【摘要】：傳統(tǒng)采礦模式下,礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢石、尾砂和冶煉棄渣等占我國工業(yè)固體廢料排放量的85%左右。大量礦山固體廢料堆放地表易造成嚴(yán)重污染、誘發(fā)泥石流、尾礦潰壩事故。根據(jù)現(xiàn)代采礦理念,固體廢料充填工藝是解決礦山廢尾排放的最有效途徑,是綠色采礦的主體支撐技術(shù)。但是,目前粗骨料管輸充填工藝在礦山應(yīng)用很少,并且關(guān)于管輸條件下粗骨料級配、濃度與強(qiáng)度設(shè)計(jì)等方面研究也基本空白。實(shí)際上在充填料漿中骨料、水泥和水三者之間存在最優(yōu)配合比,以達(dá)到最低成本、最高強(qiáng)度和最適宜的輸送濃度,此外礦山固體廢料膠結(jié)充填應(yīng)滿足“高濃度、高流態(tài)、自密實(shí)、低成本”的特點(diǎn)�；诖�,本文深入研究了充填骨料級配理論、濃度與強(qiáng)度模型等,并開發(fā)了下向水平分層進(jìn)路式采礦廢石-全尾砂高濃度管輸充填技術(shù)。 論文通過對礦山充填骨料和混凝土骨料級配的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析,指出可應(yīng)用泰波(Talbol)法進(jìn)行礦山單一粗粒級充填骨料的級配分析和優(yōu)化,并對金川現(xiàn)用棒磨砂的級配及棒磨砂高濃度料漿的配合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析。研究得出了金川現(xiàn)用-5mm棒磨砂級配不好且充填料漿配合比不合理是棒磨砂高濃度自流充填水泥用量大而充填質(zhì)量差的核心原因,成果為金川礦山改進(jìn)棒磨砂充填設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 基于充填骨料的堆集填隙效應(yīng),分析并建立了兩種充填骨料、三種骨料以及多種骨料的堆集密實(shí)度模型,并給出了最優(yōu)配合比模型及其求解方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明所建的模型是科學(xué)的,該模型可有效解決坑采礦山廢石與全尾砂等粗、細(xì)充填骨料的級配適應(yīng)性難題。在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了新的充填強(qiáng)度模型,模型的優(yōu)點(diǎn)是綜合考慮了骨料、水泥和水對強(qiáng)度的影響,并且有利于回歸分析�；诮鸫ǖV山充填系統(tǒng)平臺開發(fā)了下向水平分層進(jìn)路式采礦廢石-尾砂高濃度管輸充填技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高濃度、高流態(tài)、自密實(shí)與低成本充填。該項(xiàng)技術(shù)是集高濃度和膏體充填優(yōu)勢于一體,而成本低廉的礦山廢石充填新技術(shù)。 針對金川礦山充填骨料來源和現(xiàn)狀,研究得出戈壁砂破碎性相對較好,指出了采用細(xì)碎方式增大棒磨砂粒度至-8mm,改“磨”為“破”是完全可行的,為金川礦山全面推廣應(yīng)用戈壁粗骨料和采掘廢石進(jìn)行充填及大幅度降低充填成本奠定了基礎(chǔ)。 廢石和尾砂是礦山企業(yè)的大宗工業(yè)廢料且不存在來源不足問題,如何高效利用廢石和尾砂進(jìn)行充填采礦是采礦界的前沿性課題。本文研究建立的充填骨料級配模型、濃度與強(qiáng)度模型解決了粗骨料高濃度管輸充填技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)難題；開發(fā)的廢石-尾砂高濃度管輸充填新技術(shù),可為礦山實(shí)現(xiàn)廢石與全尾砂的充填、達(dá)到零排放目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)綠色采礦提供了理論和應(yīng)用技術(shù)支撐。此外,實(shí)踐證明由于采用粗粒級骨料,可大大降低充填成本,能使絕大多數(shù)礦山用得起。因此,本文研究成果有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X751
【圖文】：

