基于核磁共振的礦山充填料漿水分和孔隙演變研究.pdf

1、隨著我國采礦技術(shù)的發(fā)展和國家對礦山生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步重視，充填采礦法在我國礦山實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用逐步推廣。然而，由于我國礦山的礦床賦存條件、圍巖性質(zhì)、選礦方法、運(yùn)營成本、技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模等有著很大的差異性，各個礦山的充填采礦法的具體方案各不相同。充填料漿的配比方案將直接影響充填料漿的輸送性能、充填料漿硬化后的力學(xué)性能和礦山的生產(chǎn)成本等。
　　充填料漿硬化過程中，充填料漿中的水分、孔隙分布和強(qiáng)度隨齡期發(fā)生變化。充填料漿硬化后稱之為充填

2、體。充填體的宏觀力學(xué)性質(zhì)，如抗壓強(qiáng)度與孔隙結(jié)構(gòu)分布和含水率有著密切的聯(lián)系。此外，充填體中的水分和孔隙演變與充填體的干燥收縮有著密切的關(guān)系。因此，研究充填料漿的硬化過程中的水化和孔隙分布變化對于分析充填料漿的硬化機(jī)理、充填體宏觀力學(xué)性能有著重要的意義。
　　本文開展了充填料漿的室內(nèi)正交配比試驗(yàn)和核磁共振試驗(yàn)，運(yùn)用多指標(biāo)綜合評價法對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從而得到充填料漿的最優(yōu)方案;采用低場核磁共振技術(shù)動態(tài)監(jiān)測充填料漿中的水分和孔隙結(jié)構(gòu)

3、演變;探討細(xì)觀孔隙與宏觀力學(xué)特性的關(guān)系。本文主要研究內(nèi)容包括如下幾個方面:
　　(1)在分析前人對于充填配比方案優(yōu)化的研究的基礎(chǔ)上，開展充填料漿正交配比試驗(yàn)，對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多指標(biāo)綜合評價，得到充填料漿的最優(yōu)方案。此方法克服了正交試驗(yàn)分析中單指標(biāo)分析結(jié)果的矛盾性，能夠滿足礦山實(shí)際生產(chǎn)需要。
　　(2)對新攪拌的充填料漿進(jìn)行的連續(xù)的核磁共振CPMG試驗(yàn)，研究新拌充填料漿早期水化過程中水分分布與演變規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，新拌充填

4、料漿早期水化過程中存在3中不同束縛狀態(tài)的物理結(jié)合水，即固體顆粒表面的吸附水、顆粒之間的孔隙水和充填料漿表面的自由水。充填料漿的T2譜分布表明，吸附水所占比重最大，其值在99％以上。T2譜峰面積的變化能夠反映各種不同狀態(tài)的水分的量的變化和轉(zhuǎn)換關(guān)系，為研究新拌充填料漿的泌水性、水化進(jìn)程、和評定料漿的和易性提供依據(jù)。
　　(3)采用低場核磁共振CPMG試驗(yàn)對充填料漿硬化過程(0-7d)進(jìn)行連續(xù)觀測，得到充填料漿T2譜分布隨齡期的演變規(guī)律

5、。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)室溫為26℃時，充填料漿中物理結(jié)合水和孔隙尺寸呈現(xiàn)指數(shù)衰減模式，并在50h后趨于穩(wěn)定。低場核磁共振技術(shù)能夠檢測到充填料漿硬化過程中物理結(jié)合水和孔隙尺寸的動態(tài)變化，反映充填料漿的硬化進(jìn)程。
　　(4)運(yùn)用低場核磁共振技術(shù)研究不同質(zhì)量濃度、灰砂比、減水劑摻量、粉煤灰摻量、砂摻量和水玻璃摻量的充填料漿孔隙分布的差異性。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加減水劑將推遲充填料漿的硬化，對于后期孔隙的加權(quán)平均孔徑?jīng)]有影響，但是摻減水劑的充填料

6、漿中的孔隙尺寸更集中，小尺寸孔隙相對較少。質(zhì)量濃度和灰砂比越高的充填料漿，硬化后其孔隙加權(quán)平均孔徑越小。添加粉煤灰和砂后，充填料漿中孔隙的加權(quán)平均孔徑均增大。摻水玻璃后，則充填料漿硬化速度加快，其孔隙的加權(quán)平均孔徑將減小，但7d以后，水玻璃對于充填料漿的加權(quán)平均孔徑?jīng)]有很大的影響。
　　(5)在不同的齡期，采用萬能試驗(yàn)機(jī)和核磁共振儀對充填體和水泥凈漿分別測試，得到充填體和水泥凈漿的單軸抗壓強(qiáng)度和孔隙度。運(yùn)用數(shù)學(xué)擬合獲取了充填體和水