一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及非煤礦山地下開采領(lǐng)域,尤其涉及一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢 測與評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 充填料漿離析是我國礦山充填中普遍存在的技術(shù)問題,充填料漿離析導(dǎo)致充填物 料離析分層,充填體強(qiáng)度分布不均勻,使礦石回采過程安全風(fēng)險極大增加,同時也增加了企 業(yè)充填成本。充填料漿離析不僅存在于礦山充填生產(chǎn)中,同時也存在于實驗室充填試驗中, 使實驗室測得的充填試塊強(qiáng)度難以真實反應(yīng)原位充填體強(qiáng)度。因此,研宄充填料漿離析對 充填體原位強(qiáng)度影響,建立充填試驗強(qiáng)度與原位強(qiáng)度的關(guān)系,對礦山生產(chǎn)具有重要意義。
[0003]目前,針對充填料漿離析的研宄大都局限于定性描述,而沒有定量的檢測與評價 方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評價方法,可以完善 現(xiàn)有礦山充填試驗方法體系,實現(xiàn)礦山充填質(zhì)量的真實評價與充填質(zhì)量的有效管理。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006] 一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評價方法,包括:
[0007] 按照W個預(yù)定的砂灰比制備礦山膠結(jié)充填料漿,將不同砂灰比的礦山膠結(jié)充填料 漿充填在不同的模具或采空區(qū)內(nèi),獲得W個由料漿形成的膠結(jié)體;
[0008] 在每一膠結(jié)體的S個高度位置取樣,并利用充填體中物料組份檢測方法,檢測每 一膠結(jié)體樣品中物料組份的含量,再根據(jù)物料組分含量計算實際砂灰比;
[0009] 若W = 1,則根據(jù)S的數(shù)值,將該膠結(jié)體樣品計算到的實際砂灰比與預(yù)定的砂灰比 之差的絕對值,或者絕對值之和作為當(dāng)前充填體的料漿離析度;若W>1,則根據(jù)S的數(shù)值,將 每一膠結(jié)體樣品對應(yīng)的實際砂灰比與該膠結(jié)體對應(yīng)的預(yù)定的砂灰比之差的絕對值,或者絕 對值之和作為該膠結(jié)體的料漿離析度,再將所有膠結(jié)體料漿離析度的平均值作為當(dāng)前充填 體的料漿離析度;
[0010] 將當(dāng)前充填體的料漿離析度與預(yù)定的料漿離析度范圍相比較,獲得評價結(jié)果。
[0011] 進(jìn)一步的,所述利用充填體中物料組份檢測方法,檢測每一膠結(jié)體樣品中物料組 份的含量包括:
[0012] 利用充填體中物料組份檢測方法,檢測膠結(jié)體樣品中鈣與硅的含量,進(jìn)而檢測出 尾砂,水泥所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù),其步驟如下:
[0013] 將膠結(jié)體樣品研磨并通過化學(xué)元素分析方法檢測其鈣與硅元素含量,其中,鈣百 分含量記為X,娃百分含量記為y ;
[0014] 假設(shè)尾砂中媽百分含量為an,娃百分含量為a 12;水泥中媽百分含量為a21,娃百分 含量為a22;充填試塊中尾砂質(zhì)量為Mi,水泥質(zhì)量為M2,干重為凡,則有:
[0016] 設(shè)MQ= 1,則上式變?yōu)椋?br>[0018] 求解上式,獲得:
[0020] 其中,M2/MQ,其分別為尾砂與水泥所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0021] 進(jìn)一步的,所述根據(jù)物料組分含量計算實際砂灰比包括:
