沈慧明，吳愛祥， 姜立春，王貽明， 焦華喆，劉曉輝(.北京科技大學(xué) 金屬礦山高效開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，00083；.華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，廣東 廣州，50640)

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全尾砂膏體小型圓柱塌落度檢測(cè)

沈慧明1，吳愛祥1， 姜立春2，王貽明1， 焦華喆1，劉曉輝1
(1.北京科技大學(xué) 金屬礦山高效開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083；2.華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，廣東 廣州，510640)

摘要：探索礦山尾砂充填領(lǐng)域塌落度實(shí)驗(yàn)的小型化，研究直徑和高度均為7.5Cm小型圓柱塌落度法的準(zhǔn)確性和適用范圍?；诟囿w流變學(xué)原理，對(duì)物料塌落進(jìn)行力學(xué)分析，建立屈服應(yīng)力與塌落度關(guān)系模型，然后利用流變檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)塌落度結(jié)果的精度進(jìn)行驗(yàn)證，確定圓柱法的適用范圍。研究結(jié)果表明：小型圓柱法檢測(cè)結(jié)果精度比標(biāo)準(zhǔn)錐桶法的精度高3.84%；泵送膏體標(biāo)準(zhǔn)塌落度15～20Cm對(duì)應(yīng)小型塌落度1.5～2.3Cm，自流輸送料漿標(biāo)準(zhǔn)塌落度23～27Cm對(duì)應(yīng)小型塌落度2.9～3.6Cm；該圓柱法的適用范圍為料漿的骨料最大粒徑不大于3 mm，塌落度不小于7.5 mm。小型圓柱法可作為細(xì)粒級(jí)膏體塌落度實(shí)驗(yàn)的一種新方法。

關(guān)鍵詞：全尾砂膏體；小型圓柱；塌落度檢測(cè)；屈服應(yīng)力

繼 2008 年山西新塔礦業(yè)尾礦庫(kù)潰壩、2010 年福建紫金礦業(yè)尾礦庫(kù)泄漏兩大事故發(fā)生之后[1]，全社會(huì)巨大的安全、環(huán)保壓力要求對(duì)尾礦的處理更加嚴(yán)格。因此，2012年國(guó)家安監(jiān)總局等五部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)尾礦庫(kù)監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》(安監(jiān)總管一〔2012〕32號(hào))的通知，明文規(guī)定：“嚴(yán)格安全許可制度，新建金屬非金屬地下礦山必須對(duì)能否采用充填采礦法進(jìn)行論證并優(yōu)先推行充填采礦法……”[2]。隨著該政策的出臺(tái)，各大新建礦山紛紛采用充填法開采，對(duì)于尾砂充填技術(shù)理論研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用成為了目前的研究熱點(diǎn)[3?4]。在設(shè)計(jì)研究過(guò)程中，膏體料漿的流動(dòng)性能是充填系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，是管道輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。一般認(rèn)為屈服應(yīng)力為100～250 Pa，塌落度為15～27Cm時(shí)，料漿表現(xiàn)為膏體的特性[5]。在所有流動(dòng)性檢測(cè)方法中塌落度法操作最簡(jiǎn)單，且具有較強(qiáng)的感觀效應(yīng)，易為研究人員所接受，因此應(yīng)用廣泛。標(biāo)準(zhǔn)塌落度法是在混凝土理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，用于檢測(cè)具有石子等粗粒度集料漿體的流動(dòng)性，為避免檢測(cè)結(jié)果的尺寸效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)塌落度儀尺寸較大。而尾礦充填的骨料粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土。根據(jù)吳愛祥等[6]的研究，金屬礦山充填工藝根據(jù)粒度分可分為粗粒級(jí)充填和細(xì)粒級(jí)充填。尤其對(duì)于細(xì)粒級(jí)充填，其骨料最大粒度一般不超過(guò)5mm。此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)塌落度儀較大的尺寸就降低了其應(yīng)用的方便性和可操作性。因此針對(duì)細(xì)粒級(jí)充填，研究人員均希望尋求一種更小型化的細(xì)顆粒漿體流動(dòng)性能檢測(cè)方法和裝備。本文作者基于非牛頓流變力學(xué)理論，對(duì)塌落物料進(jìn)行力學(xué)分析，建立屈服應(yīng)力計(jì)算方法，提出高度為7.5Cm、 直徑為 7.5Cm的小直徑圓柱塌落度法，利用流變儀驗(yàn)證檢測(cè)精度，規(guī)范圓柱法的應(yīng)用范圍。

