全尾砂胶结充填实验方案
基于胶固粉的全尾砂胶结充填试验
代
矿
业
Ｍ ０ＤＥＲＮ ＭＩ ＮＩ ＮＧ
总第５ ５ ５ 期 ２ ０ １ ５ 年 ７月 第 ７期
基 于 胶 固粉 的全 尾砂 胶 结 充 填 试 验
郭 江 龙 徐佳 林 白 金
（ １ ． 河 北省 沙河 市金地联 办铁 矿 ； ２ ． 英 国萨里 大 学）
摘 要 采 用钢厂废 弃物 、 激发剂、 早 强 剂及 分散 剂 ， 研 制 出一种 充填胶 结材 料—— 胶 固粉 ， 具
２ ． ２ 某铁 矿全尾 砂胶 结试验
全尾砂 粒 级分 布见 表 ５ 、 化 学成 分见 表 ６ 。
４５
总第 ５ ５ ５期
现代矿 业
一
２ ０ １ ５年 ７月 第 ７期
４ ０ ０目细尾砂 进行 了胶结试 验 。灰 砂 比为 １ ： ４ ， 充
填料 浆浓度 为 ５ ５ ％， 试 验试块 ３ ， ７ ， ２ ８ ｄ强 度分 别为
网筛 ； 电厂 废弃 物粉 煤灰 ， 过一 ２ ０ ０目网筛 。
图谱 见 图 １ 。
％
表 １ 矿渣、 钢渣 、 粉 煤 灰 化 学 成 分
１ ． ２ 试 验 方法
２ 试 验 结 果
２ ． １ 某金 矿全尾 砂胶 结试 验 全尾砂 粒 级分 布见 表 ２ 、 化 学成 分见 表 ３ 。 将 炼铁 （ 钢） 废弃渣 ８ ２ ％、 激 发剂 １ ５ ％、 早 强 分
有 良好 的 悬浮性 、 流动性 ， 无环境 污 染等优 点 。将其 替代 水泥 用 于 全尾 砂胶 结 充填 ， 不仅 早期 强度
可 以满足 充填 采矿 的技 术要 求 ， 后 期 强度稳 定 甚至 递增 ， 且干缩小、 成 本低 ， 抗 硫 酸 盐侵 蚀 ， 可有 效
全尾砂胶结充填实验方案
1 实验目的本次试验通过采用尾砂和水泥等作为充填骨料，测试充填试块的固结特性、强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，以此确定金鑫金矿实验采空区回采残矿要求的充填材料及其控制参数等。
2 取样本次试验根据实验目的，主要采用的试验材料为尾砂、水泥以及水等。
为了符合实际，本次试验所用尾砂从金鑫金矿现场获取，托运至实验室进行试验，可确保所得数据与矿山实际相符。
具体材料包括以下几种：（1）骨料原料：主要为选矿全尾砂。
（2）胶结材料：普通32.5水泥。
（3）水：采用自来水。
4、主要试验内容根据试验目的，确定本次试验主要内容为：1）尾砂物理力学性质及化学成分测定（1）测定金鑫金矿尾砂原料的物理力学性能，主要包括比重、容重、含水率、孔隙率、自然安息角和渗透系数等；（2）测定并分析尾砂的化学成分；（3）测定尾砂的粒级组成；（4）测定尾砂的压缩系数和压缩模量。
2）充填料配比试验（1）尾砂添加水泥后的固结特性研究，选取至少2个不同浓度和3个不同灰砂比的组方进行试验（2）根据试验结果推荐尾砂充所需的充填材料配比参数。
4、技术指标和参数试验得到以下指标和参数：（1）尾砂原料的基本物理力学参数，主要包括比重、含水率、密度、孔隙率、休止角和渗透系数等；（2）尾砂的粒级组成；（3）各组方充填料的比重、含水率等；（4）不同养护龄期（7d、28d、60d）下的各组方的充填体单轴抗压强度、弹性模量等；（5）充填体不同养护龄期（7d、28d、60d）劈裂强度，计算其内摩擦角和粘结力，并绘制莫尔应力圆。
5 试验方法和方案本实验主要是在对尾砂进行物理力学性能测定和化学成分分析的基础上，选择不同充填配比进行室内充填体试块制作，测定其养护期为7d、28d、60d充填体单轴抗压强度和典型试块的7d、28d、60d劈裂强度，绘制摩尔圆，并求解内摩擦角及粘结力。
在得到以上物理化学性质分析结果和强度试验等结果后，对其进行技术经济分析，推荐尾砂材料充填所需的充填材料配比参数。
全尾砂充填系统实施方案设计
全尾砂充填系统实施方案设计尾砂充填系统是指利用尾矿、废料等物料填充在矿山或治理场所的过程。
这种系统设计在尾矿处理和废料管理方面起着至关重要的作用。
本文将探讨全尾砂充填系统的实施方案设计，包括系统组成、操作流程、设备要求和安全措施等方面。