[0022] 將膠結(jié)體樣品中尾砂所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)^與水泥所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)m 2的比值作為實 際砂灰比。
[0023] 進(jìn)一步的,所述若W = 1,則根據(jù)S的數(shù)值,將該膠結(jié)體樣品計算到的實際砂灰比與 預(yù)定的砂灰比之差的絕對值,或者絕對值之和作為當(dāng)前充填體的料漿離析度;若W>1,則根 據(jù)S的數(shù)值,將每一膠結(jié)體樣品對應(yīng)的實際砂灰比與該膠結(jié)體對應(yīng)的預(yù)定的砂灰比之差的 絕對值,或者絕對值之和作為該膠結(jié)體的料漿離析度,再將所有膠結(jié)體料漿離析度的平均 值作為當(dāng)前充填體的料漿離析度包括:
[0024] 若W = 1,S = 1,則表示僅有一個膠結(jié)體樣品;將該膠結(jié)體樣品計算到的實際砂灰 比記為K,預(yù)定的砂灰比記為L,則當(dāng)前充填體的料漿離析度e為實際砂灰比K與預(yù)定的砂 灰比L之差的絕對值:e = |K_L| ;
[0025] 若W = 1,S>1,則表示在一個膠結(jié)體的多個高度位置取樣;將膠結(jié)體所有樣品計 算到的實際砂灰比記為1~1^,預(yù)定的砂灰比記為L,則當(dāng)前充填體的料漿離析度e為該 膠結(jié)體所有樣品計算到的實際砂灰比K 3與預(yù)定的砂灰比L之差的絕對值之和:e = Ki~L| +. . . +1Ks-L| ;
[0026] 若W>1,S = 1,則表示有多個膠結(jié)體,且從每一膠結(jié)體中取了一樣品;將所有膠結(jié) 體樣品計算到的實際砂灰比記為Kn~KW1,預(yù)定的砂灰比記為Li~L w;先計算每一膠結(jié)體 的料楽?離析度e廣e w: e i= |K n-Li |,......,e w= | K W1_LW|,當(dāng)前充填體的料衆(zhòng)離析度 e則為所有膠結(jié)體料漿離析度的平均值:
[0027] 若W>1,S>1,則表示有多個膠結(jié)體,且從每一膠結(jié)體中取了多個樣品;將所有膠 結(jié)體樣品計算到的實際砂灰比記為Kn~K 1S,......, KW1~Kws,預(yù)定的砂灰比記為Li~ Lw;先計算每一膠結(jié)體的料衆(zhòng)離析度e 1~e w: e i= |K n-Q |+…+ 11^-1^ |,......,ew= KW1_LW|+…+ |KWS_LW|,當(dāng)前充填體的料漿離析度e則為所有膠結(jié)體料漿離析度的平均值:
[0028] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出,以元素守恒為理論基礎(chǔ),通過檢測充填 物料與原位充填體中元素含量進(jìn)而計算出充填體中不同物料組份的含量,根據(jù)原位充填體 中不同組份含量計算出砂灰比,通過對比檢測的砂灰比與配料設(shè)計砂灰比的相差幅度可對 充填料漿的離析情況進(jìn)行評價,從而彌補(bǔ)現(xiàn)有礦山充填試驗方法的不足,其對充填體強(qiáng)度 規(guī)律研宄及礦山充填質(zhì)量評價與管理具有理論及現(xiàn)實意義。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評價方法的 示意圖;
[0031] 圖2為本發(fā)明實施例提供的三個取樣位置高度示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒?發(fā)明的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例,都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] 本發(fā)明實施例,基于元素質(zhì)量守恒原理實現(xiàn)了充填體中物料組份檢測,為充填料 漿離析檢測與評價方法提供了檢測手段;在此基礎(chǔ)上,根據(jù)礦山常用砂灰比,提供了一套標(biāo) 準(zhǔn)的試驗方法,并提出了充填料漿離析評價指標(biāo);通過該套標(biāo)準(zhǔn)試驗方法及評價體系可對 不同充填料漿的離析程度進(jìn)行定量評價。下面通過一實施例來進(jìn)行介紹。
