降低膏體料漿沿程阻力損失的試驗研究*

武拴軍，辜大志，張海軍

(金川集團有限公司， 甘肅金昌市 737100)

降低膏體料漿沿程阻力損失的試驗研究*

武拴軍，辜大志，張海軍

(金川集團有限公司， 甘肅金昌市 737100)

膏體充填系統沿程阻力損失大，嚴重影響膏體系統的正常運行，制約著膏體充填技術的進步與發展。結合金川鎳礦實際，在膏體料漿中添加減水劑對此進行了研究。研究表明，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJ－NF型泵送減水劑，能夠降低泵的工作壓力，提高膏體料漿的流動性，提高充填體的各齡期強度，有利于改善礦山在高強度采礦條件下的安全生產環境。

膏體充填;阻力損失;減水劑;料漿流動性;齡期強度

從世界范圍及長遠發展來看，膏體充填工藝技術是充填采礦技術發展的主力方向。然而，膏體泵送充填系統從地表通過充填小井、充填鉆孔、主充填道到采場完成充填作業，整套管路系統拐彎多、總輸送距離大，造成管路系統的沿程阻力損失很大，導致膏體充填泵的工作壓力增大，進而造成管路爆裂、接頭泄漏等，嚴重影響著膏體充填系統的正常運行。金川鎳礦是我國膏體充填技術成功運用者，對此進行了研究，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJNF型泵送減水劑，能夠降低泵的工作壓力、提高膏體料漿的流動性、提高充填體的各齡期強度，有利于改善礦山在高強度采礦條件下的安全生產環境，有利于促進膏體充填系統的進一步完善和向深部開采系統的延伸，解決了制約我國膏體充填技術發展的關鍵問題。

1 試驗原材料

試驗原材料選用實際生產中使用的全尾砂、－3 mm棒磨砂、粉煤灰和P·O32.5普通硅酸鹽水泥，減水劑選用JKJ－NF型泵送減水劑，各材料的主要理化指標分別見表1、表2。

表1 試驗材料的主要化學成分

表2 試驗材料的物料性質

2 試驗設計及試驗結果

根據金川鎳礦的生產實踐，目前膏體充填系統要求的砂漿重量濃度為78% ～80%，根據本次試驗目的，主要考慮JKJ－NF型泵送減水劑的添加量對泵壓及充填質量的影響，其中棒磨砂∶尾砂=1∶1～3∶2，水泥耗量300 kg/m3，粉煤灰添加量100～150 kg/m3，料漿流量80～100 m3/h，JKJ－NF 型泵送減水劑添加量1% ～1.5%，分別制樣后測試3，7，28 d養護齡期下抗壓強度及坍落度。

試驗采用電子秤、托盤天平、量筒等計量設備計量，泵送減水劑為液體狀，在金川鎳礦二礦區膏體充填泵站的二樓攪拌槽上方設立一個3000 mm×3000 mm×1500 mm的鐵制容器，將泵送減水劑灌入，然后用電動流量泵計量進行定量添加。在泵送車間現場實測泵的工作壓力，添加前后在攪拌槽的尾端取樣料漿，然后在SBY－40型恒溫恒濕標準養護箱按溫度28℃、濕度80% ±5的條件進行養護，最后，采用NYL－300型壓力試驗機測試不同齡期的單軸抗壓強度，獲得的試驗數據見表3。

表3 膏體充填料強度對比試驗數據

3 試驗數據分析

為充分研究泵送減水劑的使用效果，對表3實測數據進行了分析，并獲得圖1、圖2和圖3的折線。

圖1 添加減水劑前后膏體充填泵的工作壓力對比

圖2 添加減水劑前后充填體抗壓強度對比

圖3 添加減水劑前后料漿坍落度對比

從圖1可以看出，添加JKJ－NF型泵送減水劑后，泵的工作壓力從130～120 bar下降到120～110 bar，說明添加泵送減水劑后，降低了管路的沿程阻力損失，能夠減輕泵的工作負荷，從而增強系統連續運轉的穩定性。

從圖2可以看出，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJ－NF高效泵送減水劑后，不但沒有降低膏體料漿的各齡期強度，相反，較大幅度地提高了充填體的各齡期抗壓強度，說明該種泵送減水劑對充填體強度的提高有促進作用。

從圖3可以看出，添加泵送減水劑后，膏體料漿的坍落度增大10%左右，說明泵送劑能夠改善膏體料漿的流動性，有利于膏體料漿的遠距離輸送。

4 結束語

研究結果表明，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJ－NF型泵送減水劑后，降低了膏體料漿管路的沿程阻力損失，可以降低泵的工作壓力，提高了膏體料漿的流動性，且能夠提高充填體的各齡期強度，特別是早期強度，有利于改善礦山在高強度采礦條件下的安全生產環境，降低回采過程中的礦石貧化損失率，從而加快礦山的采充循環速度，此外，增強了膏體料漿的穩定性、和易性和可泵性。

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“十一五”國家科技支撐計劃重大項目(編號:2008bab32b01).

2011－04－22)

武拴軍(1969－)，男，甘肅靜寧人，高級工程師，從事礦山地質工作研究及資源高效開采管理工作。