一、系统组成2.处理系统：包括尾砂处理设备，如破碎机、筛分机等，用于将尾砂处理成适合充填使用的颗粒物料。
3.输送系统：包括输送带、输送管道等设施，用于将处理好的尾砂输送至充填现场。
4.充填系统：包括充填设备，如充填车、充填桩等，用于将处理好的尾砂填充至设定的位置。
5.监测系统：包括设计和建设监测设施，用于实时监测尾砂充填过程产生的数据，以便及时调整和优化系统运行。
二、操作流程2.尾砂处理：将收集到的尾砂经过破碎、筛分等处理，使其达到充填使用的标准。
3.尾砂输送：将处理好的尾砂通过输送带、输送管道等设施输送至充填现场。
4.尾砂充填：使用充填设备将处理好的尾砂填充至设定位置，确保充填均匀、密实。
5.监测调整：实时监测尾砂充填过程，及时调整和优化系统运行，确保充填效果符合要求。
三、设备要求1.收集设备：包括采集设备、装载机等，用于从矿山或处理场所收集尾砂。
2.处理设备：包括破碎机、筛分机等，用于将尾砂处理成适合充填使用的颗粒物料。
3.输送设备：包括输送带、输送管道等，用于将处理好的尾砂输送至充填现场。
4.充填设备：包括充填车、充填桩等，用于将处理好的尾砂填充至设定位置。
5.监测设备：包括监测仪器、传感器等，用于实时监测尾砂充填过程产生的数据。
四、安全措施1.培训和教育：对操作人员进行培训和教育，提高其对系统操作流程和安全措施的认识和理解。
2.安全防护：对系统设备和设施进行定期检查和维护，确保其运行安全可靠。
3.应急预案：建立完善的应急预案，对可能出现的突发情况进行预防和应对，保障系统运行的连续性和稳定性。
综上所述，全尾砂充填系统的设计和实施方案应包括系统组成、操作流程、设备要求和安全措施等方面的考虑。
全尾砂胶结充填系统建设和工业实验
作者简介 ｔ 张兆辉（ １ ９ ７ １ 一） ， 男， 工程 师， 主要 从 事 矿 山管 理 。
２ ０ １ ３年 第 ３期
张 兆辉 等 ： 全尾 砂 胶 结 充 填 系统 建设 和 工 业 实验
４ ７
填体 强 度 要 求 较 低， 其强 度范 围为 ０ ．５ ３～ ０ ． ７ ２ ＭＰ ａ ， 暴露 面积较大 时 ， 充 填 体 强 度 要 求 相 对
任 公 司合 作 ， 共 同开展 石湖矿 业有 限公 司 １ ０ １采
区 中厚 矿体 开 采 综 合 技 术 研 究 。经 过 研 究 实 验 在 充填 工 艺 等 方 面 取 得 重 大 突 破 ， 试 验 主 要 技 术 经 济 指标 达 到或 超 过 国 内外 先 进 水 平 。该 技 术 在 石 湖金矿 １ ０ １采 区推 广 应 用 ， 取 得 了 良好 的 经 济 效 益、 社 会 效 益 和环 境 效 益 。
２ 采 矿 方 法 的 确 定
根据 １ ８ ０ ｍ 中段 中 厚 矿 体 的地 质 概 况 及 开 采 技术条件 ， 结合矿山现状 ， 提 出 了 以 下 三 种 采 矿 方 法方案 ： 无 矿 柱 上 向水 平 分 层 全 尾 砂 胶 结 充 填 连 续采 矿 法 、 留矿 法 嗣 后 充 填 与 上 向 分 层 充 填 联 合 采 矿法 、 分 段 中 深 孔 嗣 后 充 填 与 上 向分 层 充 填 联
较高 ， 在０ ． ９ ２ ～１ ． ３ ９ ＭＰ ａ之 间 。石 湖 金 矿 １ ０ １采 区采 用 的上 向水 平 分 层 充 填 法 开 采 ， 暴 露 面 积 有
矿 山 的具 体 情 况 而 专 门设 计 建 造 的 ， 其 工 艺 特 点
是 国 内独 一 无 二 的 。
冶金矿山尾矿胶结充填试验
附录A 充填实验(规范性附录)由于矿山地质条件及充填尾矿的性质不同，充填系统设计时需进行尾矿比重测定、颗粒粒径分析、尾矿添加絮凝剂沉降浓缩实验、胶结充填料塌落度实验、充填料浆流变特性实验、充填料浆固结强度实验。
A.1比重测定充填物料或尾矿砂的比重测定依据GB/T50123，采用比重瓶法测量。
