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以湖南某铅锌矿拟建的全尾砂胶结充填系统为研究对象,根据充填系统和充填采矿方法特点,开展全尾砂胶结充填体/分层胶结充填体强度特性实验研究。通过室内实验和理论分析,得出以下结论。(1)全尾砂胶结料浆流变特性研究。用MCR52模块化流变仪对不同质量浓度(72%、74%、76%、78%、80%)、不同灰砂比(1:4、1:8、1:12、1:16)条件下全尾砂胶结料浆进行了流变特性实验和扩展度实验,测得20组不同配比的料浆黏度、剪切应力和扩展度,以此建立流变参数的单因素和双因素非线性回归模型。结果表明:黏度、屈服应力与料浆灰砂比、质量浓度均呈二次函数关系,料浆的黏度、屈服应力随料浆质量浓度、灰砂比的增大而增大;当料浆质量浓度为76%~78%,料浆不离析、不沉淀,流动性较好,选择76%~78%料浆质量浓度作为全尾砂胶结充填料的输送浓度。(2)全尾砂胶结充填体单轴强度实验研究。对20组不同龄期(7d、14d、28d)的试块进行了单轴抗压实验,分析得出充填体强度与灰砂比遵循二次函数关系,与质量浓度、龄期均遵循S函数关系;灰砂比越大,龄期的增加对充填体强度增加显著,反之,灰砂比越小,充填体强度随质量浓度的增加越缓慢。建立了充填体强度同其灰砂比、料浆质量浓度的二元二次回归方程,回归效果较好,能够用于充填体的强度预测。当料浆质量浓度在76%~78%,灰砂比在1:4~1:8之间时,充填体料浆的流动性能最佳,充填体的28d强度能够达到1~2MPa,满足实际生产工作需求。(3)全尾砂分层胶结充填体强度实验研究。按照空场嗣后充填采矿法的充填料分层特性,选用分层层数、分层时间间隔、分层层间配比差异、分层层间倾角为影响因素,采用单因素法实验,共设计30组不同龄期的充填体单轴抗压强度实验。结果分析表明:充填体单轴抗压强度与分层层数呈幂函数关系,与分层时间间隔呈指数函数关系。分层层数和分层时间间隔的增加均有使充填体强度削弱的作用;分层层间充填料的浓度和配比的差异,同样会引起分层充填体强度降低;而层间倾角增加,则使得分层充填体的强度先增加后减小。各分层因素下的分层充填体单轴压缩破坏形式均表现出纵向劈裂破坏,但不同分层因素下的单轴压缩破坏形式又有所差异。在充填过程中,应尽量稳定充填浓度和灰砂配比,以减弱分层效应。