胶结充填采矿法合理添加胶凝材料的探讨

胶结充填采矿法合理添加胶凝材料的探讨

新疆某铜铜矿，矿区开采能力100万吨。该井采用下向进路胶合开采法进行。骨料为戈壁材料，骨料为p.o42.5普通硅酸盐水泥。进路假底层(1.5m高)采用浓度82%、灰砂比1∶4充填;进路接顶层(2m高)采用浓度82%、灰砂比1∶8充填。胶结充填不仅是影响矿山安全生产的最重要环节,而且是影响采矿成本的重要因素,即充填成本决定了采矿成本,而充填材料中胶凝材料的添加量是影响充填成本的核心因素本文从充填骨料、胶凝材料基本性能、充填料浆流动性、充填体强度配比试验等方面开展研究工作。结合水泥单耗进行技术经济分析,最终确定最佳的胶结充填参数,从而大幅降低矿山生产成本。1壁材粒径组成1)戈壁料化学成分。戈壁料主要化学成分见表1。2)骨料物理参数。戈壁料物理参数测试结果见表2。3)粒径组成。采用筛分法进行戈壁料粒径组成测试,结果见表3。由表3可知,戈壁料粒径整体偏粗,其中,大于8mm颗粒大于30%,小于1mm的细颗粒只占总量的28%,属于级配不连续物料。采用此粗骨料制备膏体充填料浆极易出现沉降离析现象,影响充填料浆管道输送2胶凝材料基本性质检测对矿山正常生产期间所采用的胶凝材料进行取样检测,并对其质量进行评价。在中国建筑科学研究院采用《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)对矿用胶凝材料进行基本性质检测,其检测结果见表4。通过专业机构检测,该水泥符合P.O42.5水泥强度要求,且部分指标优于P.O42.5水泥,说明矿山采用的水泥作为胶凝材料质量较好,能够满足矿山生产需要。3试验参数和方案3.1填站和井下充填泵房取样为确保试验中的浓度水平与矿山生产实际一致,试验人员分两组同时在地表充填站和井下充填泵房取样。通过统计两组在同一时间段内的测量结果,得出该充填站的充填料浆浓度范围。通过试验测定矿山生产实际浓度在80%～84%之间波动。因此,试验料浆设计浓度选取为80%、82%和84%三个水平。3.2顶充填充填料目前矿山正常生产期间进路假底采用灰砂比1∶4充填、接顶采用灰砂比1∶6充填。为尽可能详细得到不同砂灰比的充填体强度,本试验研究结合矿山常用配比参数,选取6个砂灰比(4、5、6、7、8、10)开展试验研究。3.3试验计划试验共设计36组(浓度×砂灰比×养护龄期=3×6×2),实验方案设计见表5。4最佳输送参数的确定充填料浆流动性直接关系着料浆输送性能,在充填参数选择前,首先需确定最佳的输送参数。矿山采用戈壁料高体充填工艺坍落度试验结果表明浓度范围在80%～84%、砂灰比范围在4～10之间的充填料浆的流动性均能满足混凝土泵泵送要求。5综合试验的结果5.1充填体强度试验采用《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70—2009),采用浇注试块的方法,制作长×宽×高为10cm×10cm×10cm的三联充填试模制作充填试块充填料浆浓度、灰砂比及养护龄期是影响充填体强度的主要因素5.2充填体强度矿山要求下向进路充填采矿法中假底层充填体强度大于4MPa,接顶层充填体强度大于1MPa。根据充填料浆流动性试验及充填体强度试验结果,最终推荐充填浓度为80%～84%,假底层灰砂比由1∶4降为1∶6,接顶层灰砂比由1∶8降为1∶10,最终推荐充填工艺参数见表9。6填充式成本分析6.1水泥单耗对比戈壁料含水率为2.39%,密度2.50g/cm由表10可知,充填浓度为82%时,灰砂比1∶4和1∶8时的充填水泥单耗分别为348kg/m6.2充填成本分析按照充填体假底层强度大于4MPa、接顶层强度大于1MPa要求,本研究推荐配比与原充填配比(P.O42.5普通硅酸盐水泥,充填浓度82%,假底灰砂比1∶4,结顶灰砂比1∶8),可作如下成本分析。按年产量100万t计算,每年充填量约32万m7充填配比试验1)戈壁料粒径整体偏粗,且属于级配不连续物料,制备膏体充填料浆时应确定事宜的浓度及灰砂比。2)根据日常生产调研及充填料浆流动性试验研究,综合确定充填料浆最佳的输送浓度范围为80%～84%。3)根据矿山下向进路充填采矿法要求充填体假底层强度大于4MPa、接顶层强度大于1MPa的充填体强度要求,基于充填配比试验结果,推荐充填浓度为80%～84%,假底层灰砂比由原先1∶4降为1∶6,接顶层灰砂比由原先1∶8降为1∶10。4)充填浓度为82%时,灰砂比1∶4和1∶8时的充填水泥单耗