首先对矿样进行烘干，称出100g 矿样放入比重瓶中，加入蒸馏水中渗泡到饱和状态，并对比重瓶进行煮沸或抽真空排气，采用置换法测出100g 砂样体积，为了提高准确性，消除随机因素的影响，同时进行三个样实验，采用三个样实验平均值。
实验时，室温t =16.7℃，蒸馏水比重w γ=0.9988。
矿砂比重按式（A.1）计算：12431M M M M w S ---=γγ.........................................（A.1）式中：M 1—瓶重，单位为克（g ）；M 2—（瓶+砂），单位为克（g ）；M 3—（瓶+砂+水），单位为克（g ）；M 4—（瓶+水），单位为克（g ）。
A.2颗粒粒径分析充填物料或尾矿颗粒组成测定。
将矿样烘干研磨，大于0.074mm 颗粒采用筛分法分级，小于0.074mm 的细颗粒采用沉降法、离心颗分仪、激光粒度仪或光电衍射式颗分仪进行分析（细颗粒各种方法测定结果可能有一定差别），根据测试结果，绘制出粒度级配曲线。
A.3絮凝剂选择与沉降浓缩实验A.3.1絮凝剂优化选择选择絮凝剂应通过沉降实验完成，采用1000mL 量筒分三步进行:a ）絮凝剂优选实验。
按10g/t 添加不同种类絮凝剂，观察絮凝沉降速度，测量上部澄清水含固量（小于300ppm ），经过比对后优选出使尾矿浆沉降速度快、澄清水含固量低的絮凝剂。
b ）絮凝剂添加量实验。
分子量10万以上的絮凝剂价格较高，在尾矿浆浓度为20%时，按6g/t 、8g/t 、10g/t 、12g/t 、15g/t 等添加絮凝剂，随絮凝剂添加量增加，测定沉降时间，观察沉降效果。
武山铜矿全尾砂胶结充填环管试验
2019年第5期新疆有色金属1引言武山铜矿自90年后采用分层进路水沙充填采矿法，不添加胶结材料，在南矿带W4、W5进行下向胶结充填试验，充填浓度达到了68%左右。
目前武山铜矿的分级尾砂充填系统升级改造为全尾砂膏体充填系统，必须进行前期基础试验研究。
尤其，全尾砂作为骨料的充填性能、全尾砂胶结充填参数、全尾砂浆絮凝沉降参数、全尾砂膏体的流动性能等研究内容是全尾砂膏体充填技术的关键，必须以试验为基础，结合理论分析，得出科学合理的研究结论。
本次环管试验的目的是测试试料浆在管径为50mm 、在不同流速情况下，得出直管段的压力损失，进一步分析研究武山铜矿全尾砂膏体输送性能。
为后续的膏体充填的参数选取奠定扎实的基础。
2环管试验2.1试验材料充填材料配比试验的目的是测定不同配比组合水泥、尾砂胶结试块的固结特性、强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，据此确定适合武山铜矿采矿工艺要求的充填材料最优配比。
经现场调研确定充填试验材料为：骨料为武山铜矿全尾砂、胶凝材料为市场上购买的商业复合32.5硅酸盐水泥、水为普通自来水。
2.2试验系统试验借助青岛乾坤兴工贸有限公司建设安装的充填环管试验系统。
该系统的机械部分主要是由骨料提升机、集成配料仓、骨料称重系统、皮带运输机、皮带上料机、粉料仓、螺旋上料机、水箱、搅拌机、材料输送泵和环管组成。
系统根据配料设置—骨料依次卸入计量斗中，累积计量，计量好后启动皮带运输机，再启动斜式平皮带上料机，将计量好的骨料提升到搅拌仓内；粉料计量斗中计量好的粉料由螺旋输送机送往搅拌仓中，将计量好的水由水泵送入搅拌仓；然后开启搅拌机进行搅拌，将搅拌好的料浆(流体介质)卸入下面的输送泵料斗中，由输送泵将料浆输送到环管系统管道中(管道为ND100mm)。
通过安装在管路中的温度计、压力计、流量计测出相应的试验数据，计算机将实时测量数据处理并存储，通过分析软件进行数据分析。
2.3试验过程环管试验泵送过程主要对直管段进行压力测试，通过调整不同泵送频次改变流量，进而改变料浆在管道的流速，通过测试数据进行分析得到拟合方程，从而得到不同料浆的屈服应力及粘度。
某铁矿全尾砂胶结充填试验研究
