金川矿山废料胶结充填工艺技术研究

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见图 2
充填体既是相邻进路 回采时 的间柱, 又是下一分层 进路 回采 的顶板 , 不仅要 承担上部充填体传递 的地
应力 和充 填体 自重 压 力 作 用 , 要 承 受进 路 回采 时 还 的爆 破 冲击作 用 , 强度 必 须 同时 满 足 两种 情 况 下 其 的稳 定性要 求 。根 据金 川集 团有 限公 司制定 的充 填 采矿 技术标 准 川 矿 山充 填 体 的 3d7d和 2 金 、 8d 抗 压 强度必 须满 足 ≥15M aR I2 5MP 、 . P 、 . aR。 > ≥5 0MP . a的要求 。金川 矿 山采用 高 浓度 细砂 自流

为 6 4~ : 。 : 5 5
以破 碎 废石 、 全尾 砂 、 水 和 3 . 废 2 5级 普 通 水 泥 为 原料 , 废石 与尾 砂 的 比例 为 6 4和 5 5 水 泥 添加 : :, 量 分别 为 2 02 0k/ 20k/ 混 凝 土料 浆 2 ,4 g m 和 6 gm ,
P ril a tr(m) atce Dimee u
图 2 金 川 矿 山全 尾 砂 的粒 度 分布
23 废料 混凝 土料 浆 的配 比参数 试验研 究 .
矿 山废 石 、 矿尾 矿 和矿 山废水 的地 表 排放量 , 善 选 改 金 川矿 山周 边 区域 的生 态 环 境 。 因此 , 究 金 川 矿 研
样品名称 5
混样 1 5 } 2 昆样
混样 3



4 4

l9 l 10 3
18 1

2 1 70 5 2 3 73 25 60
14 . 12 . 14 .
71 . 68 .
66 .
6 1 . 加2 9 ~ ~ 5 钳0

混样 4
70 .
19 0
山的工业废料胶结充填工艺技术对降低金川矿山的
充 填成 本 和减少 工业 废料 的露 天排 放量 具有 十分 重
要 的现 实意 义 。
过 2 0c . m。
图 1 破碎后废 石的粒度 分布
根据破碎后废石和全尾砂 的粒度分布, 综合考
虑骨 料级 配 满 足 可 泵 性 条 件 和 物 料 的 密 实 度 最 优 ( ∞ 。= 5 条 件 , 择 废 石 与尾 砂 的 比例 范 围 d 。 4~ ) 选
3 4