[0034] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評價方法的 示意圖;如圖1所示,其主要包括如下步驟:
[0035] 步驟11、按照W個預(yù)定的砂灰比制備礦山膠結(jié)充填料漿,將不同砂灰比的礦山膠 結(jié)充填料漿充填在不同的模具或采空區(qū)內(nèi),獲得W個由料漿形成的膠結(jié)體。
[0036] 本發(fā)明實施例中,充填體可為模具或者采空區(qū);在選擇采空區(qū)作為充填體時,可以 將不同砂灰比的礦山膠結(jié)充填料漿充填一個采空區(qū)內(nèi)的不同位置,或者將不同砂灰比的礦 山膠結(jié)充填料漿充填在不同采空區(qū)內(nèi),將這些采空區(qū)作為一個充填體。
[0037] 步驟12、在每一膠結(jié)體的S個高度位置取樣,并利用充填體中物料組份檢測方法, 檢測每一膠結(jié)體樣品中物料組份的含量,再根據(jù)物料組分含量計算實際砂灰比。
[0038] 本發(fā)明實施例中,利用充填體中物料組份檢測方法,檢測每一膠結(jié)體樣品中物料 組份的含量。其原理在于,礦山膠結(jié)充填料漿通常是由尾砂、水泥及水以一定的比例配置料 漿澆注而成,尾砂、水泥及水中Ca(鈣)、Si (硅)元素含量各不相同且相差較大,根據(jù)質(zhì)量 守恒原理,可以知道膠結(jié)體中Ca、Si元素含量是以上三種物質(zhì)各自所含Ca、Si元素含量的 線性組合,如下表所示:
[0039]
[0040] 表1檢測原理
[0041] 考慮水中Ca、Si含量甚微,且在送檢過程中,采用干重檢測,因此,忽略水中的Ca、 Si含量,忽略充填膠結(jié)體中結(jié)合水對結(jié)果的影響。
[0042] 其檢測步驟具體如下:
[0043] 將膠結(jié)體樣品研磨并通過化學(xué)元素分析方法檢測其鈣與硅元素含量,其中,鈣百 分含量記為X,娃百分含量記為y ;
[0044] 假設(shè)尾砂中媽百分含量為an,娃百分含量為a12;水泥中媽百分含量為a 21,娃百分 含量為a22;充填試塊中尾砂質(zhì)量為M i,水泥質(zhì)量為M2,干重為凡,則有:
[0046] 設(shè)MQ= 1,則上式變?yōu)椋?br>[0048] 求解上式,獲得:
[0050] 其中,11^= M M2/MQ,其分別為尾砂與水泥所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0051] 將膠結(jié)體樣品中尾砂所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)mi與水泥所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)m 2的比值作為實 際砂灰比,表不為:
[0052] K = mi/n^。
[0053] 步驟13、根據(jù)實際砂灰比與預(yù)定的砂灰比來計算當(dāng)前充填體的料漿離析度。
[0054] 若W = 1,則根據(jù)S的數(shù)值,將該膠結(jié)體樣品計算到的實際砂灰比與預(yù)定的砂灰比 之差的絕對值,或者絕對值之和作為當(dāng)前充填體(即步驟11中充填對象)的料漿離析度; 若W>1,則根據(jù)S的數(shù)值,將每一膠結(jié)體樣品對應(yīng)的實際砂灰比與該膠結(jié)體對應(yīng)的預(yù)定的砂 灰比之差的絕對值,或者絕對值之和作為該膠結(jié)體的料漿離析度,再將所有膠結(jié)體料漿離 析度的平均值作為當(dāng)前充填體的料漿離析度。
[0055] 本步驟主要考慮如下四種情況:1)僅制備一種砂灰比的礦山膠結(jié)充填料漿(即W =1),且僅從相應(yīng)的膠結(jié)體中取一個樣品(即S = 1) ;2)僅制備一種砂灰比的礦山膠結(jié)充 填料漿(即W = 1),