張海發(fā)

（西部礦業(yè)股份有限公司，甘肅 酒泉 736000）

根據(jù)具體的鐵礦的開采的情況，對(duì)地表的征地的界限進(jìn)行劃分，一般來說在地下三百多米以上的地方都可以采用充填的方式來進(jìn)行開采，這樣可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，最大限度的對(duì)鐵礦進(jìn)行開采，還可以有效的抑制圍巖的移動(dòng)，對(duì)地表的環(huán)境進(jìn)行很好的保護(hù)，也能夠很好的處理固體的廢棄物。目前，鐵礦礦山中含有大量的有色金屬以及黑色金屬，因此采用充填的采礦的方式，可以更好的解決開采問題。鐵礦的填充材料的力學(xué)特性等方面的研究，對(duì)于鐵礦的開采來說具有重要的意義。

1 尾砂充填材料的組成

1.1 選擇依據(jù)

尾砂充填材料選用的尾砂都會(huì)被用語(yǔ)井下的填充，這樣可以很好的減少尾礦的入庫(kù)量，讓尾礦庫(kù)的使用年限被拉長(zhǎng)，這樣才能夠讓固體的廢物資源被合理的利用。采用鐵礦的尾砂作為充填的骨料，會(huì)經(jīng)過隔膜泵站的輸送，因此只有特定粒級(jí)的尾砂才能夠使用。在對(duì)尾砂進(jìn)行提取的時(shí)候，需要以生產(chǎn)建筑砂作為標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，這樣才能夠?qū)⑹Ｓ嗟奈采斑M(jìn)行輸送，對(duì)建筑工程的空區(qū)進(jìn)行填充，選用的標(biāo)號(hào)一般為普通的硅酸鹽的水泥，這種膠凝的材料可以更好的進(jìn)新型的探索實(shí)驗(yàn)，用來服務(wù)后期的生產(chǎn)。

1.2 尾砂的物化性質(zhì)

尾砂的物化性質(zhì)是需要進(jìn)行測(cè)量的，其中化學(xué)元素的分析需要采用半定量的分析方法進(jìn)行檢測(cè)。尾砂中鐵元素的含量是最高的，其次會(huì)含有一些鎂、鋁、鈣等元素，但是這些元素的含量比較少，不過可以幫助生產(chǎn)水泥化產(chǎn)物，有利于膠結(jié)充填的過程。尾砂中也會(huì)含有一些有毒有害的元素，例如，硼。尾砂的物理參數(shù)的測(cè)定也有很多不同的類別，包含有比重，松散容重，自然安息角，松散的容重等，這些可以得到孔隙率。為了滿足礦山的充填要求，有些元素的含量是非常低的，為了能夠?qū)ξ采斑M(jìn)行激光粒度的測(cè)量，需要采用激光粒度的分析儀對(duì)其充填的尾砂進(jìn)行激光粒度的測(cè)定，從而得出測(cè)試的結(jié)果，根據(jù)結(jié)果來進(jìn)行尾砂粒級(jí)的分布曲線的繪制。由此可以得出尾砂不同顆粒的占比，進(jìn)行礦山粒度的類比，得到尾砂的粒徑。

2 充填材料配比試驗(yàn)

尾砂需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和配比的實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)砂灰進(jìn)行測(cè)試和配比，料漿的濃度需要控制在一定的條件下，可以對(duì)各個(gè)組塊的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行配比。充填材料的強(qiáng)度主要受到水泥的影響，如果砂灰的比例出現(xiàn)變化，那么養(yǎng)護(hù)齡期的強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)變化，濃度也會(huì)隨之增強(qiáng)。砂灰的比例出現(xiàn)變化，強(qiáng)度也會(huì)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行變化，隨著濃度的增加，強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)。水泥含量試驗(yàn)組最低的砂灰比是25，此時(shí)的強(qiáng)度范圍在1.7左右。強(qiáng)度會(huì)隨著濃度的增加而增加，養(yǎng)護(hù)齡其的單軸的抗壓的強(qiáng)度比較弱，需要結(jié)合齡期來對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)，強(qiáng)度正常一倍左右。周期如果為28，那么單軸的抗壓的強(qiáng)度也增長(zhǎng)大約一倍左右。也就是說，水泥的含量越多，那么強(qiáng)度也會(huì)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率大概在20%左右。如果水泥的含量比較低，那么強(qiáng)度的增長(zhǎng)會(huì)不明顯。料漿的濃度也會(huì)對(duì)強(qiáng)度的填充有一定的影響，試驗(yàn)表明，如果料漿的濃度增加，不管是什么數(shù)值的強(qiáng)度，數(shù)值都是呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)的。出現(xiàn)這種情況的原因是因?yàn)闈舛热绻^高，料漿的質(zhì)地就會(huì)更加均勻，不容易出現(xiàn)分層和離析的狀況，會(huì)形成比較好的填充質(zhì)量。在試驗(yàn)的過程中，料漿的流動(dòng)性會(huì)比較差，狀態(tài)也像膏體一樣，因此如果沒有外加劑的幫助下，是很難自流的，因此不建議使用這種方法。如果砂灰比是4，那么單軸的抗壓強(qiáng)度最高為3.9，也就是72%左右，如果砂灰比增加，那么水泥量減少，就會(huì)呈現(xiàn)遞減的狀態(tài)。濃度如果為70%，那么強(qiáng)度就會(huì)隨著砂灰比進(jìn)行變化，強(qiáng)度也會(huì)不斷的遞減。

