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利用矿山固体废物料固结矿区路面的试验研究
2012-06-20
白云鄂博西矿铁矿尾矿泥和甩尾碎石是矿山选矿厂排放的主要固体废弃物。利用尾矿泥代替砂、甩尾碎石代替级配碎石,采用碾压混凝土工艺进行矿区路面修筑,是改善矿区运输道路路况,延长汽车使用寿命的根本性措施。试验取得了其最佳含水量和最大比重的指标,28d抗压强度达到18MPa以上。工业试验路面选择在矿区主运输坡道上,一共做了4块,路面总长66.5m,宽9.0m,面积约600m2,用料量共计165t。根据路面混凝土芯样强度试验结果,尾矿泥碾压混凝土平均强度在18MPa以上。
SeJurineesꢀN2o0 14322 ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ 20总12第年 4第326期期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 利用矿山固体废物料固结矿区路面的试验研究 1 2 郑 建 军 ꢀ 刘 占 全 ( 1 内 蒙 古 科 技 大 学 矿 业 工 程 学 院 ; 2 包 钢 集 团 白 云 鄂 博 西 矿 ) 摘 ꢀ 要 ꢀ 白 云 鄂 博 西 矿 铁 矿 尾 矿 泥 和 甩 尾 碎 石 是 矿 山 选 矿 厂 排 放 的 主 要 固 体 废 弃 物 。 利 用 尾 矿 泥 代 替 砂 、 甩 尾 碎 石 代 替 级 配 碎 石 , 采 用 碾 压 混 凝 土 工 艺 进 行 矿 区 路 面 修 筑 , 是 改 善 矿 区 运 输 道 路 路 况 , 延 长 汽 车 使 用 寿 命 的 根 本 性 措 施 。 试 验 取 得 了 其 最 佳 含 水 量 和 最 大 比 重 的 指 标 , 28 d 抗 压 强 度 达 到 18 MPa 以 上 。 工 业 试 验 路 面 选 择 在 2 矿 区 主 运 输 坡 道 上 , 一 共 做 了 4 块 , 路 面 总 长 66. 5 m, 宽 9. 0 m, 面 积 约 600 m , 用 料 量 共 计 165 t。 根 据 路 面 混 凝 土 芯 样 强 度 试 验 结 果 , 尾 矿 泥 碾 压 混 凝 土 平 均 强 度 在 18 MPa 以 上 。 关 键 词 ꢀ 尾 矿 泥 ꢀ 废 石 ꢀ 碾 压 混 凝 土 ꢀ 路 面 抑 尘 Experimental Study on Consolidation Mining Area of Pavement of Mining Solid Waste Materials 1 2 Zheng Jianjun ꢀ Liu Zhanquan ( 1 School of mining en2gineering, Inner Mongolia University of Science and Technology;  Baiyunebo Iron Mine, Baogang Group) Abstractꢀ The iron ore tailings mud and gravel drift mine is the main emission solid waste Bayanobo West Mine Con centrator Tailings mud instead of sand, drift gravel instead of graded gravel, RCC process was adopted in the mine road construction It improves the mine haulage road traffic, and extends vehicle service life The trial achieved its optimum mois ture content and the largest proportion of indicators, and 28 d compressive strength of more than 18 MPa industrial test road WWW.KY114.CN in the mining area on the main transport ramp, a total of 4, the road length of 66. 5 m, width 9. 0 m, covering an areaabout 2 6 00 m with feeding amount a total of 165 t - tailings mud the average strength of roller compacted concrete pavement core samples of concrete strength test results, in more than 18 MPa. Keywordsꢀ Tailings mud, Waste rock, RCC, Road dust suppressants ꢀ ꢀ 目 前 , 国 内 外 大 型 露 天 矿 山 多 采 用 重 型 自 卸 汽 这 一 方 法 技 术 上 可 行 , 经 济 上 合 理 。 车 运 输 方 式 , 运 输 道 路 一 般 都 是 只 经 过 适 当 平 整 压 实 的 砾 石 土 路 。 