2 2 骨料 组成研 究 .
以工 程废 石 和全 尾砂 为 充 填 骨料 , 置 出 满足 配 管 道输 送条 件 的充 填料 浆 , 固体 颗 粒 的最 大粒 度 其
《 混凝土用水标准》 J J3— 0 6 规定 的范 围, (G 6 2 0 ) 可
以用 于矿 山充填 。
不能超过输送管道有效直径 的 15 / 。根据金川矿 山 充填 系统 的实 际输送 管 道 直 径 情 况 , 固体 颗粒 的最
I S 6 1—2 0 S N 17 9o C 4 N 3—1 4 / D 37T
采 矿技 术
第1卷 1
第 4期
21 0 1年 7 月
J l 0 1 uy2 1
Mi ig T c n lg ,V 1 1 , o 4 n n e h oo y o. N . 1
金 川 矿 山 废 料 胶 结 充 填 工 艺 技 术 研 究
提 出 了“ 石 + 砂 +水泥 +废 水 ” 结料 浆 的制 备 工 艺 和 满足 远 距 离管道 输 送 的 工 艺 废 尾 胶
流程 参数 。
关键 词 : 料 ; 结 充填 ; 废 胶 材料 配 比 ; 艺 流程 工
0 前 言
随着 世 界 对 环保 和 资 源 的不 断 重 视 , 填 采矿 充 方法 在采 矿领 域得 到 了广泛 的应 用 。对 于采用 充填 采矿 方法 的矿 山 , 填材 料 的选择 , 仅 与矿 山的生 充 不 产成 本密 切相 关 , 且 与矿 山 的资 源 综 合 利用 和环 而 境保 护密 切相 关 。金川 矿 山采用 下 向分层 胶结 充填 采矿 方法 , 采用 高浓 度 自流充 填 工艺 , 所用 的充 填骨 料 主要是 人工 加工 的成 本高 达 3 r t 8Y/ 的棒磨 砂 , _ 并 且 年用 量 达 到 20万 t 6 。而 金 川 矿 山 每 年 有 超 过
根 据表 1和 表 2数 据 , 程 废 石 的表 观 密 度 大 工 于 25gc 抗 压强 度 大 于 3 a符 合 《 通混 . / m , 0MP , 普
¨
凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》 JJ3 (G5 — 9) 2 相应 标准 , 以用做 充填 骨料 。 可
1 2 选 矿尾 砂 .
大粒 度 不 能超 过 2 m。同 时 , 0mm破 碎 废 石 0m 一2
2 充填料浆 的配合 比试验研 究
2 1 采矿方 法对 充填 工艺 参数 的要 求 . 金 川 矿 山采 用 下 向分 层 进 路胶 结 充 填采 矿 法 ,
与全 尾砂 为骨 料 , 添加 水泥材 料后 , 只能配成 含粗 骨 料成 份 的混凝 土 料 浆 , 用 泵 压输 送 。要 保 证 料 浆 采 满足 可泵 性要 求 , 固体 颗 粒 至少 有 2 % 以上 的 一 其 0 3 m 细颗 。 因此 , 将 金川 矿 山 的工 程 废 石 破 碎 0 要 到 2 m 以下 , 与 全尾砂 进 行合 理 的搭 配 才 能 构 0m 并 成 满 足条件 的骨料级 配 。金 川工 程 废 石按 一 0m 2 m 标 准破 碎后 的粒 度分 布见 图 1 。全 尾 砂 的粒 度 级 配
管 道输 送充 填工 艺 , 填 管 线长 度 在 10 2 0 充 2 0~ 7 0m
之间 , 采空 区 ( 路 ) 进 的规 格 为 : 度 ×高 度 ×长 度 宽

5i 4m × 0m。要保证 充 填料浆 通 过管道 顺利 n× 5
颗粒直径 ( m ) m
地输送到采空区, 并保证充填料浆在采空区的流动 过程中不发生分层 、 离析现象 , 充填料浆的流动度不 能小于 9c 坍落度不能小于 2 m、 m, 0c 分层度不能超
岩石 名称
橄 大 花 混 辉 长 榄 密度 合 绿 角 孔隙率 松散 移 动角 理 岗 比重 岩(岩c (/闪 ( ) 系数 ( ) 噬厦 g m ) 岩m ) / 岩 岩 t % 。

2 2
2 2 9 6 ~
3 7 2
2 6 ~
= =
金川 矿 山的工 程废 石是 指金 川矿 山井 下巷道 掘
进 产 生 的废 石 和井 下 巷 道 返 修 时产 生 的废 弃 物 , 其
岩石类型主要有二辉橄榄岩 、 大理岩 、 岗岩、 花 蛇纹

=99 08; .8
王 正 辉 : 金 川 矿 山废 料胶 结 充 填 工 艺技 术 研 究 表 3 金 川 矿 山全 尾 砂 的化 学成 份
1 金川矿 山废料 的性质研 究
工程废石 、 选矿尾砂 和矿坑废水等是否可用 于 矿 山充填 , 首先要对其物理化学性质进行检测、 分析 和研究 , 再参照低标号混凝土用料的相关标准来判 断其是否符合充填用料的选型条件。
1 1 工程 废石 .
金川矿 山的全尾 砂是 指金 川硫 化铜镍 矿 石经 过
10万 t 0 的工 程 废 石 和 超 过 6 0万 t 0 的选 矿尾 砂 排
透闪绿泥片岩等。按照《 建筑用卵石 、 碎石》 G / ( BT 16 5— 0 1 中的方法对 取 样岩石 进行 物理 力 学性 4 8 20 ) 质测 试 , 试结 果见 表 l和表 2 测 。
利 表 1 金川矿 山几种岩石的物理性质

