摘要：為探明某金礦廢石全尾砂料漿的穩(wěn)定性情況及硬化強(qiáng)度特性，對(duì)廢石全尾砂料漿開展了泌水率、分層度及硬化強(qiáng)度測(cè)試。以泌水率及分層度為指標(biāo)評(píng)價(jià)了充填料漿的穩(wěn)定性；對(duì)充填體的單軸應(yīng)力-應(yīng)變曲線及破壞行為、強(qiáng)度的影響因素及演化規(guī)律進(jìn)行了深入分析?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)建立了充填體強(qiáng)度回歸模型，并通過補(bǔ)充試驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)研究結(jié)果表明：料漿濃度68 %以下時(shí)，廢石占比對(duì)分層度的影響占主要地位；濃度高于68 %時(shí)，廢石的添加則對(duì)料漿離析的程度影響減弱，轉(zhuǎn)而表現(xiàn)為灰砂比的增大或減小使得料漿抗離析性能降低。高灰砂比條件下，廢石占比的增大將使得彈性應(yīng)變值減?。环粗?，充填體的塑性特性隨廢石占比增大而減弱。充填體強(qiáng)度增長主要發(fā)生在養(yǎng)護(hù)齡期0～7 d，此后強(qiáng)度增長速率逐漸降低，影響充填體強(qiáng)度增長速率的因素：灰砂比＞料漿濃度。建立的充填料漿配比參數(shù)預(yù)測(cè)模型誤差控制在±15 %以內(nèi)，模型預(yù)測(cè)可信度尚可，可為后續(xù)配比優(yōu)化提供一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：廢石全尾砂料漿；料漿穩(wěn)定性；泌水率；分層度；硬化強(qiáng)度；單軸抗壓強(qiáng)度；強(qiáng)度回歸模型

中圖分類號(hào)：TD313文章編號(hào)：1001-1277（2024）10-0059-09

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20241009

引言

礦產(chǎn)資源的開采引發(fā)了一系列環(huán)境、生態(tài)和安全問題，尤其是尾礦壩和地下采空區(qū)，二者被視為金屬礦山的主要危害［1-3］。膏體充填技術(shù)，即將尾砂與膠凝材料和水混合后攪拌濃密，再回填至地下采空區(qū)的方法［4-5］，能夠有效緩解尾礦庫和地下采空區(qū)的雙重威脅，實(shí)現(xiàn)“一廢兩害”的處理效果［3］。該技術(shù)不僅優(yōu)化了采場(chǎng)的應(yīng)力環(huán)境，還提供了有效支撐，確保了開采過程的安全性。因其安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，膏體充填技術(shù)已被全球眾多礦山廣泛應(yīng)用［6-8］。

塔吉克斯坦Pakrut（帕魯特）金礦位于亞高山區(qū)，其運(yùn)營的帕魯特金礦床位于礦山褶皺帶，有斷層通過，礦體主要賦存于碳酸巖-石英-鈉長石交代巖、石英-絹云母交代巖中［9］。該礦山在2 230 m中段及以下采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法［10］。在深部開拓過程中，斜坡道、聯(lián)絡(luò)道、中段和分段的掘進(jìn)會(huì)產(chǎn)生大量廢石。如何將掘進(jìn)廢石有效地與現(xiàn)有充填方法結(jié)合，是該礦山井下充填系統(tǒng)亟待解決的問題。鑒于此，本研究對(duì)該礦山廢石全尾砂料漿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度進(jìn)行了深入探討，并進(jìn)行了相應(yīng)的充填配比試驗(yàn)，以期為礦區(qū)充填設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)材料

本研究的試驗(yàn)材料包括全尾砂、廢石、水泥及普通自來水。為與工程實(shí)際相符合，全尾砂取自充填站濃密底流，廢石取自膏體充填站廢石裝載間。

1.1.1粒徑分布

該礦山充填用粗骨料為井下掘進(jìn)廢石粗骨料，即井下掘進(jìn)廢石經(jīng)破碎篩分后所得到粒徑＜20 mm的骨料。對(duì)全尾砂、廢石進(jìn)行粒徑測(cè)試，確定廢石組成顆粒的粒徑級(jí)配，粒徑測(cè)試結(jié)果見表1。

