逑圖４．１影響因素與沉縮率的關系逡逑從圖４．１可以知道質量濃度對沉縮率的影響，隨著質量濃度的增加沉縮率逐逡逑２９逡逑

Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ邋Ｓｔｕｄｅｎｔｉｚｅｄ邋Ｒｅｓｉｄｕａｌｓ邐Ａｃｔｕａｌ逡逑圖４．２參差的正態(tài)概率分布圖邐圖４．３預測值與實際值的對比圖逡逑從圖４．２和圖４．３可以知道，參差的正態(tài)概率分布圖在一條直線上，，預測值逡逑與實際值對比大體在一條直線上，這說明模型的預測效果很好，精準度非常高。逡逑４．１．２非膠結料漿沉縮率的預測模型逡逑１濃度對沉縮率的變化關系逡逑通過以上的分析可以得知濃度對沉縮率有顯著的影響，為了考察具體的規(guī)逡逑律，將沉縮率隨質量濃度的變化曲線繪制如圖４．４。逡逑３４．逡逑■逡逑３２逡逑３Ｃ邐■逡逑■逡逑＾邋２８邋■逡逑？２６邐ｆ逡逑Ｗ邋２４邐＂逡逑Ｋ邐■逡逑２２邋■逡逑■逡逑２０逡逑６７邋ＢＢ邋５５邐７０邋Ｔ＼邋７２邐７３邐７？邐７５邐７６逡逑質量濃度（％）逡逑圖４．４質置濃度與沉縮率關系曲線圖逡逑從圖４．４沉縮曲線可知隨著質量濃度的增加沉縮率逐漸減小。其變化關系可逡逑近似看成為線性關系。逡逑２沉縮率回歸方程逡逑由Ｄｅｓｉｇｎ邋ｅｘｐｅｒｔ軟件分析也可知質量濃度與沉縮率呈線性關系也最為顯著，逡逑可確定質量濃度與料漿的沉縮率存在一定的定量關系，經分析提出質量濃度對料逡逑漿沉縮率影響的預測模型，預測模型形式如下：逡逑Ｙ邋＝邋Ａ邋＋邋ＢＸ逡逑
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD853.34;TD862.1

【參考文獻】

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本文編號：2581047