为解决矿山充填采场接顶率偏低和接顶效果较差的问题,采用响应面法,研究了在充填料浆中掺加塑性膨胀剂时,料浆质量分数、胶固粉掺量和塑性膨胀剂掺量对全尾砂胶结充填体体积变化率的影响规律;并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),分析了塑性膨胀剂对充填体的作用机理;通过现场工业试验,验证了掺塑性膨胀剂充填体的膨胀接顶效果。研究结果表明:塑性膨胀剂掺量对充填体体积变化率的影响程度最大,料浆质量分数次之,胶固粉掺量最小;不掺塑性膨胀剂的充填体在所有龄期均是沉缩的;塑性膨胀剂掺量存在一个临界值,使充填体由沉缩特性转变为膨胀特性;塑性膨胀剂可使充填体在塑性阶段产生膨胀,补偿充填体早期沉缩;膨胀变形主要发生在养护龄期3 d以内, 3 d以后趋于稳定;掺加塑性膨胀剂未改变充填体水化产物种类,但能使充填体内部生成大量的膨胀性矿物钙矾石,导致内部结构疏松而引起膨胀;现场实测值与试验实测值较吻合,不掺塑性膨胀剂的充填体体积变化率为–3.45%,塑性膨胀剂掺量为6×10–4的充填体体积变化率为3.04%。研究成果可为矿山充填接顶技术及应用提供参考。

张敏哲,王贻明,吴爱祥,等.掺塑性膨胀剂的全尾砂胶结充填体体积变化率试验研究及机理分析[J/OL].采矿与岩层控制工程学报,1-13[2024-11-21].https://doi.org/10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.2024-1058.