某铁矿全尾砂胶结充填试验研究李欣;郭利杰;许文远【摘要】安徽某铁矿是2008年组建的一座大型铁矿山,设计采选能力450万t/a,主要采用阶段空场嗣后充填采矿法,每年产生尾砂255.5万t.本文从全尾砂充填料的物理化学性能入手,对充填料浆的黏稠度、坍落度和充填试块单轴抗压强度等进行试验,获得了充填材料的配比与其流变性能和抗压强度的关系,有效评价了尾砂特性对充填体质量的影响,为矿山尾砂作为充填材料用于井下充填的可行性提供了理论依据.%Anhui iron mine is a large iron mine ,and was founded in 2008 ,the design of mining capacity 4.5 million t/a ,the main stage of open stope filling mining method ,annual production 2 .555 million tons oftailings .This article from the physical and chemical properties of full tailings filling of the filling slurry viscosity ,slump and filling test uniaxial compressive strength ,the relationship between the ratio of filling material and its rheological properties and compressive strength are obtained .The influence of characteristics of effective evaluation of tailings fill quality ,for mine tailings as filling material for the feasibility and provides a theoretical basis for underground filling .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2018(027)0z1【总页数】5页(P211-215)【关键词】全尾砂;胶结充填;流变特性;抗压强度【作者】李欣;郭利杰;许文远【作者单位】北京矿冶科技集团有限公司国家金属矿绿色开采国际联合研究中心 ,北京102628;北京矿冶科技集团有限公司国家金属矿绿色开采国际联合研究中心 ,北京102628;北京矿冶科技集团有限公司国家金属矿绿色开采国际联合研究中心 ,北京102628【正文语种】中文【中图分类】TD853.34安徽某铁矿是2008年组建的一座大型铁矿山，设计采选能力450万t/a，矿体厚大，矿石价值较高，平均品位为31%。
某矿山全尾砂高浓度充填强度及流变性能试验研究
2023年 7月上 世界有色金属223某矿山全尾砂高浓度充填强度及流变性能试验研究姜培根（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远 ２６５４００）摘 要：某矿山目前采用分级粗尾砂胶结充填工艺。
选厂浮选全尾砂泵送至充填站，经一段分级脱泥粗尾砂自流至砂仓中，形成饱和尾砂，细尾砂泵送至尾矿库。
针对分级粗尾砂充填泌水率较大，凝固时间长，强度低等问题。
开展了该矿山全尾砂高浓度充填配比试验，研究内容主要包括某矿山全尾砂及胶结料物化性质检测，充填体抗压强度及充填料浆流变性能检测。
研究结果表明，全尾砂作为充填骨料具有良好的充填效果，满足矿山生产需要。
充填料浆流变曲线符合Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ（Ｈ－Ｂ）流变模型。
根据试验结果，推荐适合矿山全尾砂充填配比方案。