1基于塌落特性的屈服應(yīng)力分析

把漿體物料充滿上下開口的錐型或柱型圓桶，當(dāng)桶提起后物料因自重向下塌落，塌落后物料的最高點(diǎn)高度與初始高度之差稱為塌落度。塌落度法用以檢測(cè)漿體物料的和易性、流動(dòng)性。當(dāng)圓桶提起后，物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定于內(nèi)力和外力2個(gè)方面：外力為物料的重力，內(nèi)力為物料自身的黏度。塌落漿體力學(xué)模型如圖1所示。在重力的作用下，物料向下和側(cè)向流動(dòng)；漿體的屈服應(yīng)力抵抗?jié){體向下流動(dòng)，漿體的黏度抵抗?jié){體向側(cè)向流動(dòng)[7]。

高質(zhì)量分?jǐn)?shù)全尾砂漿表現(xiàn)為具有屈服應(yīng)力的剪切稀化漿體，尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的微小變化可造成屈服應(yīng)力的顯著變化。塌落度受屈服應(yīng)力和物料密度的雙重影響，決定于全尾砂的化學(xué)性質(zhì)、相對(duì)密度、粒度分布。如果塌落度能夠與屈服應(yīng)力建立聯(lián)系，則該方法顯然是一種簡(jiǎn)易的屈服應(yīng)力檢測(cè)方法。

圖1　塌落漿體力學(xué)模型Fig.1　Mechanical model of slumping material

1.1圓錐型標(biāo)準(zhǔn)塌落度物料受力分析

對(duì)物料在塌落過(guò)程中的受力進(jìn)行分析，錐型塌落度檢測(cè)原理示意圖如圖 2所示。當(dāng)塌落度儀提起后，物料在剪切應(yīng)力下發(fā)生變形流動(dòng)，直到剪切應(yīng)力低于屈服應(yīng)力，料漿停止流動(dòng)。在屈服區(qū)域上方，垂直方向應(yīng)力低于屈服應(yīng)力，因此該區(qū)物料保持未屈服狀態(tài)。在塌落過(guò)程中，假設(shè)屈服物料與未屈服物料之間的分界是一個(gè)水平面，且該水平面在物料塌落的過(guò)程中向下運(yùn)動(dòng)[8]。因此，最終塌落高度由未屈服高度(h0)和已屈服高度(h1)組成。

圖2錐型塌落度檢測(cè)原理示意圖Fig.2Schematic diagram ofCone slump test

1.1.1未屈服高度與屈服應(yīng)力

由于自重產(chǎn)生的垂直方向應(yīng)力是作用在物料上的唯一外力。因此，某一高度 z 處物料所受的力由其上部物料的重力產(chǎn)生，其計(jì)算方法如下：

式中：H為未變形物料的初始高度，m；ρ為物料密度，t/m3；g為重力加速度，m/s2；RH為塌落度儀底部半徑，m；R0為塌落度儀上部半徑，m；z為塌落范圍的某一高度，m；p為某一高度z處物料所受的壓力，Pa。

假設(shè)物料為彈性體，因此當(dāng)壓力 p 以垂直方向作用于物料上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生值為 p/2 的最大剪切應(yīng)力[9]。結(jié)果通過(guò)量綱一化表征，從而使得不同高度和直徑的塌落度筒和不同屈服應(yīng)力物料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)歸一化。

