CN105938081A - 一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定方法，利用定制的有机玻璃测定装置，通过模拟实际浓度尾砂浆体的自然沉降渗透，针对不同高度沉降后尾砂测试含水率并进行粒级筛分试验，将试验数据进行整理分析，从而得到砂仓或者充填空区的尾砂粒级分布规律。该方案具有可靠性高、操作简单灵活、应用面广等特性，并满足上述背景技术中的不足，指导实际生产。本发明同时公开一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置。

Description

一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置及方法

技术领域

本发明涉及一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置及方法，尤其涉及金属矿山分级尾砂或者全尾砂充填系统砂仓以及充填空区中尾砂颗粒粒级分布规律的测定与探究。

背景技术

矿山尾砂在砂仓中的粒级分布情况及在井下采空区中粒级分布情况直接影响了充填工艺的充填效率及充填空区管理与地压控制，是整体充填工艺中的重要环节。利用泵送低浓度尾砂浆体到砂仓中或者采用充填管道水力输送时，需脱去尾砂中多余的水，达到充填造浆或者水力充填要求。一般来说，尾砂充填料渗透性能用渗透系数来表征。但尾砂浆体在自然沉降、渗透的过程后，目前普遍采用的实验室小器具测定尾砂粒级分布情况的方法难以模拟井下空区实际情况。

在砂仓和充填空区中存在的一个难题，不同粒径的尾砂颗粒在自然沉降的过程中，由于所受浮力不同，沉降速度有差异，也就造成了尾砂沉降完成之后的离析分层。在实际生产中，最上层的“细泥”级别的尾砂(全粒级尾砂尤为明显)会由于自身重力和上层砂粒的挤压作用形成一层致密的“胶泥层”，这层胶泥在某种程度上阻隔了水的渗透，这对于充填空区的脱水和砂仓造浆浓度的控制都有极为不好的影响，严重影响正常的充填作业。同时，胶泥层黏性较大，集结成团，成为砂仓定期清理的“顽疾”，利用高压水冲刷无法彻底解决，务必需要人工处理，费时费力。

原用实验室内小型量筒定性测定方法很难模拟井下空区实际情况，测定结果真实性偏低。

发明内容

本发明涉及一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置及方法，本装置根据前苏联著名水利学家卡明斯基的渗透理论，针对砂仓和充填空区中不同粒径砂粒自然离析分层等上述问题，提供一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置及方法，利用定制的有机玻璃测定装置，通过模拟实际浓度尾砂浆体的自然沉降渗透，针对不同高度沉降后尾砂测试含水率并进行粒级筛分试验，将试验数据进行整理分析，从而得到砂仓或者充填空区的尾砂粒级分布规律。该方案具有可靠性高、操作简单灵活、应用面广等特性，并满足上述背景技术中的不足，指导实际生产。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置，包括支架、渗透装置和接盛器皿，渗透装置放置在支架上，接盛器皿放置在支架底部空间内；所述渗透装置包括多个机玻璃管、渗透滤布、渗透挡板、密封挡板；各个有机玻璃管端部分别粘接固定有法兰连接盘，各有机玻璃管通过其端部粘接的法兰连接盘沿竖直方向依次密封固定连接，连接后的有机玻璃管形成用于容纳尾砂浆体的空腔；底部有机玻璃管下端粘接的法兰连接盘下方密封连接渗透挡板，且渗透滤布设置在渗透挡板与法兰连接盘之间，封闭挡板通过橡胶皮垫可拆卸密封固定在渗透挡板底部。

进一步地，相邻的所述法兰连接盘通过固定螺丝固定连接，且相邻的法兰连接盘3中间设有橡胶皮垫。

进一步地，所述渗透滤布的目数为500目以上。

进一步地，所述法兰连接盘可以替换为带有固定孔的法兰盘。

本发明同时提供一种测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置的测定方法，包括如下操作步骤：

第一步，检查所述测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置的各部件有无破损情况；

第二歩，向所述测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置内装满清水，检查是否有跑漏现象；

第三歩，根据试验要求，配制符合砂仓打砂浓度或者充填空区充填浓度的尾砂浆体，将尾砂浆体转移到所述测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置内；