由表1可知：廢石曲率系數(shù)<3，不均勻系數(shù)>10，級(jí)配良好，密實(shí)度高， -5 mm粒級(jí)占比約55 %。其中， -0.75 mm粒級(jí)占比約10 %，整體粒徑偏細(xì)；-0.75 mm顆粒平均粒徑為102.619 μm，d50為45.34 μm；廢石中-74 μm粒級(jí)占比約5 %，占-0.75 mm顆?？偭康囊话胍陨?，“粉狀”顆粒含量偏高。全尾砂超細(xì)粒（-20 μm）占比40 %～47 %，遠(yuǎn)超過制備膏體料漿所需要的10 %～20 %；-37 μm粒級(jí)占比約64 %，-74 μm粒級(jí)占比約86 %，不均勻系數(shù)為6.33，介于5～10，曲率系數(shù)0.97，屬于不良級(jí)配，顆粒粒徑偏向超細(xì)粒徑。

1.1.2礦物化學(xué)成分

利用XRD-Rigoku-BLKD分析儀對(duì)該礦山全尾砂、廢石進(jìn)行XRD礦物成分測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖1。

由圖1可知：全尾砂主要礦物成分為石英、鈉長石、蛇紋石和白云母，廢石主要礦物成分為石英、鈉長石、蛇紋石、綠泥石及白云母。

利用XRF-SHIMADZU-EDX8000分析儀分析廢石和全尾砂的化學(xué)成分，結(jié)果見表2。分析結(jié)果表明：全尾砂主要由SiO2（61.56 %）和Al2O3（18.81 %）組成；廢石主要成分為SiO2（52.51 %）、Al2O3（22.62 %）。充填材料都存在潛在的膠凝成分SiO2、Al2O3，且對(duì)充填體強(qiáng)度存在劣化現(xiàn)象的S含量很低，對(duì)膏體產(chǎn)生緩凝作用的Zn含量微少，表明二者均為較理想的充填材料。

1.1.3微觀形貌

利用掃描電鏡（SEM）對(duì)全尾砂及廢石進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖2。

由圖2可知：全尾砂的微觀形態(tài)主要表現(xiàn)為均勻的塊狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)扁平顆粒的表面較為規(guī)整且平滑。這些塊狀顆粒的三軸比例接近1∶1∶1，呈現(xiàn)趨向球狀的特征，這雖然有利于尾砂料漿的流動(dòng)性，但卻不利于充填體強(qiáng)度的形成，因?yàn)檫@種形態(tài)減少了尾礦顆粒間的摩擦作用。廢石中的粉狀物質(zhì)在微觀結(jié)構(gòu)上差異顯著，主要呈塊狀、片狀、柱狀和細(xì)屑狀。其中，細(xì)屑狀顆粒高度分布于塊狀顆粒表面，含量較高。片狀顆粒表面平滑，而塊狀顆粒的表面相對(duì)全尾砂而言略顯粗糙，表面不平，這有利于水泥等膠凝材料的填充，形成更致密的結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)充填體的強(qiáng)度。然而，顆粒形態(tài)的顯著差異可能會(huì)阻礙顆粒間的相互填充，從而降低了顆粒間可能達(dá)到的極限致密程度。

1.2試驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)礦山提供的充填設(shè)計(jì)資料，推薦充填配比為一步驟灰砂比1∶5，二步驟灰砂比1∶10，廢石占比30 %～40 %，料漿濃度70.5 %～72.5 %。后續(xù)膏體充填站投入生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，該推薦配比難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，且充填成本過高，因此，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)將充填配調(diào)整為一步驟灰砂比1∶7，二步驟灰砂比1∶22，廢石占比<20 %，料漿濃度≤68 %。據(jù)此，初步確定試驗(yàn)配比因素范圍如下：

1）料漿濃度，9水平：58 %、60 %、62 %、64 %、66 %、68 %、70 %、72 %、74 %。

2）廢石占比，6水平：0 %、10 %、20 %、30 %、40 %、50 %。

3）灰砂（骨料）比，12水平：1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，1∶15，1∶17，1∶19，1∶21，1∶23，1∶25。

根據(jù)以上配比設(shè)計(jì)，采用廢石、全尾砂、水泥及自來水配制36個(gè)系列廢石全尾砂充填料漿［11］。將準(zhǔn)備好的新鮮充填料漿樣品一部分倒入尺寸為50 mm×100 mm圓柱形試模及尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm（長度×高度×寬度）的立方體模具中，以制備充填試件。剩余樣品用于料漿的穩(wěn)定性測(cè)試，測(cè)量新鮮狀態(tài)下料漿的泌水率、分層度及稠度等指標(biāo)。養(yǎng)護(hù)48 h后試件脫模，在預(yù)定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間（3 d、7 d及28 d），對(duì)硬化試件進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試，以確定其力學(xué)強(qiáng)度。需要指出的是，在本文試驗(yàn)中，每組試驗(yàn)3個(gè)平行試樣，取其平均值為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3試驗(yàn)設(shè)備和程序