塌落過(guò)程中的未屈服高度受屈服應(yīng)力的影響，因此式(2)可轉(zhuǎn)化成式(3)：

1.1.2已屈服高度

對(duì)于已屈服區(qū)域，物料形狀可以被分解為塌落前厚度 dz、半徑 rz；塌落后厚度 dz1、半徑 rz1，儀器提升前后漿體厚度對(duì)比如圖3所示[10]。

圖3　儀器提升前后漿體厚度對(duì)比Fig.3　Slurry layer thicknessComparison before and after liftingCone

對(duì)于不可壓縮流體，微元體積保持不變。因此，dz1與dz的關(guān)系如下：

只有當(dāng)流動(dòng)截面上部物料提供的應(yīng)力低于屈服應(yīng)力時(shí)，物料才停止流動(dòng)。因此，應(yīng)力和截面直徑的乘積與上部物料的重力相等：

高度 h1可以通過(guò)求對(duì) dz1在屈服區(qū)域的積分進(jìn)行計(jì)算：

將式(3)～(5)代入式(6)得：

1.1.3屈服應(yīng)力與塌落度關(guān)系

塌落度(量綱一的量)表達(dá)式為

將式(7)代入式(8)，形成塌落度(量綱一的量)與屈服應(yīng)力(量綱一的量)之間的關(guān)系表達(dá)式：

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)塌落度儀，塌落圓錐底部半徑 RH=10Cm，頂部半徑 R0=5Cm，因此式(9)中 α=1，式(7)和式(9)可簡(jiǎn)化為

1.2圓筒型標(biāo)準(zhǔn)塌落度物料受力分析

對(duì)于圓柱型塌落物料的力學(xué)分析，見文獻(xiàn)[11]，結(jié)果認(rèn)為：

由式(10)和式(11)可知：漿體的屈服應(yīng)力可由塌落度和未屈服高度確定，如圖4所示。

圖4圓柱塌落度檢測(cè)原理示意圖[11]Fig.4Schematic diagram ofCylinder slump test

22種塌落度檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)

基于前述 2種塌落度檢測(cè)方法和理論分析結(jié)果，對(duì)新疆某銅尾礦全尾砂膏體流動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)，建立2 種塌落度之間的定量關(guān)系。利用槳式流變儀檢測(cè)結(jié)果作為基準(zhǔn)值，驗(yàn)證2種塌落度法的精度。

2.1實(shí)驗(yàn)材料

某黃銅礦尾砂密度為 2.662 t/m3。松散密度為1.190 t/m3。其中：粒徑＜74 μm 顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.32%，粒徑＜45 μm顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.1%。d30=21.3 μm，d60=71.6 μm，Cu=18.36，Cc=1.62，粒度較細(xì)，如圖5所示。d30為過(guò)篩質(zhì)量占 30%的粒徑；d60為過(guò)篩質(zhì)量占60%的粒徑；Cu為不均勻系數(shù)；Cc為曲率系數(shù)。

圖5　某銅礦全尾砂粒度分布曲線Fig.5　Particle distribution profile of aCopper mine tailings

2.2實(shí)驗(yàn)方案

2.2.1漿體質(zhì)量分?jǐn)?shù)

配制全尾砂漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71%～76%，漿體密度為1.796～1.880 t/m3。

2.2.2實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)器具選用2種塌落度裝置和槳式流變儀進(jìn)行檢測(cè)。具體如下：

1)標(biāo)準(zhǔn)錐型塌落度儀，高度為30Cm，上口直徑為10Cm，底部直徑為20Cm；

2)小型圓柱型塌落度儀，高度為7.5Cm，直徑為7.5Cm；

3)槳式流變儀(Brookfield R/S+)，轉(zhuǎn)子直徑為2Cm，轉(zhuǎn)子高度為4Cm。

2.2.3實(shí)驗(yàn)方法

參照GB/T 50080—2002“普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)”[12]和JGJ/T 70—2009“建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)”[13]中關(guān)于實(shí)驗(yàn)材料制備和實(shí)驗(yàn)執(zhí)行步驟的要求開展實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)制備3個(gè)樣品，檢測(cè)3次取平均值作為結(jié)果。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將表1中數(shù)據(jù)代入式(10)進(jìn)行分析，計(jì)算全尾砂漿體的屈服應(yīng)力，并與流變儀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。相同的料漿在不同檢測(cè)條件下具有不同的塌落度，但其剩余高度基本相同，如小型檢測(cè)剩余高度為3Cm，標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)剩余高度為2.5Cm。