重 量浓 度分 别 为 7 % ,8 ,9 ,0 , 照《 川 7 7% 7% 8% 按 金 充 填技 术标 准》 和混 凝 土试 验 的相关 标 准 进行 全 面

试验。用标准砂浆稠度 仪、 标准坍落度筒检测稠度
04 05 1 . . 2 4 5 8 l 2 4 O1 0 2 0 4 06 O 0 0 O O O6 0 0 0 0 l 0
负 面影 响 。
13 矿坑 废水 .
全尾砂
3 . 3 . 2 . 36 30 07

分 C2 3 r 0
06 .
源自文库N2 a0
03 .
K0 2
03 .
T 2 i O
02 .
其它
14 .
全尾砂
全 尾砂 的活性 率 :
= =
一 o. 08 ;
金川 矿 山的废 水是指 从 矿 山井 下排 放到 地表 的 工程 废 水 和 裂 隙 水 。 依 据 《 凝 土 用 水 标 准 》 混 (G6 20 ) 对 金 川 矿 山 的矿 坑 废 水 进 行 了取 J J3— 06 , 样 检测 , 测结 果见 表 4 检 。
成 分 SO i2 M O F2 3 g eO S3 O
45 .
3 3
根 据计 算结 果 , 全尾砂 的碱性 系数 接 近 于 1属 ,
CO a
26 .
A10 23
27 .
于 中性 物质 ; 尾 砂 的活 性 系 数 小 于 0 1 质 量 系 全 .7、 数 小 于 16 全尾 砂 没 有 胶 结 活性 、 ., 为惰 性 材 料 , 满 足 矿 山充填 材 料 的选 型 条 件 ; 全 尾 砂 中 Mg 和 但 O S 量较 高 , 充 填 体 的后 期 质 量 有 一 定 程 度 的 0含 对
王正 辉
( 金川 镍钻 研究设 计 院 , 甘 肃 金 昌市 摘
770 ) 3 10
要 : 析 了金 川 矿 山工程 废石 、 分 选矿 尾砂 和 矿 坑废 水 的物 理化 学性 质 , 究 了满足金 研
川矿山下向胶 结充填采矿工艺条件 的“ 废石 + 尾砂 + 水泥 + 废水” 胶结料浆配合 比参数 ,
浮选工艺后产生的全粒度级配的尾矿砂。取样检测 全尾砂 的比重为 28 m , .7t 容重为 12 m , / .2t 空隙 / 率为 5 .9 74 %。全尾砂的化学成分见表 3 。 依 据表 3 全尾 砂 的碱性 、 , 活性 和 质 量 系数 计算 如下。
全尾砂 的碱 性率 :
和坍落 度 , 10m 0 m ×10mm钢 制 模 具 用 0 mX10m 0 浇 注试 块 , S Y 一30型 恒 温 恒 湿 养 护 箱 按 温 度 用 B 0
2℃ 、 5 湿度 8 % 进行 试块 养护 , N L一 0 5 用 Y 6 0型压 力 试 验 机进 行试 块强 度检 测 。试 验 数据见 表 5 。
全尾 砂 的质量 系数 :
一 +,g蒜 . _0。 2 +03 +23…3 3 02 .0+ 1 3 6 一 一

C O + A103+1 a 2 0 S O Ti i O M =
表 4 金川矿 山矿坑 废水所 含的化学元素
分析 表 4数据 , 金川 矿 坑废 水 的 p H值 、 溶 物 不 含量 ( a F 、i ) C c 、e s 等 、 L含 量 、 算 可 溶 物 ( 1 。 折 A2 、 0 M O) 量 、 算 碱 ( a H) 量 等 指 标 均 不 超 过 g 含 折 CO 含
2 6
2 2 5




2 2 2 2 2

O 0 表 2 4种岩石的基本物理 力学性能

放, 也有超过 10万 m 的矿坑废水排放。如果能够 5 利用金川矿 山产 生的废石 、 尾砂 、 水作为充 填材 废 料, 实现工业废料胶结充填 , 不仅可以解决金川矿山 充 填材料 成 本居 高 不 下 的 问题 , 能够 大 幅 度 降 低 还
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