1.3.1泌水率測(cè)試

利用攪拌機(jī)對(duì)廢石全尾砂充填料漿進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，對(duì)充填料漿的泌水率及含水量進(jìn)行測(cè)試，泌水率的具體測(cè)試方法參照文獻(xiàn)［12］。

1.3.2分層度測(cè)試

分層度測(cè)試使用砂漿稠度儀及分層度桶進(jìn)行。用配制好的料漿在稠度測(cè)定儀上測(cè)得其沉入度（稠度），料漿置于分層度桶中靜置30 min后，去掉分層度筒上部20 cm厚的砂漿，剩余部分砂漿重新拌均后，再使用稠度儀測(cè)定其沉入度（稠度），前后2次沉入度之差即表示料漿分層度。充填料漿分層度測(cè)試方法參照GB/T 50080—2016 《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》［13］和JGJ/T 70 —2009 《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》［14］進(jìn)行。

1.3.3強(qiáng)度測(cè)試

強(qiáng)度測(cè)試采用的壓力機(jī)設(shè)備為WEW—600D型微機(jī)屏顯示液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，其最大負(fù)荷600 kN，精度為±1 %，分辨率0.1 kN。在本次強(qiáng)度試驗(yàn)中采用力加載模式，加載速率為0.25～1.5 kN/s。

2廢石全尾砂料漿穩(wěn)定性分析

分層度是表征砂漿保水性的指標(biāo)，泌水率是指漿體在一定時(shí)間內(nèi)釋放出的水分占漿體含水量的比例。分層度和泌水率越大，表明保水性越差；其與漿體的穩(wěn)定性及抗?jié)B性能密切相關(guān)。因此，本文以泌水率和分層度作為評(píng)價(jià)廢石全尾砂料漿的穩(wěn)定性指標(biāo)。

2.1泌水率

各廢石占比條件下，不同料漿濃度、灰砂比情況全尾砂料漿泌水率變化規(guī)律見圖3。需要指出的是，由于篇幅限制，在不影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果的情況下，取廢石含量為0 %及50 %試樣數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

由圖3可知：不同廢石占比下，料漿濃度和灰砂比對(duì)料漿泌水率的影響趨勢(shì)大體相同，表現(xiàn)為泌水率隨著料漿濃度和骨料含量的增加而減少。這一規(guī)律表明，隨著骨料含量Cxlr4gRBrVyCCyvSPuK1kg==的提升，具有較強(qiáng)保水性的尾砂含量增加，從而提高了料漿的穩(wěn)定性并降低了泌水程度。同時(shí)，料漿濃度的增加直接減少了水分的質(zhì)量比例，進(jìn)而降低了泌水率。

2.2分層度特征

料漿濃度58 %、68 %、74 %時(shí)，不同灰砂比、廢石占比情況下料漿分層度變化規(guī)律見圖4。

由圖4可知：灰砂比和廢石占比均對(duì)料漿離析性能有較大影響，存在最佳廢石占比和灰砂比使得料漿抗離析性能最佳。料漿濃度68 %以下時(shí)，廢石占比對(duì)分層度的影響占主要地位；當(dāng)料漿濃度超過68 %時(shí)，廢石的添加則對(duì)料漿離析程度的影響減弱，轉(zhuǎn)而表現(xiàn)為灰砂比的增大或減小使得料漿抗離析性能降低。這說明，在水和水泥的潤滑填充作用下，一定比例的廢石和尾砂能夠形成最大密實(shí)骨架，使得料漿各部分物料能夠穩(wěn)定。

3充填體力學(xué)性能

3.1充填體應(yīng)力-應(yīng)變曲線及破壞特征

廢石全尾砂膠結(jié)充填體在單軸壓縮條件下的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線及相應(yīng)的破壞形式見圖5。

由圖5可知：根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的發(fā)展過程，大致可分為4個(gè)階段。第一階段為充填體孔隙閉合階段，此階段，在荷載作用下，內(nèi)部裂縫不斷壓實(shí)，應(yīng)力-