每 当 车 辆 经 过 时 , 空 气 中 的 粉 尘 浓 度 大 大 超 过 国 家 卫 生 标 准 。 路 面 扬 尘 不 仅 污 染 周 围 环 境 , 而 且 使 行 车 速 度 受 到 限 制 , 影 响 行 车 安 全 , 降 低 生 产 效 率 1] 。 多 数 矿 山 采 用 的 防 尘 措 施 是 洒 水 , 这 一 措 施 虽 简 便 易 行 , 但 对 于 北 方 干 燥 地 区 其 有 效 作 用 时 间 短 , 尤 其 在 夏 季 , 喷 洒 1 次 , 有 效 作 用 时 间 不 到 30 min; 为 了 控 制 扬 尘 , 矿 山 必 须 出 动 多 台 洒 水 车 频 繁 洒 水 , 致 使 抑 尘 成 本 很 高 , 效 果 却 不 理 想 。 此 外 , 北 方 冬 季 采 场 路 面 因 洒 水 结 冰 威 胁 行 车 安 全 , 致 使 冬 季 路 面 洒 水 抑 尘 无 法 正 常 采 用 。 因 此 修 筑 矿 山 路 面 , 是 防 尘 和 延 长 汽 车 使 用 寿 命 的 根 本 性 措 施 , 而 利 用 露 天 矿 山 大 量 固 体 废 弃 物 , 采 用 固 结 手 段 使 这 一 措 施 的 实 施 成 为 可 能 。 本 研 究 就 这 一 措 施 进 行 了 实 验 室 试 验 和 矿 山 采 场 路 面 的 工 业 试 验 , 结 果 表 明 , 1ꢀ 试 验 原 材 料 白 云 鄂 博 西 矿 尾 矿 泥 , 是 铁 矿 石 在 选 矿 过 程 中 排 出 的 尾 矿 浆 经 沉 淀 后 的 排 出 物 , 其 特 点 是 粒 度 细 , 0 08 mm 筛 筛 余 18 2% , 含 水 率 高 ; 草 原 牌 复 合 [ 3 2 5 级 水 泥 , 其 物 理 力 学 性 能 见 表 1; 干 选 甩 尾 碎 石 , 最 大 粒 径 40 mm, 筛 分 结 果 见 表 2。 表 1ꢀ 水 泥 物 理 力 学 性 能 强 度 / MPa 密 ꢀ 度 ( g/ cm3 ) 比 表 面 积 / ( cm2 / g) 标 准 稠 度 用 水 量 / % / 3 d 28 d 34 8 3 15 350 27 12 5 2ꢀ 配 合 比 试 验 及 配 料 要 点 ( 1) 试 验 的 目 的 是 利 用 铁 矿 选 矿 厂 尾 矿 泥 代 替 郑 建 军 ( 1959— ) , 男 , 高 级 工 程 师 , 014010 内 蒙 古 包 头 市 阿 尔 丁 大 街 7 号 。 · 127· 总 第 432 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2012 年 第 6 期 表 2ꢀ 选 矿 车 间 甩 尾 碎 石 筛 分 结 果 ꢀ ꢀ 芯 样 强 度 试 验 结 果 表 明 , 第 1 块 路 面 强 度 偏 低 , 平 均 8 35 MPa, 这 可 能 和 施 工 机 具 在 混 凝 土 终 凝 后 碾 压 有 关 。 第 2 块 路 面 强 度 平 均 15 2 MPa。 第 3 块 路 面 平 均 强 度 15 9 MPa, 最 高 强 度 达 到 22 2 MPa。 但 总 体 强 度 低 于 实 验 室 试 配 的 强 度 , 分 析 原 因 有 : ①芯 样 为 圆 柱 体 , 直 径 为 14 5 mm, 而 样 本 高 度 未 按 要 求 制 作 , 造 成 抗 压 强 度 偏 低 ; ②由 于 试 验 路 面 为 斜 坡 , 洒 水 养 护 时 水 容 易 流 失 造 成 养 护 不 充 分 ; 筛 孔 尺 寸 筛 下 产 率 标 准 级 配 范 围 / mm / % 4 2 1 0 0 0 100 40 10 8 - 95 ~ 100 25 ~ 40 5 ~ 15 0 ~ 5 5 2  5 4 砂 子 , 干 选 甩 尾 碎 石 代 替 级 配 碎 石 , 以 复 合 硅 酸 盐 水 泥 为 胶 凝 材 料 制 备 碾 压 混 凝 土 材 料 。 经 标 准 击 实 , 取 得 了 其 最 佳 含 水 量 和 最 大 密 度 的 指 标 , 28 d 抗 压 ③ 粗 骨 料 粒 径 大 、 级 配 差 , 造 成 混 凝 土 在 搅 拌 、 运 输 、 [ 24] 。 试 验 结 果 见 表 3。 摊 铺 和 碾 压 过 程 中 离 析 而 使 强 度 出 现 较 大 波 动 。 由 此 可 见 , 如 果 严 格 按 照 碾 压 混 凝 土 施 工 规 范 进 行 施 工 , 使 用 该 配 比 的 尾 矿 泥 碾 压 混 凝 土 平 均 强 度 在 18 MPa 以 上 。 强 度 达 到 18 MPa 以 上 表 3ꢀ 碾 压 混 凝 土 配 合 比 及 抗 压 强 度 试 验 结 果 3 配 比 / ( kg/ m ) 抗 压 强 度 / MPa 表 观 密 度 试 样 代 号 甩 尾 碎 石 28 d / ( kg/ m3) 水 泥 尾 矿 泥 水 1 d 1 2 3 245 307 343 490 490 480 1 495 1 414 1 387 220 239 240 10 2 14 2 16 4 15 8 20 6 22 0 2 440 2 450 2 450 由 芯 样 可 见 , 尾 矿 泥 碾 压 混 凝 土 比 较 密 实 , 结 构 均 匀 , 表 观 密 度 达 到 2 450 kg / m3 以 上 , 从 铺 筑 的 路 面 平 整 度 以 及 强 度 结 果 可 见 , 用 尾 矿 泥 代 替 砂 、 甩 尾 碎 石 代 替 级 配 碎 石 、 水 泥 做 胶 凝 材 料 , 采 用 碾 压 混 凝 土 工 艺 进 行 路 面 修 筑 , 在 技 术 上 是 完 全 可 行 的 。 