表1　塌落度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table1　Slump test results

3.2流變參數(shù)分析

圖6所示為3種屈服應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果對(duì)比。由圖 6可知：3 種檢測(cè)方法具有相同的趨勢(shì)，即隨著尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，漿體的屈服應(yīng)力呈指數(shù)上升。其中當(dāng)尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由73%增加至75%時(shí)，漿體的屈服應(yīng)力激增至200 Pa以上，會(huì)導(dǎo)致濃密機(jī)扭矩或管道輸送阻力迅速上升。

圖6　3種屈服應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果對(duì)比Fig.6　Compare of three different yield stress tests

小型塌落度法檢測(cè)精度高于標(biāo)準(zhǔn)塌落度法的檢測(cè)精度。與流變儀檢測(cè)結(jié)果相比，小型法相對(duì)誤差為3.03%～16.66%，平均相對(duì)誤差為9.82%；而標(biāo)準(zhǔn)法相對(duì)誤差為 7.25%～17.28%，平均相對(duì)誤差為13.66%，小型法相對(duì)誤差減小了3.84%。原因有以下2個(gè)方面：1)操作方面，塌落高度受底部接觸面含水率和上提速度的影響。標(biāo)準(zhǔn)法塌落面直徑一般為40～80Cm，而本文小型法直徑僅為10～15Cm，小型法受底部接觸面的影響顯然較小。同時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)法單次實(shí)驗(yàn)物料較多，標(biāo)準(zhǔn)法單次實(shí)驗(yàn)物料達(dá)到11～13 kg，而小型法僅為1kg，標(biāo)準(zhǔn)法需要更大的外力去控制塌落度儀的穩(wěn)定和上提，因此，上提速度不穩(wěn)定的問(wèn)題在標(biāo)準(zhǔn)法中更加突出。2)儀器方面，設(shè)備的表面粗糙度對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。在靜置過(guò)程中，表面粗糙度越大，物料密實(shí)度越差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越不穩(wěn)定。且質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，物料流動(dòng)性越差，越不易密實(shí)；在上提過(guò)程中，表面粗糙度越大，對(duì)物料產(chǎn)生的上向應(yīng)力越大，對(duì)物料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。且在多次檢測(cè)時(shí)，塌落度儀內(nèi)部清洗不徹底時(shí)，尾礦殘留使表面粗糙度迅速增加。標(biāo)準(zhǔn)塌落度儀材質(zhì)為鑄鐵或鋼材，易生銹，本文小型塌落度儀為PVC管，表面疏水且光滑，因此檢測(cè)穩(wěn)定性更好。

3.32種塌落度對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.3.1標(biāo)準(zhǔn)塌落度指標(biāo)

我國(guó)高濃度/膏體充填工藝起源于七五期間的金川鎳礦[14]和凡口鉛鋅礦[15]，成熟于冬瓜山銅礦[16]、會(huì)澤鉛鋅礦[17]、煎茶嶺鎳礦[18]，經(jīng)歷了固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步升高、充填倍線逐步增加、工藝逐步減化的演化過(guò)程[19]。在長(zhǎng)期的工業(yè)實(shí)踐中，利用塌落度表征充填料漿流動(dòng)性的方法得到了廣泛的肯定。隨著充填技術(shù)的逐步推廣，研究與應(yīng)用的逐步深入，學(xué)界與工業(yè)界的認(rèn)識(shí)逐步統(tǒng)一，認(rèn)為泵送膏體塌落度應(yīng)為15～20Cm[20?21]，自流輸送料漿塌落度一般為23～27Cm[22?23]。