應(yīng)變曲線呈下凹形；第二階段為彈性階段，隨著孔隙的壓實(shí)，試件逐漸表現(xiàn)出彈性特性，應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎呈線性上升，如果此時(shí)卸載，在該階段產(chǎn)生的應(yīng)變可完全恢復(fù)；第三階段為屈服階段，當(dāng)荷載超過試件的彈性極限時(shí)，試件開始屈服，應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈上凸形；第四階段為峰后階段，當(dāng)荷載超過試件的極限承載力時(shí)，試件發(fā)生失穩(wěn)破壞，但由于試件的殘余強(qiáng)度，應(yīng)力-應(yīng)變曲線并沒有迅速減小，而是緩慢向前延伸。

相同廢石占比情況下，隨著灰砂比降低（水泥單耗降低），充填體試件表現(xiàn)出更強(qiáng)的塑性，其屈服階段延長。高灰砂比情況下，廢石占比增大將減弱充填體的彈性特性；低灰砂比情況下，廢石占比增大將減弱充填體的塑性特性，使得充填體的屈服應(yīng)變減小。

3.2充填體強(qiáng)度影響因素分析

各廢石占比條件下，不同料漿濃度、灰砂比情況下充填體早期強(qiáng)度（3 d）及承載強(qiáng)度（28 d）變化規(guī)律見圖6。需要指出的是，由于篇幅限制，在不影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果的情況下，取廢石含量為0 %及50 %的試樣數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

由圖6可知：不同廢石占比情況下，隨著料漿濃度和灰砂比的變化，充填體早期強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本一致，提高料漿濃度和水泥比例對(duì)提高充填體的強(qiáng)度有益。不同料漿濃度和灰砂比條件下，充填體承載強(qiáng)度的變化趨勢(shì)與其早期強(qiáng)度保持一致。不同廢石占比情況下，灰砂比1∶5，料漿濃度74 %時(shí)，充填體28 d強(qiáng)度均可達(dá)到4 MPa。

進(jìn)一步分析各料漿濃度條件下，不同灰砂比、廢石占比情況下充填體早期強(qiáng)度（3 d）及承載強(qiáng)度（28 d）變化規(guī)律，結(jié)果見圖7。需要指出的是，由于篇幅限制，在不影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果的情況下，取料漿濃度為58 %及74 %的試樣數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

由圖7可知：廢石占比的提高能夠增大充填體的早期強(qiáng)度，但早期強(qiáng)度的提高幅度則隨著料漿濃度的上升而逐漸降低。與早期強(qiáng)度的變化情況相同，廢石的添加能夠提高充填體28 d強(qiáng)度，但與早期強(qiáng)度不同的是，廢石對(duì)強(qiáng)度提高的比例則隨著料漿濃度的提高幾乎保持不變，且隨著廢石占比的提高，充填體強(qiáng)度的增長趨勢(shì)逐漸減弱。該現(xiàn)象與混合骨料級(jí)配連續(xù)性差，密實(shí)度低，粗骨料骨架效應(yīng)弱的結(jié)論保持一致，廢石的添加對(duì)提高充填體早期強(qiáng)度有較為顯著的效果，但對(duì)其承載強(qiáng)度提高較為有限。

同灰砂比條件下，不同料漿濃度、廢石占比充填體強(qiáng)度變化規(guī)律見圖8。需要指出的是，由于篇幅限制，在不影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果的情況下，取灰砂比為1∶5及1∶23的早期強(qiáng)度和承載強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

由圖8可知：灰砂比對(duì)充填體的早期強(qiáng)度和承載強(qiáng)度具有顯著影響，在高灰砂比情況下，廢石的添加對(duì)充填體早期強(qiáng)度提升較大，但對(duì)其承載強(qiáng)度的提高不顯著。隨著灰砂比的降低，廢石的添加對(duì)充填體承載強(qiáng)度的增加逐漸顯著。該現(xiàn)象表明，適量的廢石占比能夠改善低灰砂比充填體的承載強(qiáng)度，即廢石的加入在一定程度上可以代替水泥的添加，使得充填體強(qiáng)度得到保障。

3.3強(qiáng)度演化規(guī)律

根據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)50 mm×100 mm圓柱體試樣和70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方體試樣3 d、7 d、28 d強(qiáng)度演化規(guī)律進(jìn)行分析，結(jié)果見圖9。

