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1、充旗 材 料的性 覃一、前招梦 口重对充填料的透水性及力学性质有关的粒状、粒度分布、比重和稠度密度等进行分析,对坑内采空区的充填,有人工、机械、风力和水力充填等方法。所使用的充填材料有坑内所 出废石,土砂、尾砂、风化砂、冶炼渣、煤灰和这些材料与水泥混合等不同情况。对坑内采空区进行充填的 目的,主要是为了坑道的维持,地压的控制,地表沉降的防止等方面起到效果。而效果的大小,从到目前为止的经验看,受充填速度、充填密度的影响很大。其 中以水力充填所取得的充填效果比较显著,本文以研究的结果为基础,主要对水力充填材料的性质进行论述。二、充填材料的物理性质充填材料一般都 由多种物质组成,一般对其物理性质进行
2、调查研究。本文从 实用出发,着飞粒状研究充填料的粒状,如是否带角、园的、锋锐,或呈麟片状等。粒度分布充填材料由不同大小的粒度组成,各种不同粒度是怎样混合起来的,所占比例及均等性如何。比盆充填材料的比重与用管道输送的难易、充填后的脱水有关。要测 出充填料的真比重、假比重,由此得出其空隙率。根据上述要求,将一个尾砂的物理性质的实例列入表。表矿 山 名。匕重尾砂的物理性质均等度,形状透水系数,厘米了秒状状块块自八尸勺泞佳夕门玉庄二月汀注上 尾去泽细仓河山赤金佐佐连明延。块状片状块状块状片状块状。一。一。一。一。一一表中的平均粒径是从 筛分结果、按二王衬名飞平一李这一公式计算而得。式中为各筛分试样的重
3、量,是粒度系数。均等度是经过筛分结果划出的粒度累加曲线,与在曲线上颗粒含有百分比相当为的与的粒径的卜 匕。充城材料的拥度充填材料根据含水量的不同引起其性质的显著变化,充填料颗粒间隙中如含有水分,则显示似液体的流动性如含水量减少,则充填料的粘性增加,带有塑性如含水量再减少,则经过半固体状态最后形成固体。这样性质的变化是逐步渐变的,而从界限上则划分为液体、塑性、半固体、固体的四个阶段,其三个界限分另称为液体界限、塑性界限、收缩界限。三、充填材料堆积层中的水充填料堆积层中的水,可分别为颗粒表面的吸着水,保持在颗粒间隙中的毛细管水与依据重力作用可移动的重力水等三种。其中毛细管水在 重力水脱水终了后,对
4、堆积层中的含水状态给以大的影响作用,因此必须知道毛细管的上升高度。在充填料堆积层中,如给以高于毛细管高度的水头,则水就通过间隙而流动。水的流动容易程度,即所要知道的透水性。充城料堆积层毛栩啥水的上升高度毛细管水的上升高度可根据在干燥的充填料堆积层里上升水的高度通过直接观测求得。粒度越细,毛细管水上升高度越高,而在同样粒度的充填料中,间隙率愈小,则毛细管水的上升高度愈高。充城料的透 水性充填料的透水性,用的公式,和求得,以此算出充填料的透水系数,决定于充填料的粒度、间隙率、间隙的形状与排列。“式中为水量厘米,是水 通过充曝料的面积 厘米,是透水系数 厘 米 秒,是水力梯度,是时间秒,是平均速度厘
5、米秒。一一,。,。,。 声志气邹令禽万一。,。一,。一。,。一, ,排排泳欢志志志好好不并并很不解解土土质状态态满洁洁彝廖黔藕挂挂砂砂砂砾砾砾 愿愿,替替目 耀糯赢宁 一一一一一“了一琳。、摊摊向向挂挂从,镶知“嗯,州一一一 试试教右法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法法卜卜卜卜毛,州州双压密试 毅算出出撼 我上欢利透水像教尾砂的透水性如表所示,其数值与表中土质和透水系数之间的关系对比,相当于细砂、微砂的土质状态,排水状态应列入不太好的范围内。另外,对照如图所示的粒径与排水法之间的关系可知,根据尾砂的粒度分布情况不同,靠重力排水有时将 出现困难。其次关于在透水系数与粒径
6、的关 系上,虽是 同一粒径特性的土,但由于粒状不同,却出现很不相同的透水性,例如呈园形的颗粒,其透水性就很好。 黯黯黯黯丁丁人人卜卜 汀汀 仁仁燕燕为 舞承陌陌不不不不不不不不不不不不不盆, , , , , , , , , 重重重重重重, ,日日日 又又眨眨眨眨力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力力排排排一 叭叭 哪哪舀舀驴驴属空法法 、祠祠入入入水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水压压从服服口口 冈冈目好好仪仪口口 从百牙牢粗径,图粒径 与排水法之间的关系四、充琪材料的力学性质、二一二一、。
7、二。 。二。充填料的力学性质,亚非仅指构成 充填料颗粒本身的性质,重要的是颗粒集合体的耐压力支持力和给以压力后会出现变形 下 沉这样两个问题。充填料的耐压力即强度,与剪切强度有密切关系充填料的变形与充填料的压缩性有密切关系。而此二者又不是独立的。一一,充城料的强度向充旗料上加力而崩坏时,充填料内出现滑面,业沿滑面而滑动,因而,在非固结性 的充填料内抵抗着滑动的是在充填料中 内部摩擦在起作用通常求内部摩擦广乏使用直接剪切一面剪切试验与间接剪切试验。一面剪切试验如图所示,将试样装入上 下两层的园筒形或方形容器 中,将一方沿水平牵引而 引起剪切破坏。这种试验方法虽然存在着剪切箱摩擦的影响,剪切应力方