关键词：高浓度充填；全尾砂；充填体强度；流变性能中图分类号：ＴＤ８２３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１３－０２２３－３Experimental study on high concentration filling strength and rheological property of total tailings in a mineJIANG Pei-gen（Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｉｎｇ （Ｌｉｎｇｌｏｎｇ） Ｃｏ．， ＬＴＤ．， Ｚｈａｏｙｕａｎ ２６５４００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａ ｍｉｎｅ ｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ａｒｅ ｐｕｍｐｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｌｏｗ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｎｄ ｓｉｌｏ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ ｔｏ ｆｏｒｍ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｔａｉｌｉｎｇｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｒｅ ｐｕｍｐｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｂｌｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ， ｌｏｎｇ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｉｌｌｉｎｇ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ａ ｍｉｎｅ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂａｃｋｆｉｌｌ ａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｌｕｒｒｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｌｕｒｒｙ ｃｏｎｆｏｒｍｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ（Ｈ－Ｂ） ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｓｃｈｅｍｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｔａｉｌｉｎｇ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ．Keywords: Ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ； ｗｈｏｌｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ； Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｉｅｓ； Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期：２０２３－０４作者简介：姜培根，男，生于１９７０年，汉族，山东招远人，高级政工师，本科，研究方向：采矿工程。
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1 实验目的
本次试验通过采用尾砂和水泥等作为充填骨料，测试充填试块的固结特性、强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，以此确定金鑫金矿实验采空区回采残矿要求的充填材料及其控制参数等。