由圖9可知：尺寸、形狀的變化對(duì)充填體強(qiáng)度增長規(guī)律影響較小，充填體強(qiáng)度增長主要發(fā)生在0～7 d內(nèi)，此后強(qiáng)度增長速率大幅減緩。此外，不難發(fā)現(xiàn)，充填體強(qiáng)度增長速率與增長幅度主要與灰砂比有關(guān)，其次為料漿濃度。同灰砂比條件下，高濃度料漿強(qiáng)度增長幅度更大，有利于充填體長期強(qiáng)度的形成。這是由于高濃度料漿其泌水率較低，水泥等膠結(jié)材料不易從料漿中析出，進(jìn)而對(duì)充填體強(qiáng)度的增長趨勢(shì)產(chǎn)生影響。

3.4強(qiáng)度回歸分析

3.4.1多項(xiàng)式回歸

基于上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)定自變量為料漿濃度（x1）、灰砂比（x2）和廢石占比（x3）；設(shè)定因變量為料漿泌水率（y1）、料漿分層度（y2）、料漿塌落度（y3）、充填體各齡期單軸抗壓強(qiáng)度（R3 d、R7 d、R28 d）、充填體28 d齡期彈性模量（E28 d），以及水泥單耗（m）。

擬合模型采用多元非線性組合模型，旨在表征各配比因素單一作用的基礎(chǔ)上，描述各因素間交互作用對(duì)因變量造成的影響［15］。

根據(jù)上述擬合描述，使用SPSS對(duì)該礦山配比均勻試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，擬合結(jié)果如下：

R3 d = 9.238-26.973x1 -27.889x2 +0.653x3 +19.773x21 +9.394x22 -0.907x23 +44.191x1 x2 -

1.211x1 x3 +5.748x2 x3 ，R2=0.960（1）

R7 d = 7.556-23.970x1 -26.360x2 +1.720x3 +18.532x21 -3.693x22 +1.050x23 +

52.096x1 x2 -3.072x1 x3 -5.621x2 x3 ，R2=0.945（2）

R28 d = 20.968-62.154x1 -63.475x2 +2.889x3 +45.743x21 +23.540x22 +0.288x23 +

104.250x1 x2 -4.535x1 x3 -6.102x2 x3 ，R2=0.982（3）

E28 d = 4 012.940-12 121.574x1 -5 636.545x2 +131.865x3 +9 115.490x21 -1 473.789x22 -

15.453x23 +10 263.794x1 x2 -431.852x1 x3 +1 103.161x2 x3 ，R2=0.865（4）

y1=2.876-8.235x1+1.463x2+2.183x3+5.850x21-2.930x22+0.337x23-

0.974x1x2-3.027x1x3-0.807x2x3，R2=0.908（5）

y2=516.735-1 453.213x1-608.730x2+454.101x3+1 070.226x21+1 457.016x22+

72.850x23+351.349x1x2-676.568x1x3+120.321x2x3，R2=0.755（6）

y3 =19.123+121.779x1-14.103x2-137.487x3-188.416x21-139.676x22-59.167x23+

101.419x1x2+281.754x1x3-51.665x2x3，R2=0.778（7）

m=89.156-284.357x1-442.208x2-10.017x3+226.111x21-770.449x22-0.220x23+

2 281.341x1x2+16.149x1x3+26.590x2x3，R2=1.000（8）

以上公式中，x1為料漿濃度，58 %≤x1≤74 %；x2為灰砂比，0.04≤x2≤0.2，即1∶5至1∶25；x3為廢石在骨料中的摻量，即廢石占比，0 %≤x3≤50 %。

擬合結(jié)果表明，充填體各齡期強(qiáng)度擬合度較高（R2>0.9），擬合效果良好，塌落度、分層度擬合度較低（R2<0.8），充填體28 d彈性模量、料漿泌水率擬合程度一般。由于水泥單耗可根據(jù)料漿配比參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出，因而其擬合度為1，此處使用回歸擬合的方式省去了水泥單耗的解析推導(dǎo)過程。

3.4.2回歸模型驗(yàn)證

針對(duì)料漿濃度68 %～70 %，廢石占比0 %～20 %，灰砂比1∶7～1∶9等配比參數(shù)，補(bǔ)充開展充填體強(qiáng)度測(cè)試，對(duì)比擬合模型預(yù)測(cè)結(jié)果，見表3。

根據(jù)補(bǔ)充配比試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果，模型預(yù)測(cè)值誤差基本控制在±15 %以內(nèi)，模型預(yù)測(cè)可信度尚可，可為后續(xù)配比優(yōu)化提供參考，大幅度減少試驗(yàn)次數(shù)，降低實(shí)際工作量。

