尾矿干堆体力学特性试验研究

发布时间：2020-11-01 13:42

　　 尾矿干堆技术及充填技术在国内外矿山的成功应用给矿山采空区处理及尾矿堆存处置带来希望。将尾矿干堆技术应用到矿山充填中,将进行处理的尾矿制备成尾矿干堆体,不仅可以解决尾矿堆积处理的问题,又可以实现尾矿采空区的充填,维护采空区稳定性,实现矿山高效连续采矿。论文以尾矿干堆体为对象进行研究,主要研究内容:(1)对充填材料的基本物理性质、级配、矿物成分等基本参数进行测试分析,为后续尾矿干堆体力学特性试验、沉降试验提供一定参考依据。(2)采用应变式直剪仪研究了尾矿干堆体散体充填料的力学性质,研究表明尾矿干堆充填料出现明显的线弹性性质;尾矿干堆充填料内摩擦角主要取决于质量浓度大小,内摩擦角随质量浓度的增加而增大,质量浓度85%～87%,内摩擦角增幅最大;粘聚力随着水泥掺量增加、质量浓度增大都是呈现上升趋势,在质量浓度为83%～85%粘聚力增幅最大。(3)根据矿山矿房实际尺寸,按照1:100比例设计试验模型,通过室内相似模拟试验研究尾矿干堆体沉降规律及影响因素。尾矿干堆体沉降量随着时间变化呈现幂函数关系,总沉降量主要取决于质量浓度,水泥掺量对总沉降量影响较小。(4)基于正交试验设计对尾矿干堆体的力学性质进行研究,通过极差分析得出尾矿干堆体抗压强度与弹性模量影响主次因素为水泥掺量养护时间质量浓度;内摩擦角主次因素为养护时间水泥掺量质量浓度,内聚力影响主次因素为水泥掺量养护时间质量浓度。抗压强度随着水泥掺量的增大而增大,随着质量浓度的升高出现下降的趋势,随着养护时间的延长而增大。弹性模量随着水泥掺量的增加不断增加,随着质量浓度越高而减小,随着养护时间的延长而不断增加。内摩擦角随着水泥掺量的增加而不断下降,随着质量浓度的增加而增大,随着养护时间的增加而呈现下降趋势。内聚力随着水泥掺量的增加而增大,随着质量浓度的增加而先减小后增大,随着养护时间的延长而增大。尾矿干堆体所用的水泥掺量少,质量浓度高,水化产物极少,无法将尾砂颗粒凝结包裹(5)通过SEM进行微观结构分析,水泥水化产物钙矾石、水化硅酸钙是形成尾矿干堆体强度的重要水化产物。钙矾石与C-S-H胶凝共同作用形成网络骨架,将尾砂中的颗粒密包裹构成致密的微观结构,从而提高固体颗粒固结效果。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD926.4
【部分图文】：

水泥本身就是颗粒均匀的粉状，通过ＸＲＤ衍射仪对水泥矿物成分进行测定，分??析的主要矿物是３Ｃａ０．Ｓｉ０２、２Ｃａ０．Ｓｉ０２、３Ｃａ０．Ａｌ２０３、４Ｃａ０．Ａｌ２０３．Ｆｅ２０３。ＸＲＤ??衍射谱如图２．２，主要矿物成分及含量见表２．８。??１６??

０?１０?２０?３０?５０?６０?７０?８０?９Ｃ??图２．１尾砂ＸＲＤ测试??表２．７尾砂主要化学成分??成分?Ｎａ２０?Ｋ２０?Ｚｎ?Ｓ?Ｃｕ?Ｐ?ＦｅＯ??含量／％?０．７２?０．６９?０．０１９?０．１７８?０．０２３?０．１９?３．０３??成分?Ｔｉ０２?ＭｎＯ?ＭｇＯ?ＣａＯ?Ａ１２０３?Ｓｉ０２?ＴＦｅ??含量／％?０．１６?０．１４?３．６２?２．５４?２．２９?７５．６?１０．８??２．５．２水泥矿物成分分析??本次实验研宄使用ＰＣ３２．５普通硅酸盐水泥，主要化学成分是Ｓｉ〇２、ＣａＯ、Ａｈ〇３??等。水泥本身就是颗粒均匀的粉状，通过ＸＲＤ衍射仪对水泥矿物成分进行测定，分??析的主要矿物是３Ｃａ０．Ｓｉ０２、２Ｃａ０．Ｓｉ０２、３Ｃａ０．Ａｌ２０３、４Ｃａ０．Ａｌ２０３．Ｆｅ２０３。ＸＲＤ??衍射谱如图２．２，主要矿物成分及含量见表２．８。??１６??

．、从上述４组剪应力－剪切位移曲线图可以得出：同一水泥参量，同一质量浓度的，??尾矿干堆充填料峰值抗剪强度随着竖向压力ｃｒ的增加而增大。随着竖向压力ｃｒ的增加，??剪切应力－剪切位移关系曲线初始线性阶段与切线斜率都变大，出现明显的线弹性性质。??尾矿干堆充填料在剪切应力比较低时，曲线呈现出线性变化关系。剪切应力达到一定值??
【参考文献】

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本文编号：2865616