2 取样
本次试验根据实验目的，主要采用的试验材料为尾砂、水泥以及水等。
为了符合实际，本次试验所用尾砂从金鑫金矿现场获取，托运至实验室进行试验，可确保所得数据与矿山实际相符。
具体材料包括以下几种：
（1）骨料原料：主要为选矿全尾砂。
（2）胶结材料：普通32.5水泥。
（3）水：采用自来水。
4、主要试验内容
根据试验目的，确定本次试验主要内容为：
1）尾砂物理力学性质及化学成分测定
（1）测定金鑫金矿尾砂原料的物理力学性能，主要包括比重、容重、含水率、孔隙率、自然安息角和渗透系数等；
（2）测定并分析尾砂的化学成分；
（3）测定尾砂的粒级组成；
（4）测定尾砂的压缩系数和压缩模量。
2）充填料配比试验
（1）尾砂添加水泥后的固结特性研究，选取至少2个不同浓度和3个不同灰砂比的组方进行试验
（2）根据试验结果推荐尾砂充所需的充填材料配比参数。
4、技术指标和参数
试验得到以下指标和参数：
（1）尾砂原料的基本物理力学参数，主要包括比重、含水率、密度、孔隙率、休止角和渗透系数等；
（2）尾砂的粒级组成；
（3）各组方充填料的比重、含水率等；
（4）不同养护龄期（7d、28d、60d）下的各组方的充填体单轴抗压强度、弹性模量等；
（5）充填体不同养护龄期（7d、28d、60d）劈裂强度，计算其内摩擦角和粘结力，并绘制莫尔应力圆。
5 试验方法和方案
本实验主要是在对尾砂进行物理力学性能测定和化学成分分析的基础上，选择不同充填配比进行室内充填体试块制作，测定其养护期为7d、28d、60d充填体单轴抗压强度和典型试块的7d、28d、60d劈裂强度，绘制摩尔圆，并求解内摩擦角及粘结力。
在得到以上物理化学性质分析结果和强度试验等结果后，对其进行技术经济分析，推荐尾砂材料充填所需的充填材料配比参数。
5.1物理力学性质测试方法
（1）用比重瓶法测试比重；
（2）采用小型相对密度仪测定容重；
（3）依（1）、（2）结果计算孔隙率；
（4）采用三联式固结仪测定固结（压缩）性；
（5）用卡敏斯基管测定渗透系数；
（6）采用粗筛和比重分析联合测定物料级配。
（7）采用D=20cm的圆盘休止角仪测定干状样品和水下样品两种状态下的休止角。
5.2化学成分测定方法
金鑫金矿尾砂化学成分主要测定________等。
5.3充填料室内配比试验
本试验中心内容是充填材料的强度试验，为保证试验工作有序、顺利进行，特制定如下试验计划：
1）试验仪器及器材
（1）试模：；
（2）天平：；
（3）量杯及量筒：500mL、1000mL各两只，50mL一只20mL一只；
（4）温湿度表：直接读数温湿度表一只；
（5）RMT-150C岩石力学测试系统：
（6）养护箱；
（7）除湿机。
2）试验配比
针对金鑫金矿的实际，本次试验采用尾砂作为充填骨料，用W表示，W组代表水泥跟尾砂的组合。
试验之前特制定实验配比安排表，如表8-1。
根据安排，每组配比至少做两种配比，每种配比至少安排两种浓度。
需要注意的是，实验最终结果表并不全与实验配比安排表匹配，主要是在实验过程中，根据具体的浆体流动情况，筛除了不符合管道输送的浓度，选择了合理的充填浓度。
表8-1试验配比安排
编号配比质量浓度/% 抗压劈裂块数备注制作日期
3）试样制作、养护过程(过程拍照)
（1）实验准备工作
根据实验计划，将所需的水泥、尾砂、水准备好，将电子称各种实验器材调试到最佳状态。
（2）模具准备
试块制作采用XXX标准试模，为便于拆模，事先在模具内涂抹一层润滑油
或机油(出图)。
（3）物料计量
根据配比要求称量充填物料，水泥、添加剂用小量程电子天平称量，尾砂等用大量程电子称称量，水用量杯及量筒计量(出图)。
（4）制浆
将称量好的充填物料（水泥、尾砂）倒入混合容器，充分搅拌均匀(出图)，根据质量浓度要求，将所需的水倒入已混合均匀的充填物料中，强力搅拌形成均匀充填料浆。
（5）试块制作
按照每组试验试块数要求，将搅拌好的料浆注入XXXX标准试模。
为保证试块浇注过程中，料浆不发生沉淀，采用边搅拌、边注模的试块浇注方式。
