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小官庄铁矿试验矿块胶结充填试验研究
2012-06-25
对小官庄铁矿分级尾矿进行充填胶结试验。通过优选胶结材料, 优化充填浓度和灰砂比, 指导小官庄 铁矿充填采矿生产。胶结试验结果表明, 与普通水泥相比, 胶固粉具有添加量少、胶结强度高等优点, 应作为现场 充填采矿的胶结材料; 确定了充填浓度65%~ 70%、灰砂比1 B 4 的充填工艺参数, 并在现场进行了成功应用。
6 第 66 卷 第 6 期 有 色 金 属6 矿山部分6 6666 年 6 月 DDDDDD1 DDDDD DD DDDDD DDDDD DDDD1 DDDD1 DD1 DDD 小官庄铁矿试验矿块胶结充填试验研究 邱景平6 张国联6 邢 军6 孙晓刚6 张世玉 6 东北大学6 沈阳 6666666 摘 要6 对小官庄铁矿分级尾矿进行充填胶结试验。通过优选胶结材料6 优化充填浓度和灰砂比6 指导小官庄 铁矿充填采矿生产。胶结试验结果表明6 与普通水泥相比6 胶固粉具有添加量少、胶结强度高等优点6 应作为现场 充填采矿的胶结材料6 确定了充填浓度 666 6 666 、灰砂比 6 6 的充填工艺参数6 并在现场进行了成功应用。 关摘摘6 小官庄铁矿6 分级尾矿6 胶结充填6 充填浓度6 灰砂比 6 中摘分摘号6 666661 66 6 文献摘摘摘6 ! 文章摘号6 66666 66666 66666 6666666666 6 6666666 6666666 6xp6r66666 o6 6 6s6 b6ocks 66 X6ao6ua6zhua66 Iro6 M 666 QIU J666p6666 ZHANG Guo66a66 XING Ju66 SUN X6ao6a666 ZHAN G Sh6yu 6 Nor6h6as66r6 U66v6rs66y6 Sh66ya66 6666666 6h66a6 Abs6rac66 6h6 c6666666 6 666666 6xp6r66666s o6 c6ass66666 6a66666s 66 X6ao6ua6zhua66 Iro6 M 666 6s carr666 o6 6o op6666z6 6h6 op666a6 c6666666 6a6 6r6a6s6 6h6 6666666 666s66y a66 c66666sa66 ra66o1 6h6 6xp6r66666 r6su66 w 666 pro6 v666 6u66a6c6 6or 6666666 666666 66 X6ao6ua6zhua66 Iro6 M 666. 6h6 c66666 66 6666666 6xp6r66666 666o6s6ra66s 6ha6 6 6w c6666666 6a66r6a6 has a6va66a66s o6 6ow a66666o6 a66 h66h c66666 66 s6r6666h co6par66 w 66h por66a66 c66 6661 6h6 66w 6a66r6a6 6s r6co6666666 6o b6 c6666666 6a66r6a6 66 66666 6666666 666666. F666666 proc6ss666 para666 6rs 666 6 666 6666666 666s66y6 6 6 c66666sa66 ra66o6 ar6 s666c666 66 6h6 op6ra66o6 o6 X6ao6ua6zhua66 Iro6 M 666. K6y wor6s6 X6ao6ua6zhua66 Iro6 M6666 c6ass66666 6a66666s6 c6666666 6 6666666 6666666 666s66y6 c66666sa66 ra66o 6 导致充填体强度不高6 很难达到充填采矿的要求。 引言 所以需要对全尾矿进行分级6 以提高粗粒级尾矿所 占比例6 提高充填体强度6 满足现场充填采矿的要 求。 小官庄铁矿自生产以来6 一直采用无底柱分段 崩落法回采6 矿岩软破。近年来6 随着采空区体积的 [ 6] 增大和开采深度的加大6 井下地压活动明显 6 主井 井筒已经有一定程度的变形6 直接威胁着井下采掘 作业及矿山提升系统的安全6 因此需要寻求一种适 合于小官庄铁矿软破类型矿床合理采矿方法6 保证 矿山的正常生产6 并适应小官庄铁矿未来深部采矿 的需要。 本文对小官庄铁矿分级尾矿进行了充填胶结试 验6 以优选合理的充填材料和胶结料6 优化充填浓度 [ 66 6] 。 和灰砂比6 指导小官庄铁矿充填采矿生产 6 全尾矿样品采集与分级尾矿制备 全尾矿样品由鲁中冶金矿业集团公司技术中心 根据矿体的赋存条件、矿山生产现状6 选择上向 负责从选矿厂采集6 样品总重量 666 k6 左右6 分袋 装6 每袋大约 666 66 k66 水分含量 6666 666。 鉴于样品含有 6666 666 的水分6 为了保证试 验用样的均匀性、代表性6 首先对采集的全尾矿样品 进行了晾晒6 然后进行混匀缩分、装袋备用。 为制备合格的分级尾矿6 在实验室选用 KQ66 进路充填法作为小官庄铁矿试验矿块的开采方 66 6] 。