一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(xiǎn)極大增加，同時(shí)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(shí)也存在于實(shí)驗(yàn)室充填試驗(yàn)中， 使實(shí)驗(yàn)室測得的充填試塊強(qiáng)度難以真實(shí)反應(yīng)原位充填體強(qiáng)度。因此，研宄充填料漿離析對(duì) 充填體原位強(qiáng)度影響，建立充填試驗(yàn)強(qiáng)度與原位強(qiáng)度的關(guān)系，對(duì)礦山生產(chǎn)具有重要意義。
[0003]目前，針對(duì)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(píng)價(jià) 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(píng)價(jià)方法，可以完善 現(xiàn)有礦山充填試驗(yàn)方法體系，實(shí)現(xiàn)礦山充填質(zhì)量的真實(shí)評(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評(píng)價(jià)方法，包括：
[0007] 按照W個(gè)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(gè)由料漿形成的膠結(jié)體；
[0008] 在每一膠結(jié)體的S個(gè)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(jì)算實(shí)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(jì)算到的實(shí)際砂灰比與預(yù)定的砂灰比 之差的絕對(duì)值，或者絕對(duì)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(duì)應(yīng)的實(shí)際砂灰比與該膠結(jié)體對(duì)應(yīng)的預(yù)定的砂灰比之差的絕對(duì)值，或者絕 對(duì)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(píng)價(jià)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(jì)算實(shí)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(shí) 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(jì)算到的實(shí)際砂灰比與 預(yù)定的砂灰比之差的絕對(duì)值，或者絕對(duì)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(duì)應(yīng)的實(shí)際砂灰比與該膠結(jié)體對(duì)應(yīng)的預(yù)定的砂灰比之差的 絕對(duì)值，或者絕對(duì)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(gè)膠結(jié)體樣品；將該膠結(jié)體樣品計(jì)算到的實(shí)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(shí)際砂灰比K與預(yù)定的砂 灰比L之差的絕對(duì)值：e = |K_L| ;
[0025] 若W = 1，S>1，則表示在一個(gè)膠結(jié)體的多個(gè)高度位置取樣；將膠結(jié)體所有樣品計(jì) 算到的實(shí)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(jì)算到的實(shí)際砂灰比K 3與預(yù)定的砂灰比L之差的絕對(duì)值之和：e = Ki~L| +. . . +1Ks-L| ；
[0026] 若W>1，S = 1，則表示有多個(gè)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(jì)算到的實(shí)際砂灰比記為Kn~KW1，預(yù)定的砂灰比記為Li~L w;先計(jì)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(gè)膠結(jié)體，且從每一膠結(jié)體中取了多個(gè)樣品；將所有膠 結(jié)體樣品計(jì)算到的實(shí)際砂灰比記為Kn~K 1S,......, KW1~Kws，預(yù)定的砂灰比記為Li~ Lw;先計(jì)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(jì)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(jì)算出砂灰比，通過對(duì)比檢測的砂灰比與配料設(shè)計(jì)砂灰比的相差幅度可對(duì) 充填料漿的離析情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而彌補(bǔ)現(xiàn)有礦山充填試驗(yàn)方法的不足，其對(duì)充填體強(qiáng)度 規(guī)律研宄及礦山充填質(zhì)量評(píng)價(jià)與管理具有理論及現(xiàn)實(shí)意義。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)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(shí)施例，對(duì)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(dòng)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(shí)施例提供的一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評(píng)價(jià)方法的 示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的三個(gè)取樣位置高度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例，基于元素質(zhì)量守恒原理實(shí)現(xiàn)了充填體中物料組份檢測，為充填料 漿離析檢測與評(píng)價(jià)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(yàn)方法，并提出了充填料漿離析評(píng)價(jià)指標(biāo)；通過該套標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)體系可對(duì) 不同充填料漿的離析程度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。下面通過一實(shí)施例來進(jìn)行介紹。
[0034] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種礦山膠結(jié)充填料漿離析程度檢測與評(píng)價(jià)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(gè)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(gè)由料漿形成的膠結(jié)體。
[0036] 本發(fā)明實(shí)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(shí)，可以 將不同砂灰比的礦山膠結(jié)充填料漿充填一個(gè)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(gè)充填體。
[0037] 步驟12、在每一膠結(jié)體的S個(gè)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(jì)算實(shí)際砂灰比。
[0038] 本發(fā)明實(shí)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(duì)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(shí) 際砂灰比，表不為：
[0052] K = mi/n^。
[0053] 步驟13、根據(jù)實(shí)際砂灰比與預(yù)定的砂灰比來計(jì)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(jì)算到的實(shí)際砂灰比與預(yù)定的砂灰比 之差的絕對(duì)值，或者絕對(duì)值之和作為當(dāng)前充填體（即步驟11中充填對(duì)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(duì)應(yīng)的實(shí)際砂灰比與該膠結(jié)體對(duì)應(yīng)的預(yù)定的砂 灰比之差的絕對(duì)值，或者絕對(duì)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(gè)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)，