3.3.2對(duì)應(yīng)的小型塌落度范圍

由于全尾砂高質(zhì)量分?jǐn)?shù)/膏體物料存在剪切變稀的特性，不同的尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能具有相同的屈服應(yīng)力，因此，屈服應(yīng)力比尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)更能夠反應(yīng)物料的內(nèi)在物理特性。對(duì)表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立漿體屈服應(yīng)力與塌落度之間的關(guān)系曲線，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖7所示。

圖7　塌落度?屈服應(yīng)力曲線與擬合Fig.7　Slump?yield stressCurve and fitting

由圖7可知：屈服應(yīng)力與塌落度的關(guān)系為線性負(fù)相關(guān)，擬合精度分別達(dá)到0.98和0.95以上。根據(jù)圖7和回歸分析結(jié)果，計(jì)算相同屈服應(yīng)力下2種塌落度預(yù)測(cè)值，從而建立小型圓柱塌落度的指標(biāo)范圍。

由圖7還可知：與標(biāo)準(zhǔn)塌落度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)，小型圓柱塌落度儀的檢測(cè)指標(biāo)范圍應(yīng)為：泵送1.448～ 2.331Cm，自流2.859～3.567Cm。在實(shí)際操作過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)精度可降低為毫米級(jí)，因此小型圓柱塌落度指標(biāo)范圍確定為：泵送為1.5～2.3Cm；自流為2.9～3.6Cm。

4　小型塌落度儀使用范圍

為了避免塌落度實(shí)驗(yàn)的尺寸效應(yīng)，減小大顆粒對(duì)于塌落高度的影響，防止物料成堆現(xiàn)象的發(fā)生，標(biāo)準(zhǔn)塌落度規(guī)定：本方法適用于骨料最大粒徑不大于 40 mm、坍落度不小于10 mm的混凝土拌合物稠度測(cè)定(GB/T 50080—2002 “普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)”[12])。

由于標(biāo)準(zhǔn)塌落度儀在上開口處尺寸最小(直徑為10Cm)，可知儀器最小上開口處直徑為最大粒徑的2.5倍，儀器最小上開口處直徑為小塌落度的10倍。基于相似原理，對(duì)于直徑、高度均為7.5Cm的圓柱型塌落度儀，其適用的骨料最大粒徑不大于3mm，塌落度不小于7.5 mm的全尾砂漿體物料。

5　結(jié)論

1)隨尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，屈服應(yīng)力呈指數(shù)形勢(shì)上升。其中當(dāng)尾砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由73%增加至75%時(shí)，屈服應(yīng)力自100 Pa以下激增至200 Pa以上。

2)小型塌落度法檢測(cè)結(jié)果精度比標(biāo)準(zhǔn)塌落度法的高 3.84%。與流變儀檢測(cè)結(jié)果相比，小型法相對(duì)誤差為3.03%～16.66%，平均相對(duì)誤差為9.82%；而標(biāo)準(zhǔn)法相對(duì)誤差為 7.25%～17.28%，平均相對(duì)誤差為13.66%。

3)泵送膏體標(biāo)準(zhǔn)塌落度應(yīng)為15～20Cm，自流輸送料漿標(biāo)準(zhǔn)塌落度一般為23～27Cm。與之對(duì)應(yīng)的小型塌落度指標(biāo)為：泵送為1.5～2.3cm，自流為2.9～3.6Cm。

4)本研究中的小型塌落度儀，其適用的骨料最大粒徑不大于3 mm，塌落度不小于7.5 mm的全尾砂漿體物料。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖國(guó)禮,周音達(dá),吳超.尾礦區(qū)重金屬污染濃度預(yù)測(cè)模型及其應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,35(6):1009?1013.LIAO Guoli,ZHOU Yinda,WUChao.Forecast models of heavy metalContamination near tailing dam and their application[J].Journal ofCentral South University(Science and Technology),2005,35(6):1009?1013.