4結(jié)論

本文通過開展某金礦充填材料物理特性測(cè)試及料漿穩(wěn)定性和強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)該礦山的廢石全尾砂料漿穩(wěn)定性及力學(xué)強(qiáng)度特征進(jìn)行了深入研究，得出以下結(jié)論：

1）使用泌水率、分層度作為料漿穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，灰砂比和廢石占比均對(duì)料漿離析性能有較大影響，存在最佳的廢石占比和灰砂比配比關(guān)系使得料漿抗離析性能最佳。料漿濃度68 %以下時(shí)，廢石占比對(duì)分層度的影響占主要地位，當(dāng)料漿濃度超過68 %時(shí)，廢石的添加則對(duì)料漿離析程度的影響減弱，轉(zhuǎn)而表現(xiàn)為灰砂比的增大或減小使得料漿抗離析性能降低。

2）基于應(yīng)力-應(yīng)變曲線可將充填體加載破壞過程劃分為孔隙閉合、彈性變形、塑性屈服及峰后破壞4個(gè)階段，料漿濃度、廢石占比及灰砂比的變化并未改變充填體以拉伸裂紋為主，并伴有少部分的剪切裂紋的破壞形式。

3）隨著灰砂比的降低（廢石占比一致），試樣所經(jīng)歷的屈服階段有所延長，表現(xiàn)出較強(qiáng)的塑性特征。此外，在高灰砂比的條件下，廢石占比的增大將減弱試樣的彈性行為，使得彈性應(yīng)變值減??；在低灰砂比條件下，充填體的塑性特性隨廢石占比增大而減弱，充填體的屈服應(yīng)變值也因此減小。

4）高灰砂比情況下，低廢石占比對(duì)充填體強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生一定程度的負(fù)面影響，但廢石的摻入可提高料漿流動(dòng)性和濃度，且適量的廢石占比能夠改善低灰砂比充填體的承載強(qiáng)度，也即廢石的加入在一定程度上可以代替水泥的添加。

5）充填體強(qiáng)度增長主要發(fā)生在養(yǎng)護(hù)齡期0～7 d，此后強(qiáng)度增長速率大幅減緩。充填體強(qiáng)度增長速率與增長幅度主要與灰砂比有關(guān)，其次為料漿濃度。同灰砂比條件下，高濃度料漿強(qiáng)度增長幅度更大，有利于充填體長期強(qiáng)度的形成。

6）基于配比試驗(yàn)數(shù)據(jù)及補(bǔ)充配比試驗(yàn)，建立并驗(yàn)證了充填料漿配比參數(shù)預(yù)測(cè)模型，模型預(yù)測(cè)值誤差基本控制在±15 %以內(nèi)，模型預(yù)測(cè)可信度尚可，可為后續(xù)配比優(yōu)化提供參考，大幅度減少試驗(yàn)次數(shù)。

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Analysis of stability and mechanical strength characteristics of waste rock-ungraded tailings slurry

Zhang Haoqiang

（China Nonferrous Metals Int，l Mining Pakrut LLC.）

Abstract：To determine the stability and hardening strength characteristics of waste rock-ungraded tailings slurry in a gold mine，tests were conducted on the slurry，s bleeding rate，stratification degree，and hardening strength.The stability of the filling slurry was evaluated using the bleeding rate and stratification degree as indicators.An in-depth analysis was performed on the uniaxial stress-strain curve，failure behavior，factors influencing the strength，and the evolution of the filling body's strength.Based on the test data，a regression model for the strength of the filling body was established and verified through supplementary tests.The test results showed that when the concentration is below 68 %，the proportion of waste rock has a dominant effect on the stratification degree.When the concentration exceeds 68 %，the influence of waste rock addition on slurry segregation decreases，while changes in the cement-sand ratio lead to reduced anti-segregation performance.Under conditions of a high cement-sand ratio，increasing the proportion of waste rock reduces the elastic strain value，whereas the plasticity of the filling body decreases as the waste rock proportion increases.The main strength increase of the filling body occurs within the first 0-7 d of curing，after which the rate of strength growth gradually slows.Factors influencing the rate of strength growth are cement-sand ratio>slurry concentration.The established regression model for predicting the filling slurry mix parameters shows an error margin within ±15 %，making the model reliable for providing a reference for future mix optimization.

Keywords：waste rock-ungraded tailings slurry;slurry stability;bleeding rate;stratification degree;hardening strength;uniaxial compressive strength;strength regression model