王耀 王謙源 谷彥霖等

摘 要：文章對(duì)該金礦進(jìn)行了全尾砂膠結(jié)充填材料的配比試驗(yàn)研究，針對(duì)影響充填材料強(qiáng)度的因素，通過(guò)大量試驗(yàn)，用回歸方法分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，灰料比和濃度對(duì)充填體試塊抗壓強(qiáng)度的影響顯著。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出的結(jié)論：相同濃度下，充填材料試塊強(qiáng)度隨不同灰料比的變化規(guī)律，不同灰料比下，強(qiáng)度隨濃度的變化規(guī)律以及水泥耗量隨濃度的變化規(guī)律，對(duì)應(yīng)關(guān)系之間的擬合公式均能與實(shí)測(cè)值較好吻合，對(duì)實(shí)際工程有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：膠結(jié)充填材料；灰料比；強(qiáng)度；回歸分析

中圖分類號(hào)：TD853.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0174-03

1 充填方案選擇與實(shí)驗(yàn)任務(wù)

遼寧省該金礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為10.0萬(wàn)t/a，選廠目前實(shí)際處理礦石能力為500 t/d，屬小型礦井，礦床為急傾斜礦床，所屬礦山為地下開采金礦礦山，選礦方法為浮選法，該金礦礦石品位較低。目前所用采礦方法主要為淺孔留礦采礦法，空區(qū)水平面積較小。由于礦體厚度中等，傾角較陡，采用留間柱的淺孔留礦采礦法采礦，采場(chǎng)間有間柱相隔，上下采場(chǎng)間有底柱相隔，形成彼此相對(duì)獨(dú)立的小采空區(qū)，且礦巖穩(wěn)固性較好，采空區(qū)頂板基本維持穩(wěn)定。

充填采礦法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于我國(guó)金屬礦山的開采中。實(shí)行采空區(qū)充填是解決礦山尾礦處置問(wèn)題的有效途徑，越來(lái)越受到礦業(yè)界的重視。使用選廠全尾砂的充填方法，有利于提高礦石回收率、減少貧化率，防止采空區(qū)塌陷以及控制地表變形，減少尾砂地面排放，保護(hù)礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境、防止環(huán)境污染以及各種地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。

鑒于該金礦礦石品位較低，為節(jié)約充填成本，將盡可能減少充填膠凝材料的用量，而且礦山的充填規(guī)模較小，不適合單獨(dú)建專用的膠固材料廠，只能使用市場(chǎng)水泥膠結(jié)，但水泥料漿容易離析，所以設(shè)計(jì)選擇高濃度充填。充填骨料采用選廠全尾砂，細(xì)粒成分較多會(huì)影響水泥的膠結(jié)強(qiáng)度。此外，地面充填站距離充填鉆孔約200 m，并有20 m的高差。

采空區(qū)設(shè)計(jì)為嗣后尾砂充填，近期主要是處理空區(qū)充填，因此暫不考慮礦柱回收問(wèn)題，嗣后充填的強(qiáng)度要求為0.5 MPa，即只要固化穩(wěn)定即可。充填料漿采用泵送與自流相結(jié)合的方式，充填泵主要解決地面輸送問(wèn)題，設(shè)計(jì)的泵送壓力為4.5 MPa，料漿進(jìn)入立孔后的自流充填倍線很小，因此設(shè)計(jì)采用膏體充填。

對(duì)影響充填材料力學(xué)性能的各因素進(jìn)行分析，掌握充填材料力學(xué)性能的變化規(guī)律，有利于降低充填成本、提高充填效率。為配合該金礦水泥膠結(jié)全尾砂高濃度充填采礦的項(xiàng)目開展，本文對(duì)全尾砂膠結(jié)充填材料進(jìn)行了配比試驗(yàn)，并就灰料比和濃度對(duì)充填材料強(qiáng)度的影響變化規(guī)律進(jìn)行了探討，同時(shí)得到不同灰料比下水泥用量隨濃度的變化關(guān)系，以期為現(xiàn)場(chǎng)充填配比選擇提供依據(jù)。

2 全尾砂的基本特性分析

充填骨料的密度和粒度分布是影響充填料流動(dòng)性和固化特性的兩個(gè)重要參數(shù)，配比試驗(yàn)直接采用該金礦選廠全尾砂做充填骨料，試驗(yàn)前分別對(duì)全尾砂的物理性質(zhì)和粒度分布做了檢測(cè)。

2.1 物理性質(zhì)

2.2 粒度分布

全尾砂的粒度分布反應(yīng)充填料的顆粒大小和級(jí)配，325目以上的尾砂粒度分布可用篩分析獲得，小于325目的細(xì)粒部分則需用激光力度分析儀分析。試驗(yàn)中使用Rise-2002型激光粒度分析儀進(jìn)行分析。

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，該金礦選廠全尾砂充填的細(xì)粒部分較多。

3 充填材料配比試驗(yàn)

充填體強(qiáng)度是充填采礦法中影響礦山圍巖和充填體穩(wěn)定性的直接控制因素，充填料漿的合理配比是決定充填質(zhì)量的首要因素。針對(duì)該金礦的實(shí)際工程情況，我們進(jìn)行了水泥膠結(jié)全尾砂高濃度充填材料的配比試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

本次試驗(yàn)采用的充填骨料為該金礦全尾砂，結(jié)合該礦山全尾砂的物料特性，并參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，膠固材料采用了425#普通硅酸鹽水泥進(jìn)行了充填配比試驗(yàn)，方案如下：

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.2.1 灰料比對(duì)強(qiáng)度的影響規(guī)律

3.2.2 濃度對(duì)強(qiáng)度的影響規(guī)律

3.3 制漿用料試驗(yàn)

4 結(jié) 語(yǔ)

①該金礦的全尾砂充填膠結(jié)材料配比試驗(yàn)結(jié)果表明，充填材料24 h脫模后可形成穩(wěn)定的固化體，滿足空區(qū)充填處理的要求。

②由圖2和圖3可知，灰料比和濃度對(duì)充填體強(qiáng)度的影響顯著，這一特點(diǎn)在公式（1）以及表4中也都得到反映。

③試驗(yàn)還得到了不同灰料比下，水泥用量隨濃度的變化規(guī)律，為實(shí)際工程提供了參考。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建議該金礦在實(shí)際工程中將充填漿體的濃度確定為70%。

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