[2]國(guó)家安全監(jiān)管總局,關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)尾礦庫(kù)監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見 [EB/OL].[2014?12?10].http://www.gov.cn/gzdt/2012?03/20/content_2095761.htm The state administration of work safety,Guidance on further strengthening supervision and administration work of the tailings[EB/OL].[2014?12?10].http://www.gov.cn/gzdt/2012?03/20/content_2095761.htm.

[3]周愛民,古德生.基于工業(yè)生態(tài)學(xué)的礦山充填模式[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,35(3): 468?472.ZHOU Aimin,GU Desheng.Mine-filling model based on industrial ecology[J].Journal ofCentral South University(Science and Technology),2004,35(3): 468?472.

[4]焦華喆,王洪江,吳愛祥,等.全尾砂絮凝沉降規(guī)律及其機(jī)理[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2010,32(6): 702?707.JIAO Huazhe,WANG Hongjiang,WU Aixiang,et al.Rule and mechanism of flocculation sedimentation of unclassified tailings[J].Journal of University of Science and Technology Beijing,2010,32(6): 702?707.

[5]孫德民,任建平,焦華喆,等.某礦全尾砂膠結(jié)充填物料性能研究[J].金屬礦山,2012(3): 6?9.SUN Demin,REN Jianping,JIAO Huazhe,et al.Study on the properties of the unclassified tailingsCemented backfill materials in a mine[J].Metal Mine,2012(3): 6?9.

[6]吳愛祥.膏體充填與尾礦處置技術(shù)研究進(jìn)展[J].礦業(yè)裝備,2011(4): 32?35.WU Aixiang.The overview of the paste backfill and tailings disposal technology research[J],Mining Equipment,2011(4): 32?35.

[7]SAAK A W,JENNINGS H M,SHAH S P.A generalized approach for the determination of yield stress by slump and slump flow[J].Cement andConcrete Research,2004,34(3): 363?371.

[8]BOGER D V.Rheology and the resource industries[J].Chemical Engineering Science,2009,64(22): 4525?4536.

[9]ROUSSEL N,STEFANIC,LEROY R.From mini-cone test to AbramsCone test: measurement ofCement-based materials yield stress using slump tests[J].Cement andConcrete Research,2005,35(5): 817?822.

[10]CLAYTON S,GRICE T G,BOGER D V.Analysis of the slump test for on-site yield stress measurement of mineral suspensions [J].International Journal of Mineral Processing,2003,70(2): 3?21.

[11]吳愛祥,焦華喆,王洪江,等.膏體尾礦屈服應(yīng)力檢測(cè)及其優(yōu)化[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,44(8): 3371?3376.WU Aixiang,JIAO Huazhe,WANG Hongjiang,et al.Yield stress measurements and optimization of paste tailings[J].Journal ofCentral South University(Science and Technology),2013,44(8): 3371?3376.

[12]GB/T 50080—2002,普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].GB/T 50080—2002,Standard test method for the performance of ordinaryConcrete[S].

[13]JGJ/T 70—2009,建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].JGJ/T 70—2009,Standard for test method of performance on building mortar[S].

[14]王新民,肖衛(wèi)國(guó),王小衛(wèi),等.金川全尾砂膏體充填料漿流變特性研究[J].礦冶工程,2002,22(3):13?16.WANG Xinmin,XIAO Weiguo,WANG Xiaowei,et al.Study on rheological properies of full tailing paste filling slurry of Jinchuan Mine[J].Mining and Metallurgical Engineering,2002,22(3):13?16.

[15]李茂林,王帆,孫肇淑,等.凡口鉛鋅礦充填用細(xì)粒級(jí)尾砂脫泥與過(guò)濾試驗(yàn)[J].金屬礦山,2012,41(12):144?147,152.LI Maolin,WANG Fan,SUN Zhaoshu,et al.Experiment on desliming and filtration of fine tailing for backfilling in Fankou lead-zinc mine[J].Metal Mine,2012,41(12):144?147,152.

[16]彭懷生,古德生,鄧健.充填采礦法的技術(shù)評(píng)價(jià)及對(duì)冬瓜山礦充填開采的設(shè)想[J].礦業(yè)研究與開發(fā),1997,17(4): 8?12.PENG Huaisheng,GU Desheng,DENG Jian.Technical evaluation of backfill mining method and tentative ideas for backfill stopping in Dongguashan Mine[J].Mining Research and Development,1997,17(4): 8?12.