ꢀ ꢀ ( 2) 控 制 铁 矿 尾 矿 泥 含 水 率 在 10% 以 下 , 保 证 使 用 时 自 动 上 料 流 畅 ; 甩 尾 碎 石 进 行 适 当 破 碎 和 筛 分 , 满 足 碾 压 混 凝 土 粗 骨 料 级 配 要 求 。 用 水 量 根 据 稠 度 选 择 , 以 不 超 过 维 勃 稠 度 40S 为 宜 。 4 ꢀ 结 ꢀ 论 ( 1) 露 天 金 属 矿 使 用 选 厂 尾 矿 泥 代 替 细 骨 料 , 甩 尾 碎 石 代 替 级 配 碎 石 , 采 用 碾 压 混 凝 土 施 工 工 艺 3 ꢀ 工 业 试 验 及 结 果 工 艺 流 程 : 放 样 清 底 →配 料 拌 合 →运 输 →摊 铺 WWW.KY114.CN 铺 筑 矿 区 路 面 在 技 术 上 是 可 行 的 , 能 满 足 大 型 自 卸 → 碾 压 →养 护 →开 放 交 通 。 汽 车 运 输 。 依 据 实 验 室 试 验 的 配 合 比 , 工 业 试 验 路 面 选 择 ( 2) 用 矿 山 废 弃 料 铺 筑 运 输 道 路 , 既 变 废 为 宝 , 在 矿 区 主 运 输 坡 道 上 , 一 共 做 了 4 块 , 路 面 总 长 2 又 能 避 免 粉 尘 飞 扬 , 改 善 运 输 环 境 , 社 会 效 益 显 著 。 ( 3) 碾 压 混 凝 土 路 面 筑 路 成 本 表 观 上 看 , 初 期 投 入 大 于 洒 水 抑 尘 费 用 , 但 废 弃 料 修 筑 的 路 面 使 用 寿 命 长 , 又 能 大 大 延 长 汽 运 轮 胎 寿 命 , 总 体 经 济 效 益 是 合 算 的 。 6 6 5 m, 宽 9 0 m, 面 积 约 600 m , 用 料 量 共 计 165 t, 3 实 测 密 度 为 2 450 kg / m , 路 面 平 均 厚 度 约 12 cm。 设 置 了 2 条 横 向 缝 , 1 条 纵 向 缝 , 每 块 路 面 均 以 自 然 斜 坡 接 缝 。 对 28 d 龄 期 路 面 基 层 现 场 取 芯 , 芯 样 完 整 ; 路 [ 5] 。 面 混 凝 土 芯 样 强 度 试 验 结 果 表 4 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 表 4ꢀ 路 面 混 凝 土 芯 样 强 度 试 验 结 果 [ [ [ [ [ 1] ꢀ 赵 星 光 , 谭 卓 英  露 天 矿 山 运 输 路 面 扬 尘 影 响 因 素 及 机 理 分 析 [ J] . 有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2005, 57( 3) : 4348. 2] ꢀ 张 军 朝  铁 尾 矿 石 筑 路 性 能 研 究 及 应 用 [ J] . 公 路 工 程 与 运 输 , 2008( 4) : 211212. 试 件 直 径 表 观 密 度 破 坏 荷 载 / ( kg/ m3) / kN 平 均 强 度 / MPa 试 件 编 号 高 度 / cm 质 量 / kg 强 度 换 强 度 算 系 数 / MPa / cm 1 1 1 2 2 2 3 3 3 - 1 14 5 15 0 6 06 2 448 131 7 1 00 7 98 - 2 14 5 15 0 6 09 2 460 132 0 1 00 8 00 8 35 - 3 14 5 16 0 6 47 2 451 144 0 1 04 9 06 - 1 14 5 17 5 7 13 2 469 187 5 1 07 12 2 - 2 14 5 18 5 7 57 2 480 217 0 1 08 14 3 15 2 3] ꢀ 杨 金 泉  碾 压 混 凝 土 路 面 施 工 技 术 [ M] . 北 京 : 人 民 交 通 出 版 社 , 1998. 4] ꢀ 方 坤 河  碾 压 混 凝 土 材 料 、 结 构 与 性 能 [ M] . 武 汉 : 武 汉 大 学 出 版 社 , 2004. - 3 14 5 13 0 5 28 2 460 314 8 19 0 5] ꢀ 中 国 建 筑 科 学 研 究 院  CECS03ꢀ 钻 芯 法 检 测 混 凝 土 强 度 技 术 - 1 14 5 16 5 6 67 2 450 205 0 1 05 13 0 规 程 [ S]  北 京 : 中 国 工 程 建 设 标 准 化 协 会 , 2007 - 2 14 5 15 0 6 09 2 460 205 7 1 00 12 5 15 9 ( 收 稿 日 期 ꢀ 20120414) - 3 14 5 12 0 4 89 2 470 367 2 22 2 · 128·
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