为消除试块中的气泡，在浇注过程中边浇注，边捣固(出图)。
（6）试块刮平与脱模
模具浇注满后，让其自然沉降，待初凝后（根据配比不同，所需时间可能0.5d~1d），将试块刮平，试块初步自立后（根据配比不同，所需时间可能1~2d），进行脱模处理(出图)。
（7）试块整理
将试块编号，整理好模具，以便进行下一组试验(出图)。
（8）养护
脱模后的试块在养护箱内进行养护，养护箱温度20℃、湿度90%。
如果天气温度较大，试验室内还需要配置除湿机。
4）强度测试
试块养护达到规定龄期（3d、7d、28d）后，测定其单轴抗压强度和劈裂强度，绘制摩尔圆，求解内摩擦角及粘结力。
（1）单轴抗压强度试验
受检试件的抗压强度采用轴心受压形式。
利用RMT-150C岩石力学测试系统测定其单轴抗压强度(出图)。
每龄期强度测试四块，然后将得到的四个试场强度值取其平均值,作为该龄期充填体的单轴抗压强度值。
（2）劈裂强度试验(查阅圆柱体试件的试验方案及计算公式)
受检试件的劈裂强度采用钢丝轴心受压形式，如图所示。
利用RMT-150C
岩石力学测试系统测定劈裂强度(出图)。
每龄期强度测试四块，然后将得到的四个试场强度值取其平均值,作为该龄期充填体的单轴抗压强度值。
计算公式为：5）摩尔圆与内摩擦角及粘结力
为了应用的方便，人们依据材料强度的试验数据，对摩尔强度包络线进行各种数学处理。
大多数岩石力学工作者认为，在应力不大的情况下，采用直线型的摩尔强度曲线是可行的。
5.4 主要充填料物化性能测定
充填材料的物理力学性能及化学成份不仅对充填参数，如充填体强度、渗滤水性能、胶凝成份离析等，有重要影响，而且若其中存在有害成份，污染井下环境，则不能用作充填料，因此准确测定主要充填料物理力学性能和化学成份及其含量，并据此对充填料做出定性分析，是本研究的首要基础工作。
其主要物理力学性质测定结果列于表(出表)，压缩系数与压缩模量汇总于表(出表)，沉降度（包括不同压力下的单位沉降量和孔隙比）测定结果绘于(出图)，其休止角见表(出表)，粒级组成及其组成曲线分别见表(出表)和图(出图)。
5.5 充填料充填性能初步评价
5.5.1 充填力学性能试验
本试验的目的是确定水泥与尾砂在不同配比条件下作为充填材料的固结特性、强度性能指标，以此确定金鑫金矿最佳的充填材料及配比，并为充填系统设计提供依据。
5.5.2 抗压强度
根据制定的试验方案，在室内制作试块并测定其相应龄期的单轴抗压强度值，结果汇总于表(出表)，表中同时给出了弹性模量和屈服强度值。
典型试块的应力—应变曲线绘于图(出图)。
分析试验过程及各图表数据可以得出如下结论：5.2.3 劈裂强度
在测定不同配比试块单轴抗压强度的同时，测定了各组试块的劈裂强度(出表)。
典型试块的力——应变曲线绘于图(出图)。
分析试验过程及各图表数据可以得出如下结论：
注: 何为休止角
粉体的流动性无法用单一的特性值来表达，常用休止角（angle of repose）表示。
休止角是指粉体堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大角。
休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为θ≤30度时流动性好，θ≤40度时可以满足生产过程中的流动性需求。
粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异及正常操作影响较大。
休止角是指在重力场中，粉料堆积体的自由表面处于平衡的极限状态时自由表面与水平面之间的角度。
测定休止角的方法有两种：注入法及排出法。
注入法：将粉体从漏斗上方慢慢加入，从漏斗底部漏出的物料在水平面上形成圆锥状堆积体的倾斜角。
排出法：将粉体加入到圆筒容器内，使圆筒底面保持水平，当粉体从简底的中心孔流出，在筒内形成的逆圆锥状残留粉体堆积体的倾斜角。
这两种倾斜角都是休止角，有时也采用倾斜法；在绕水平轴慢速回转的圆筒容器内加入占其容积的1/2～1/3的粉体，当粉体的表面产生滑动时，测定其表面的倾斜角。