8、向与破断方向不一致等缺点,但仍是一种比较简单,可得 出大概数值的试验方法。用此试验机试验尾去泽 矿山的尾砂,变更其含水率而求得的内摩擦角如表藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩藩月月月 迭迭入入吧吧吧吧入入入入, , , , , , ,二二二二二二 州州州州州互 习习习习习习习习习藻藻藻藻竺 二二亘亘租租舀舀 尽尽尽尽尽柔柔二二工 二二司 迷迷迷迷、灯月月图三轴压缩试验机卜彩材材少少少三轴压缩试验这是一种求得抗剪强度最好的方法。所用的试验机如图所示,用油压逐渐加周压,与此同时于垂直轴方向加压力。图是试验结果的一个实例,此图表示了对尾去泽矿山尾 砂变更周压时主应力差的曲线图。从图中看 出,
9、随周压的增加,压缩强度增大,同时明显地表现 出试样的 流动性质。下面是用试验的结果根据的假说所划的破坏包络线,求出各垂直应力下的内部摩擦角和剪切应力列人表。载一业址喇一二节幼闰冲祛侧号乙沁夕丫一干目到直卿夕祺扣尹州苗如垂死朴夕闪一一下森犷 自守一一、一、断面一图一面剪切试验机表含水率与内摩擦角、粘着力的关系姗协温以左氏口八八 八八立心自甘八, 八八退,从表中可看出,含水率增加,则出现 内摩擦角减小与粘着力有所增加的倾向。但是,前者的减小程度比后者的增加程度较显著,其结果是含水率增加就必然使抗剪强度变 弱。而且内摩擦角越小。则支持力也越小。这说明留存在充填层中的水应当尽量减少。声日叨图毛里竺溯主
10、应力差曲线图尾去泽矿山尾砂一一从表中可以着出,垂直应力高则内部摩擦角减越显著。小,这种倾向,当含有麟片状的粒子越多时就表各垂直应力下的内摩擦角与剪切应力垂直应力尾尾去泽泽内摩擦角角“剪剪剪切应力力细细仓仓内摩擦角角。剪剪剪切应力力赤赤金金内摩擦角角。“剪剪剪切应力力佐佐佐连连内摩擦角角剪剪剪切应力力明明延延内摩擦角角剪剪剪切应力力河河山山内摩擦角角“剪剪剪切应力力。公斤厘米。公斤厘米。 。公斤厘米。公斤厘米厂 下一下一。一一竺一一一卜一二竺一卜二竺一一二竺一一“一一一怪 了一卜一二竺一一卜一燮二一一三竺一一一“。一一竺一一卜少上一卜一一里匕一卜燮二一一“一一一二竺一一一止竺一一卜一型止一一二竺
11、。一止兰一一里一一一一燮二一里竺“。充城料的变形充填料受压后,在比较短的时间内即出现变形。这种变形,一部分是弹性变形,大部分是永久变形。永久变形量越少,则支撑效果 越大。为取得含永久变形量少的充填料,必须对充填料的压缩性进行研究分析。为了解充填料的压缩性,用图所示的试验装置。一般充填料的压缩率与组成充填料的粒状、粒度组成、粒子 强度、充填密度、脱水率等有关。对充填料的压缩现象进行分析以以讼一 饥二气祖祖长长二卜、一、司、”图压缩试验装置当压力很低 时,粒子自身几乎不 出现变形,但由于粒子相互间 的摩擦 而缩 小 间 隙压力逐渐加大,由于粒子互相挤压,出现很少的弹性变形,粒子表面剥离破损,粒子间
12、隙被进一步紧缩宫压力再增加,粒子 的弹性变形量与其表面 的剥离破损量也更加多。与此同时,强度低的粒子本身开始破坏,粒子间隙被进一步 压实直至强压,则走向全粒子 的破坏,粒子间隙更进二步被压实。上述分析说明了加压力与压缩率之间的关系,如图所示。尾砂却有与此相同的倾向。在充填料中含麟片状的粒子越多,则在情况下所反映出来的压缩性更表现突出。下转页一物料系统滤并含水干燥后含 水干燥机能力 干料吨 小时干燥机定额 公斤水米小时物料含油量 克吨原矿物料含煤油量 克吨原矿最高水汽系统进气干球温度途气湿球湘哪度进气干球途氢湿球坦哪弓刚风到弓区机压力、趣握合气 翌一温熨“哪况度“况度度酬米“小时米毫水枉 静六体
13、湿度“”。一。炉气系统风压毫 米水柱 静量时引一风米小二,灯且、二。、,司、。山枯、鼓风机 解七加兰札林里冰斌序溉、姗娜兰击门冲山从, 一进入冷却风量风压毫米公斤“吨恻度毫米炉气温度。塔温度士兰梦水柱”一”“风机上接页一上毯醚通乞岁 骨肠,一二一一二一一一一盛一一 力口压力拭,。, 一防止矿山灾害等观点 出发,都在致力于充填方法的改善,具体作法则多种多样。但最终要求不外是采掘后很快充填,充填速度如何加快与充填密度如何提高。因此,首先应作为采掘与充填工作的全面安排、计划,研究所采取的充填设备和为了提高充填密度对充填料的粒度分布如何考虑等,必要时要考虑强制压入充填或振动充填。此外,对如何满足充填料数量的要求,还必须考虑细粒尾砂的利用问题。在充填料的固结性问题上,还有混以水泥、炉灰或硫化铁矿的探讨等。议粉漂琐表示加压力与压 缩率之 间的 关系的模拟图结捂译 自日本矿业会志年月翅图 五近年,为使采矿效率的提高,生产安全与