由于小官庄铁矿全尾矿中微细颗粒所占比 例大6 其中粒径小于 61 666 66 的颗粒所占比例为 61 6666 且红板岩等黏土类矿物含量高、泥化严重6 [ 法 6 基金项目6 国家自然科学基金项目6 666666666 666666666 作者简介6 邱景平6 66666 6 6 男6 博士6 副 教授6 采矿工程专 业6 主要 从事充填采矿和矿业经济研究。 !666 666 调浆场6 底流口直径 66 666 制备分级粗 尾矿6 旋流器进料浓度为低进料浓度6 666 6 6 工作 压力 61 66 M Pa6 共计制备分级粗尾矿 666 k6 6 用 66 有 色 金 属6 矿山部分6 第 66 卷 于分级粗尾矿胶结试验以及相关性能试验。 级效果明显。 采用比重瓶法测定的分级尾矿密度为 61 66。 采用湿式标准筛筛析法测定分级尾矿粒度组成6 粒 径小于 61 666 66 的颗粒所占比例为 661 666 6 分 分级尾矿 666 、666、666 、666 浓度的流动性 试验结果见表 6。 表 D 分摘尾摘流摘性摘摘摘果 DDDDD D DDDDDDD DD DDDDDDDDDd DDDDDDgD DDDDdDDy 分级尾矿浓度/ 6 流动度/ 66 流动性说明 6 6 6 6 6 6 6 6 666 666 666 666 中心堆积高度 66 666 离析严重 离析 浆体厚度 66 666 流动性及均匀性较好 浆体厚度 66 666 流动性很差 由表 6 可见6 分级尾矿浓度为 666 时6 流动度 为 666 666 流动性及均匀性较好6 但当浓度到 666 时6 流动度只有 666 666 流动性很差。 通常来讲6 分级尾矿充填料浆的流动度经验值 应在 666 66 以上。从流动性角度来考虑6 若分级 尾矿用于充填料6 其分级尾矿浓度不宜超过 666 6 加胶结料后6 浓度提高6 若以 6 6 的配比来看6 大约 提高 66 6 所以充填料浆浓度不宜超过 666。 6 胶结充填试验 摘 D D Dm D Dm D Dm 三摘金属摘模 在上述试验的基础上6 制定了小官庄铁矿分级 FDgD D DDm D Dm D Dm DrDpDD mDDDDDDD DDDD mDDDd 尾矿胶结充填试验方案6 以确定合理的胶结材料和 最优的灰砂比。 D1 D 胶摘充填摘摘内容 66 不同胶结剂6 普通硅酸盐水泥、胶固粉6 胶结 强度试验6 66 不同充填料浆浓度6 666 、666、666、666 6 胶结强度试验6 66 不同灰砂比6 6 6、6 6、6 6、6 666 胶结强 度试验6 66 不同龄期6 6 6、6 6、66 6、66 66 胶结强度试 验。 摘 D WDWD DDDD 型微机控制摘子万能摘摘机 FDgD D WDWD DDDD DDDvDrDDD DDDDDDg mDDhDDD DD mDDrDDDmpDDDr DDDDrDD D1 D 胶摘充填摘摘流程及方法 在实验室6 6 c6 6 c6 6 c6 三联金属试模6 见图 66 制备试块6 并通过脱模、养护后采用 W6W 为了考察不同胶结材料对分级尾矿的胶结效 果6 分别采用 666 号普通硅酸盐水泥、莱芜生产的胶 固粉进行了分级尾矿不同料浆浓度、不同灰砂比、不 同养护时间的胶结强度试验。 6 6 666 型微机控制电子万能试验机6 见图 66 测定 试块的抗压强度。 以一组试样内不同试模得到的六个抗压强度测 定值的算术平均值作为试验结果。如六个测定值中 有一个超出平均值的 6666 则剔除该结果6 以剩下 的五个数值的平均值为结果。若五个测定值中再有 超过它们平均值的 666 6 则此组试验作废。 D1 D 分摘尾摘胶摘充填摘摘 61 61 6 分级尾矿普通水泥胶结充填试验 采用 666 号普通硅酸盐水泥作为胶结材料分别 进行了料浆浓度 666、666、666、6666 灰砂比 6 6、6 6、6 6、6 66 的分级尾矿胶结试验6 并测 第 6 期 邱景平等6 小官庄铁矿试验矿块胶结充填试验研究 66 定了胶结体在 6 6、6 6、66 6、66 6 龄期的胶结强度。 表 6。 分级尾矿普通硅酸盐水泥胶结充填试验结果见 表 D 分摘尾摘普通水泥胶摘摘摘摘果 DDDDD D CDmDDDDd DxpDrDmDDD rDDDDDD DDr DDDDDDDDDd DDDDDDgD DDd pDrDDDDd DDmDDD 料浆浓度 试块各龄期强度/ MPa 序号 充填材料 灰砂比 / 6 6 6 6 6 66 6 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 66 6 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 6 6 6 6 6 6 6 6 6 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 普通水泥、分级尾砂 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 66 66 66 66 6 6 6 6 1 61 6 分级尾矿胶固粉胶结充填试验 为了对比分析6 考察胶固粉对分级尾矿的胶结 效果6 采用胶固粉分别进行了料浆浓度 666、666 、 66 、666 6 灰砂比 6 6、6 6、6 6、6 66 的分级 尾矿胶结试验6 并测定了胶结体在 6 6、6 6、66 6、66 6 龄期的胶结强度。 