遼寧某金礦全尾砂膠結充填材料配比試驗研究

王耀 王謙源 谷彥霖等

摘 要：文章對該金礦進行了全尾砂膠結充填材料的配比試驗研究，針對影響充填材料強度的因素，通過大量試驗，用回歸方法分析試驗數據。試驗結果表明，灰料比和濃度對充填體試塊抗壓強度的影響顯著。根據試驗結果得出的結論：相同濃度下，充填材料試塊強度隨不同灰料比的變化規律，不同灰料比下，強度隨濃度的變化規律以及水泥耗量隨濃度的變化規律，對應關系之間的擬合公式均能與實測值較好吻合，對實際工程有一定的參考價值。

關鍵詞：膠結充填材料；灰料比；強度；回歸分析

中圖分類號：TD853.34 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0174-03

1 充填方案選擇與實驗任務

遼寧省該金礦設計生產規模為10.0萬t/a，選廠目前實際處理礦石能力為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，采場間有間柱相隔，上下采場間有底柱相隔，形成彼此相對獨立的小采空區，且礦巖穩固性較好，采空區頂板基本維持穩定。

充填采礦法現已廣泛應用于我國金屬礦山的開采中。實行采空區充填是解決礦山尾礦處置問題的有效途徑，越來越受到礦業界的重視。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，防止采空區塌陷以及控制地表變形，減少尾砂地面排放，保護礦區及周邊生態環境、防止環境污染以及各種地質災害問題。

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

采空區設計為嗣后尾砂充填，近期主要是處理空區充填，因此暫不考慮礦柱回收問題，嗣后充填的強度要求為0.5 MPa，即只要固化穩定即可。充填料漿采用泵送與自流相結合的方式，充填泵主要解決地面輸送問題，設計的泵送壓力為4.5 MPa，料漿進入立孔后的自流充填倍線很小，因此設計采用膏體充填。

對影響充填材料力學性能的各因素進行分析，掌握充填材料力學性能的變化規律，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全尾砂高濃度充填采礦的項目開展，本文對全尾砂膠結充填材料進行了配比試驗，并就灰料比和濃度對充填材料強度的影響變化規律進行了探討，同時得到不同灰料比下水泥用量隨濃度的變化關系，以期為現場充填配比選擇提供依據。

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性和固化特性的兩個重要參數，配比試驗直接采用該金礦選廠全尾砂做充填骨料，試驗前分別對全尾砂的物理性質和粒度分布做了檢測。

2.1 物理性質

2.2 粒度分布

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

由上述試驗結果可知，該金礦選廠全尾砂充填的細粒部分較多。

3 充填材料配比試驗

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

3.1 試驗設計及結果

本次試驗采用的充填骨料為該金礦全尾砂，結合該礦山全尾砂的物料特性，并參考國內外相關資料，膠固材料采用了425#普通硅酸鹽水泥進行了充填配比試驗，方案如下：

3.2 試驗結果分析

3.2.1 灰料比對強度的影響規律

3.2.2 濃度對強度的影響規律

3.3 制漿用料試驗

4 結 語

①該金礦的全尾砂充填膠結材料配比試驗結果表明，充填材料24 h脫模后可形成穩定的固化體，滿足空區充填處理的要求。

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

③試驗還得到了不同灰料比下，水泥用量隨濃度的變化規律，為實際工程提供了參考。根據試驗結果，建議該金礦在實際工程中將充填漿體的濃度確定為70%。

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