漿占有體積平均0.04m3，經(jīng)計(jì)算平均有0.14m3水自然揮發(fā)掉。即按該標(biāo)準(zhǔn)配制的砂漿膠結(jié)后實(shí)際獲得的體積平均為0.86m3，充填體實(shí)驗(yàn)收縮率平均達(dá)到14%(如圖2一4)。實(shí)際充填中，礦一山對進(jìn)路頂部水必須進(jìn)行脫水，也會帶走一部分水泥。棒磨砂水泥漿膠結(jié)體凈槳層圖2一 478%棒磨砂漿與膠結(jié)體體積形成示意圖 F19.2一 4Vo]umeformationschematieoftherodmillingtailingPulPof78%coneentrationand cementedbody綜上可知，金川公司現(xiàn)用的一smm棒磨砂高濃度細(xì)砂管道自流輸送膠結(jié)充填技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)本身存在設(shè)計(jì)缺陷;①料漿配合比不合理，骨料未能有效“填滿空區(qū)”體積，導(dǎo)致料漿在沉降膠結(jié)過程中必然發(fā)生離析分層現(xiàn)象，金川礦區(qū)大量的充填體就證明了這一點(diǎn);②水泥用量大，金川充填標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)水泥用量為:310Kg/nl‘(即單32

5101520粒徑〔。)圖2一5不同粒徑戈壁砂的粒度特性曲線eharacteristi‘二 eurvesofgobieggssandinvariousgraindiameters由上可以看出，戈壁砂的破碎性相對較好，其級配指數(shù)隨粒度的變小而降低。其中一20mm粒度戈壁破碎料的級配指數(shù)n、0.77，且0.3mm以下顆粒含量不到4%，表明該粒度條件下破碎集料中粗粒級料的含量較大，不適用于直接配制可管輸充填料漿，工業(yè)中若應(yīng)用一ZOmm戈壁料，須配以一定比例的細(xì)粒級骨料(如尾砂等)。一12Inln和一IOmm粒級的細(xì)碎戈壁集料的級配指數(shù)分別為n、0.62和n、0.54，表明該粒度下集料的級配進(jìn)一步變好

FCC)或六角密集晶格點(diǎn)陣 (HexagonalClosed一PaCked，HCP)(圖3.1)。開普勒于1661年在幾何學(xué)上提出的這個(gè)猜想難倒了幾個(gè)世紀(jì)來的許多數(shù)學(xué)家。1900年著名德國數(shù)學(xué)家希爾伯特在他提出來的二十三個(gè)未解決的數(shù)學(xué)難題中，開普勒猜想是其中的第十八個(gè)。1998年美國密歇根大學(xué)數(shù)學(xué)系教授 ThomaSHaleS宣布他得到了猜想的完整證明，但他的文章在經(jīng)過四年共14位評審人的論證后，在2003年的美國數(shù)學(xué)年刊《 Anna1SofMathematicS》上卻只刊發(fā)了其中一百頁長的不完整的“完整證明”，因?yàn)檫@個(gè)證明的計(jì)算結(jié)果部分由于無法驗(yàn)證而不得發(fā)表。該教授目前正在開展一項(xiàng)名為“FlysPeck”的研究項(xiàng)目，試圖得到一個(gè)純數(shù)學(xué)的證明，而不是一個(gè)目前大家還難以接受的計(jì)算機(jī)結(jié)果的證明。盡管對于這樣一個(gè)理想的模型至今在純數(shù)學(xué)領(lǐng)域還沒有完整的證明，在材料科學(xué)領(lǐng)域，卻已有很多研究人員著眼于用一些半經(jīng)驗(yàn)半理論的數(shù)學(xué)模型來預(yù)測固體顆�；旌衔锏亩逊e密實(shí)度，比如Aim一Goff模型、FurnaS模型、T。ufar模型及Dewar模型〔5卜6，，’減〕等等。但以上模型大多是基于固體顆粒為單一粒徑的簡單假設(shè)�？蓧嚎s堆積模型 (CompreSSiblePaekingModel，簡稱CPM模型)是由法國混凝土材料科學(xué)家 DeLarrard經(jīng)過十多年系統(tǒng)研究提出來的

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