膠結(jié)充填材料配比試驗研究

金文法,李永輝

(1.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦, 江西德興市 334224;2.長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

膠結(jié)充填材料配比試驗研究

金文法1,李永輝2

(1.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦, 江西德興市 334224;2.長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

考慮灰砂比、粉煤灰含量、料漿濃度為充填料強(qiáng)度的主要因素,通過正交試驗方法設(shè)計試驗方案,并對試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析和線性回歸處理,提出充填體強(qiáng)度與各個影響因素之間的線性回歸方程。

膠結(jié)充填;灰砂比;粉煤灰;濃度;正交試驗

1 實驗設(shè)計

1.1 試驗材料、試驗因素

目前礦山井下充填骨料主要是尾砂、河砂、廢石等,本次試驗采用的充填骨料為某金礦尾砂。膠凝劑選用325#普通硅酸鹽水泥和某電廠磨細(xì)粉煤灰。

通過充填體強(qiáng)度影響因素的分析可知,影響膠結(jié)充填體強(qiáng)度的因素主要有料漿濃度、灰砂比、粉煤灰、養(yǎng)護(hù)時間等。本次正交試驗的目的在于考察影響膠結(jié)充填體強(qiáng)度的各因素的主次性及影響程度和規(guī)律。由于受條件限制,試驗暫不考慮井下地壓、回采作業(yè)等對充填體質(zhì)量的影響,僅從灰砂比、充填體質(zhì)量濃度、添加粉煤灰量、養(yǎng)護(hù)時間這幾個方面入手,研究影響充填體質(zhì)量的因素。因此,選取料漿濃度(A)、灰砂比(B)、粉煤灰含量(C)3個因素作為正交試驗因素。

1.2 因素水平及正交試驗設(shè)計

根據(jù)均衡實驗的原則,將各個因素水平控制在最優(yōu)范圍內(nèi),為了充分分析3個因素對尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度的影響。本次每個因素選取5個水平,分別是:灰砂比1∶4,1∶6,1∶8,1∶10,1∶15;濃度為60%,63%,67%,70%,73%;粉煤灰添加量:0%,5%,10%,15%,20%。

本次試驗采用3因素5水平正交試驗設(shè)計,見表1。

2 試驗結(jié)果

試驗一共進(jìn)行了25組,每組澆注7.07cm×7.07cm×7.07cm試塊12個,試塊在澆注模中養(yǎng)護(hù)72h,拆模后放入養(yǎng)護(hù)池內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),溫度保持在22℃±2℃。養(yǎng)護(hù)池內(nèi)經(jīng)常噴水,以維持濕度。在養(yǎng)護(hù)3,7,28,60d后,采用YSH-2型無側(cè)限壓力儀進(jìn)行單軸抗壓試驗,每次3塊。每組試塊強(qiáng)度的平均值見表2。

表1 正交試驗安排L25(53)

在此次尾砂膠結(jié)充填體的正交試驗中,設(shè)置了因變量x1,x2,x3,x4,分別表示為:料漿的灰砂比、料漿的質(zhì)量濃度、粉煤灰含量、充填體的養(yǎng)護(hù)天數(shù)。利用設(shè)計的3因素5水平正交試驗的結(jié)構(gòu)矩陣和試驗結(jié)果,求出強(qiáng)度與各個試驗因素的線性回歸方程為:

3 試驗結(jié)果分析

3.1 尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度極差分析

充填體強(qiáng)度試驗結(jié)果極差分析見表3。

通過對試塊3,7,28d單軸抗壓強(qiáng)度極差分析,由Rj的大小推知,影響充填試塊抗壓強(qiáng)各因素的重要性順序為B-A-C,即灰砂比-料漿濃度-粉煤灰含量。

表2 試塊測試數(shù)據(jù)結(jié)果L25(53)

表3 試塊單軸抗壓強(qiáng)度極差分析

3.2 尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度方差分析

單軸抗壓強(qiáng)度方差分析見表4和表5。

經(jīng)查表得FB≥FA≥FC≥F0.99(4,62)?？梢钥闯鯝、B、C影響都比較顯著,影響大小順序為B＞A＞C。與前面極差分析一致。根據(jù)F值大小可以看出,灰砂比B對充填強(qiáng)度影響相對最大,粉煤灰含量的影響相對最小。

表4 試驗強(qiáng)度方差分析

表5 試驗28d強(qiáng)度方差分析

4 結(jié) 論

(1)實驗表明,在膠結(jié)充填料中加入適量的粉煤灰可以替代部分水泥,由于粉煤灰屬于廉價材料,因此可以降低礦山充填成本。

(2)回歸分析表明,水泥含量對充填體強(qiáng)度的影響最大。

[1]饒云章,鄧 飛,趙 奎.低廉充填膠凝材料的開發(fā)與研究[J].南方冶金學(xué)院學(xué)報,1998,(8).

[2]饒云章.低廉充填膠凝材料配比試驗[J].南方冶金學(xué)院學(xué)報,1998,(3).

[3]李興尚.水砂膠結(jié)充填材料配合比的優(yōu)化研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2005.

[4]孫恒虎,黃玉誠.膠結(jié)充填技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[5]陳希孺,等.近代回歸分析-原理方法及應(yīng)用[M].安徽教育出版社,1987.

2009-08-17)

金文法(1967-),男,江西波陽人,采礦工程師,從事采礦管理工作,Email:jinwenfa@163.com。