分级尾矿胶固粉胶结充填试验结果见表 6。 6 表 D 分摘尾摘胶固粉胶摘摘摘摘果 DDDDD D CDmDDDDd DxpDrDmDDD rDDDDDD DDr DDDDDDDDDd DDDDDDgD DDd DDw DDmDDDDd mDDDrDDD 料浆浓度 试块各龄期强度/ MPa 序号 充填材料 灰砂比 / 6 6 6 6 6 66 6 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 66 6 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 6 6 6 6 6 6 6 6 6 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 胶固粉、分级尾砂 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 66 61 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 66 66 66 66 61 66 61 66 61 66 61 66 6 6 6 D1 D 推荐的分摘尾摘胶摘充填方案 使用方便等优点6 因此被优选为现场的胶结材料。 考虑到小官庄铁矿矿岩软破6 试验矿块在井筒保安 矿柱附近。为提高充填体强度6 保证生产的顺利进 上述试验结果表明6 灰砂比 6 66 充填料浆浓 度 666 6 666 时6 各试块胶结强度较高。另外6 胶 固粉与普通水泥相比6 具有添加量少、胶结强度高、 行6 选择充填工艺参数为灰砂比 6 66 充填料浆浓 66 有 色 金 属6 矿山部分6 第 66 卷 度6666 666。 由于分级尾矿透水性好6 充填试验时发现溢流 现场试车成功6 6666 年 6 月完成了试验矿块首采 6 666 6分层进路的回采6 指导了实际充填采矿生 产。 水较多6 沉降明显6 约 6/ 66 6 见图 6 和图 6。因此6 分 级尾矿胶结充填虽然充填体强度高6 但采场的接顶、 排水相对困难6 现场生产时应引起重视6 采取有效的 接顶、排水措施。 6 结论 66 分级尾矿粒度组成测定结果表明6 分级尾矿 粗粒级所占比例较大6 分级尾矿沉降试验结果与全 尾矿具有类似的特征。 6 6 流动性试验表明6 以分级尾矿作为充填料6 分级尾矿浓度不宜超过 666。 6 使用分级尾矿与胶固粉6 胶结强度有了明显 6 的提高。另一方面胶固粉还具有用量少、早期强度 高、脱水性好等优点。 最终推荐选用分级尾矿作为充填料6 充填料浆 浓度 6666 666 、胶结剂选用胶固粉。为提高充填 体强度6 尽快上铲运机等无轨设备6 提高生产能力6 进路充填时6 采用 6 6 灰砂比。 摘 D 分摘尾摘胶摘摘摘透水性好、溢流, 沉降明摘 FDgD D DDmDrkDDD DvDrDDDwDDg DD DDmDDDDd DDDD DDmpDD wDDh DDDDDDDDDd DDDDDDgD 参 考 文 献 [ 6] 张国联6 邱景平6 宋守志. 小官 庄铁矿生 产矿块结 构参数的 试 验分析[ J] . 东北大学学报6 自然科学 版6 66666 666 666 6 66666 6 6661 [ [ 6] 王 青. 采矿学[ M] . 北京6 冶金工业出版社6 66661 6] 郭爱国6 张华 兴. 我国 充填采 矿现 状及 发展 [ J] . 矿 山测 量6 6 666 6 66 6 666661 [ [ 6] 刘可任. 充填理论基础[ M] . 北京6 冶金工业出版社6 66661 6] 刘 明. 内蒙查干银矿 6 号矿 体上向进路尾 砂胶结充填采矿 方 法试验研究[ 6] . 长沙6 中南大学6 66661 [ [ [ [ 6] 韩 斌6 张升学6 邓 健6 等. 基于 可靠度理 论的下向 进路充填 体 强度确定方法[ J] . 中国矿业大学学报6 66666 66 6 66666661 6] 长沙矿山研究院6 鲁中冶金 矿业集 团公司. 莱新铁 矿大水 难 采矿床开采综合技术研究[ R] . 66661 摘 D 全尾砂和分摘尾摘胶摘摘摘摘比 FDgD D CDmpDrDDDD DDDwDDD DDmDDDDd DDDD DDmpDDD wDDh DDDDD DDDDDDgD DDd DDDDDDDDDd DDDDDDgD 6] 崔栋梁6 赵国彦6 李夕兵6 等. 新城金矿采矿方法和充填接顶 工 艺探讨[ J] . 金属矿山6 66666 66 6 666661 6] 胡修章6 赵国彦. 机械化上向进路充填法在焦家金矿的试验 及 其评述[ J] . 矿业研究与开发6 66666 增刊 66 6 666661 其充填试验结果于 6666 年 66 月在小官庄铁矿
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