3 充填料漿輸送試驗(yàn)

3.1 擴(kuò)散度測(cè)試

根據(jù)設(shè)計(jì)的物料比例，設(shè)置填充物懸浮液，均勻搖晃，用懸浮液填充擴(kuò)散筒，小心地抽出擴(kuò)散管并延伸懸浮液，在刻度板上延伸一定的區(qū)域并閱讀規(guī)模。計(jì)算兩個(gè)方向上的標(biāo)尺的比例，并計(jì)算平均擴(kuò)散直徑。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)整個(gè)尾礦漿分別為66%和68%時(shí)，擴(kuò)散漿的表面是透明的，而在70%后，它逐漸變稠。整個(gè)過程中需要確保物料的比例，設(shè)定好充填物的懸浮液，并且進(jìn)行擴(kuò)散的操作，對(duì)其進(jìn)行區(qū)域的規(guī)模的記錄，根據(jù)其中的標(biāo)尺的比例，來對(duì)其擴(kuò)散的直徑進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了擴(kuò)散漿與尾礦漿有關(guān)，其濃稠程度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.2 坍落度測(cè)定

使用完全自然風(fēng)干的尾礦進(jìn)行沉降測(cè)試，并根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)將其制成高濃度尾礦的懸浮液。在此測(cè)試設(shè)計(jì)中，對(duì)66%和68%具有良好懸浮液流動(dòng)性的組進(jìn)行沉降測(cè)試。結(jié)果表明，膠砂漿的剩余高度小，最大值僅為2cm，表明全膠砂漿的68%和66%具有較好的流動(dòng)性和保水性，跌落為28cm～29cm。在進(jìn)行坍落度的測(cè)定之后，需要確保全砂漿的穩(wěn)定性和流動(dòng)性能更好，這樣才能夠更加適合使用。

3.3 充填料漿L型管道輸送試驗(yàn)

為了在沒有灌漿問題的情況下進(jìn)行運(yùn)輸，有必要對(duì)影響運(yùn)輸阻力的因素進(jìn)行詳盡的分析和研究。測(cè)試了全尾礦全懸浮液的流變參數(shù)，并分析了全懸浮液的初始剪切應(yīng)力和粘度系數(shù)。結(jié)果表明，懸浮液濃度是影響懸浮液剪切變形應(yīng)力的關(guān)鍵因素。對(duì)于整個(gè)尾礦懸浮液，初始剪切應(yīng)變應(yīng)力隨懸浮液濃度的增加而增加。懸浮液的濃度對(duì)懸浮液的粘度系數(shù)具有顯著影響。隨著懸浮液濃度的增加，粘度系數(shù)增加。當(dāng)懸浮液的濃度為68%，70%時(shí)，懸浮液的流動(dòng)阻力在流動(dòng)過程中變化很??；在懸浮液濃度從70%變?yōu)?2%的過程中，粘度系數(shù)顯著增加。另外，隨著水泥含量的增加，懸浮液的粘度系數(shù)降低。適當(dāng)增加水泥含量有利于降低對(duì)懸浮液流動(dòng)的阻力，并有助于提高填料懸浮液的流動(dòng)性。每個(gè)鐵礦石系統(tǒng)的填充懸浮液的制備容量為100m3/h～120m3/h，每個(gè)混合系統(tǒng)的正常容量為100m3/h，最大容量為120m3/h該試驗(yàn)分析了在填充量為100m3/h和120m3/h的條件下，不同流量（對(duì)應(yīng)于管道直徑）下的阻力變化。針對(duì)懸浮液的特定濃度和物料的配比（例如臨界流量和沿路徑的阻力）計(jì)算流量和阻力。

4 新型膠凝材料探索試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和分析結(jié)論，對(duì)于一定的鐵礦石運(yùn)輸能力為100m3/h～120m3/h，雙充填線近似為（豎段高度820m，大約4 100m），建議的輸送濃度為66%～68%，建議的輸送管直徑為100mm～110mm。對(duì)于鐵灰和水冷渣材料，初步研究了這兩種材料作為水泥替代品或部分替代品的可行性，并推薦了相關(guān)參數(shù)。進(jìn)行替代膠凝材料的活性探索試驗(yàn)，以鐵礦的現(xiàn)有水泥為對(duì)照，并進(jìn)行比例設(shè)計(jì)。對(duì)水泥材料的添加量進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)相應(yīng)組合物的強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。單軸壓縮測(cè)試可固化14天和28天。替代膠凝材料的活性探索試驗(yàn)結(jié)果表明，鐵礦石取樣的水冷渣經(jīng)初步分析具有膠凝活性。結(jié)合礦山的生產(chǎn)需要，建議開展必要的研究工作，以開發(fā)和充分利用水冷渣的活性特性。

5 結(jié)論

綜上所述，替代或部分替代礦用水泥，降低填充成本并提高業(yè)務(wù)效率。作為填充材料，尾礦可以保護(hù)表面環(huán)境并降低尾礦的儲(chǔ)存能力。對(duì)于固體廢物資源的綜合利用，生態(tài)和生態(tài)礦山的建設(shè)具有重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。