[17]郭然.清潔化無(wú)廢礦山采礦工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2003(S1): 81?82.GUO Ran.Designing practices on the mining technology for aClean waste free mine[J].Mining Research and Development,2003(S1): 81?82

[18]周旭.煎茶嶺鎳礦下向膠結(jié)充填采礦法應(yīng)用研究[J].中國(guó)礦山工程,2012,41(1):17?20.ZHOU Xu.Application study of underhandCementedCut-and-fill method in Jianchaling nickel mine[J].China Mine Engineering,2012,41(1):17?20.

[19]呂憲俊,金子橋,胡術(shù)剛,等.細(xì)粒尾礦充填料漿的流變性及充填能力研究[J].金屬礦山,2011(5): 32?35.Lü Xianjun,JIN Ziqiao,HU Shugang,et al.Study on the rheological property and fillingCapacity of the filling slurry with fine tailings[J].Metal Mine,2011(5): 32?35.

[20]BELEM T,BENZAAZOUA M.Design and application of underground mine paste backfill technology[J].Geotechnical and Geological Engineering,2008,26(2):147?174.

[21]KWAK M,JAMES D F,KLEIN K A.Flow behaviour of tailings paste for surface disposal[J].International Journal of Mineral Processing,2005,77(3):139–153.

[22]COOKE R.Design procedure for hydraulic backfill distribution systems[J].South African Institute of Mining and Metallurgy,2001,101(2): 97?102.

[23]OUELLET S,BUSSIèRE B,AUBERTIN M,et al.Microstructural evolution ofCemented paste backfill: Mercury intrusion porosimetry test results[J].Cement andConcrete Research,2007,37(12):1654?1665.

(編輯 羅金花)

SmallCylindrical slump test for unclassified tailings paste

SHEN Huiming1, WU Aixiang1,JIANG Lichun2,WANG Yiming1,JIAO Huazhe1,LIU Xiaohui1
(1.State Key Laboratory of Ministry of Education ofChina for High-efficient Ming and Safety of Metal Mines,University of Science and Technology Beijing,Beijing100083,China? 2.School ofCivil Engineering and Transportation,SouthChina University of Technology,Guangzhou 510640,China)

Abstract:The slump test miniaturization of tailings backfill slurry was explored,focusing on the accuracy and applicability of a miniCylinder with 7.5Cm height and 7.5Cm diameter.Firstly,based on the paste rheological theory,a model which describing the relationship of yield stress and slump was set up for the slump process.Secondly,the slump test accuracy was verified with the rheometer test result.Consequently,the application scope of the mini slumpCylinder was determined.The results show the mini slump test has 3.84% higher accuracy than the standardCone test.The pump delivery paste requires a standard slump value of15?20Cm which is equivalent to1.5?2.3Cm of the mini slump test? meanwhile,the gravity delivery requires a standard slump value of 23?27Cm which is equivalent to 2.9?3.6Cm of the mini slump test.The mini slump test is valid for slurry with particle size smaller than3mm,and standard slump more than 7.5 mm.The mini slump test becomes an alternative for the slump estimation of fine particle paste slurry.

Key words:unclassified tailings paste material? small scaleCylinder? slump test? yield stress

中圖分類號(hào)：O373；TD926；TQ177.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672?7207(2016)01?0204?06

DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2016.01.028

收稿日期：2014?12?20；修回日期：2015?02?20

基金項(xiàng)目(Foundation item)：國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAB08B02)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51574013，51374034)(Project(2012BAB08B02)supported by the National Science and Technology Pillar Program during the12th “Five-year” Plan Period? Projects(51574013,51374034)supported by the National Natural Science Foundation ofChina)

通信作者：姜立春，博士，教授，從事金屬礦山地下開采與充填理論研究；E-mail: ginger@scut.edu.cn