第四歩，充分搅拌尾砂浆体，使其充分混合均匀后，静置观察并记录；

第五步，静置后的尾砂浆体自然沉降离析分层后，水经过渗透滤布渗透脱水从底部的渗透挡板渗出，由盛接器皿盛接，定期将渗出的水倒掉；

第六步，直至底部不再有水渗出时，自上而下逐步打开法兰连接盘，取法兰连接盘连接口处的砂粒，要求砂粒重量大于500g，称重并记录好取样处的刻度、质量、编号；将砂粒放入烘干箱充分烘干，并对应记录好各个编号的烘干质量以计算各取样点的含水率；

第七步，利用标准筛和激光粒度分析仪等设备，将烘干后的尾砂按照编号依次进行标准筛分试验，记录数据，绘制粒级组成分布曲线，对比分析，得到高度与粒级分布情况相关的尾砂粒级分布规律。

与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

本发明操作简单灵活，测定数据能够较为真实反映尾砂粒级组成分布实际情况。既可测定充填空区高浓度尾砂，也可测定砂仓低浓度打砂尾砂，测试浓度范围较广；既可测定分级尾砂，也可测定全粒级尾砂，测定尾砂类型较全面；在实验室也可以操作，工业现场也可以应用，应用性较广。

简化测定装置和操作方法，解决了目前普遍采用的实验室小器具难以模拟井下空区实际情况，测定结果偏差较大的难题，测定结果更加科学有效，精确度高，在实际应用中操作方便。

总而言之，本发明为矿山尾砂充填粒级分布规律测定提供了一种简便易行、安全可靠的装置及新方法。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图

图2是本发明的使用方法示意图

图3是本发明的法兰连接盘结构示意图

图4是本发明的渗透挡板结构示意图

图5是本发明的封闭挡板结构示意图

图6是本发明固定法兰盘结构示意图

图中：

1-空腔 2-有机玻璃管 3-法兰连接盘 4-螺丝连接孔 5-带有连接孔的法兰盘6-橡胶皮垫 7-渗透滤布 8-渗透挡板 10-封闭挡板 11-支架 12-接盛器皿 13-固定螺丝 14-尾砂浆体 15-渗出清水 16-渗透方向

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明的技术方案：

如图1、图2所示，一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置，包括支架11、渗透装置和接盛器皿12，渗透装置放置在支架11上，接盛器皿12放置在支架11底部空间内。渗透装置包括多个机玻璃管2、法兰连接盘3、橡胶皮垫6、渗透滤布7、渗透挡板8、封闭挡板10；各个有机玻璃管2端部分别粘接固定有法兰连接盘3，各有机玻璃管2通过其端部粘接的法兰连接盘3沿竖直方向依次密封固定连接，连接够的有机玻璃管2形成空腔1用于容纳尾砂浆体14。相邻的法兰连接盘3通过固定螺丝固定连接且两个法兰连接盘3中间设有橡胶皮垫6用于密封。

还可用带有固定孔的法兰盘5代替所述法兰连接盘3。

有机玻璃管2、法兰连接盘3、带有固定孔的法兰盘5、渗透挡板8与封闭挡板10均为有机玻璃制作，利用粘结剂粘连在一起可以满足试验所需强度要求。法兰连接盘3与橡胶皮垫6结构相同。

底部的有机玻璃管2，其下端粘接的法兰连接盘3下方连接有渗透挡板8，且渗透挡板8与法兰连接盘3之间设有和可替换的渗透滤布7用以渗透脱水，渗透滤布7渗透滤布目数要求500目以上，耐水腐蚀，强度较高，不易损坏。渗透滤布用橡胶皮垫按压固定在渗透挡板与法兰连接盘3之间；渗透挡板8与最下部的法兰连接盘3同样利用固定螺丝13相连接固定；封闭挡板10可通过橡胶皮垫6密封固定在渗透挡板8底部。

渗透挡板8和封闭挡板10均可放置在支架11上，支架11上部承接部位尺寸要略大于渗透挡板8与封闭挡板10，便于放置；接盛器皿12放置在支架下部空间用于接盛渗出清水15，接盛器皿12能够顺利从支架11下部支架腿之间取出，不会卡住。

本发明提供的一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定方法，包括以下步骤：

第一步，首先将矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置各部件打开，检查有无破损情况，固定螺丝需要上油防锈处理。检查完毕，重新组装。

第二歩，给测定装置内装满清水，观察是否有跑漏现象，有的话找到原因，修补至不漏为止。检查好的装置固定在靠墙的位置，利用固定绳固定牢固。

第三歩，根据试验要求，配制符合砂仓打砂浓度或者充填空区充填浓度的尾砂浆体，将尾砂浆体边搅拌防止沉底转移到测定装置中。

第四歩，充分搅拌测定装置中的尾砂浆体，使其充分混合均匀后，静置观察并记录。

第五步，静置后的尾砂浆体自然沉降离析分层后，水经过渗透脱水将从底部的渗水孔脱出，定期将渗出的水倒掉。

第六步，直至底部不再有水渗出时，自上而下逐步打开法兰连接盘，取法兰连接盘连接口处的砂粒适量(大于500g)，称重并记录好取样处的刻度，质量，编号。将砂粒放在托盘中，放入烘干箱充分烘干，称量连续两次烘干后质量不变为准。并对应记录好各个编号的烘干质量以计算各取样点的含水率。

第七步，利用标准筛和激光粒度分析仪等设备，将烘干后的尾砂按照编号依次进行标准筛分试验，记录数据，绘制粒级组成分布曲线(横坐标采用对数坐标)，对比分析，得到高度与粒级分布情况相关的尾砂粒级分布规律。

注意事项：

①为保证精确测定尾砂相关指标，在取样之前，一定要严格按照沉降渗透试验规范进行沉降渗透试验；

②试验测定结果要符合实际物理规律，严重不符时需要查找原因，排除误差后重新进行测定，保证测定结果准确可用。

本发明提供的矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置及测定方法，装置加工简易，可重复利用，方法简单高效，对矿山尾砂充填粒级分布规律进行定量测定，且具有普遍适用性，易于推广。

Claims (5)

1.一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置，其特征在于，包括支架、渗透装置和接盛器皿，渗透装置放置在支架上，接盛器皿放置在支架底部空间内；所述渗透装置包括多个机玻璃管、渗透滤布、渗透挡板、密封挡板；各个有机玻璃管端部分别粘接固定有法兰连接盘，各有机玻璃管通过其端部粘接的法兰连接盘沿竖直方向依次密封固定连接，连接后的有机玻璃管形成用于容纳尾砂浆体的空腔；底部有机玻璃管下端粘接的法兰连接盘下方密封连接渗透挡板，且渗透滤布设置在渗透挡板与法兰连接盘之间，封闭挡板通过橡胶皮垫可拆卸密封固定在渗透挡板底部。

2.如权利要求1所述的一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置，其特征在于，相邻的所述法兰连接盘通过固定螺丝固定连接，且相邻的法兰连接盘中间设有橡胶皮垫。

3.如权利要求1所述的一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置，其特征在于，所述渗透滤布的目数为500目以上。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置，其特征在于，所述法兰连接盘可以替换为带有固定孔的法兰盘。

5.如权利要求1所述的一种测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置的测定方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

第一步，检查所述测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置的各部件有无破损情况；

第二歩，向所述测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置内装满清水，检查是否有跑漏现象；

第三歩，根据试验要求，配制符合砂仓打砂浓度或者充填空区充填浓度的尾砂浆体，将尾砂浆体转移到所述测定矿山尾砂充填粒级分布规律的测定装置内；

第四歩，充分搅拌尾砂浆体，使其充分混合均匀后，静置观察并记录；

第五步，静置后的尾砂浆体自然沉降离析分层后，水经过渗透滤布渗透脱水从底部的渗透挡板渗出，由盛接器皿盛接，定期将渗出的水倒掉；

第六步，直至底部不再有水渗出时，自上而下逐步打开法兰连接盘，取法兰连接盘连接口处的砂粒，要求砂粒重量大于500g，称重并记录好取样处的刻度、质量、编号；将砂粒放入烘干箱充分烘干，并对应记录好各个编号的烘干质量以计算各取样点的含水率；

第七步，利用标准筛和激光粒度分析仪等设备，将烘干后的尾砂按照编号依次进行标准筛分试验，记录数据，绘制粒级组成分布曲线，对比分析，得到高度与粒级分布情况相关的尾砂粒级分布规律。