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    尾砂和跳汰砂的充填试验研究

    以最低的成本和最安全的方式获取最大的经济效益和社会效益是矿业开发追求的目标。但是无论哪一种充填采矿法方案都不仅复杂了采矿工艺,而且大大提高了采矿成本。由于充填采矿法的充填材料是开采成本的重要组成部分。因此,提高充填体强度,必然提高采矿成本。降低充填体强度,可能降低围岩和充填体的稳定性,导致采场的整体失稳或巷道的局部破坏,危及人身安全。由此可见,选取合理的充填料配比,构筑安全、经济的充填体强度,是确保安全生产和顺利采矿的基础。

    1、充填材料的选择;随着科学技术的进行,以及国家可持续发展战略对环境问题的日益重视,矿山所用的充填材料已从传统的山砂、河砂、海砂、棒磨砂、细石等自然或人工砂石粉煤灰、尾砂、炉渣等工业废料过渡,以工业废料作充填材料的使用技术也日渐成熟。因此,无污染、低成本的无废开采具有广阔前景。充填材料要依据矿山的具体情况进行选择,特别是深井矿山,由于充填体同时担负着支撑围岩、传递应力、控制岩爆、隔热等多重作用,对其质量要求更加严格,充填材料的选择要遵循以下原则:(1)保证安全生产原则。安全是生产的前提,是各生产单位的头等大事。特别是矿山企业,地下情况复杂,生产中的安全隐患多、作业条件艰苦,因此任何生产决策和技术改进,都必须优先考虑安全问题。(2)成本最低原则,矿山经营的目的就是为了盈利,在条件允许的情况下,追求最大的利润、获取最高的经济效益一直是企业追求的目标。因此,在保证充填质量的前提下,应采用最廉价的充填材料、最简单实用的充填工艺,达到充填的目的。为此矿山要努力推进技术进步,不断寻求水泥等昂贵胶结材料的代用品,降低水泥耗量。用尾砂、炉渣等工业废料部分或全部代替棒磨砂、河砂、风砂、海砂等充填骨料,在用分级尾砂充填的矿山,要设法提高充填料浆的输送浓度,减少料浆的脱水,从而提高尾砂的利用率。(3)环境;ぴ,采矿带来的环境问题已受到全社会的高度重视。冶炼炉渣、选矿尾矿等工业废料的地表排放,大量占据了耕地或污染了河流、湖泊、海洋,严重影响了生态环境和人们的身心健康。为满足矿山充填的需要,部分或全部使用炉渣、尾砂、废石等工业废料做充填骨料,用粉煤灰、细磨炉渣等具有火山灰性质的废料代替部分水泥,是降低充填成本、减轻环境污染的有效途径。近几年的矿山充填骨料的技术已经日渐成熟。(4)材料来源充足原则。充填材料的选择要立足于就地取材的原则,材料一定要来源充足,便于采集、加工和运输。

    2、主要充填材料的物料化学性能;物料化学性能,选矿尾矿是一种矿山主要固体废弃物,地下充填采矿法矿山一般使用它充填采空区,以节约成本,减少对地表环境的污染。综上所述,尾砂和跳汰砂单独作为充填骨料均不很理想,但如果综合两者的优点,混合使用,取长补短,有望达到良好的充填效果。添加粉煤灰(从节约成本角度出发,可以添加湿粉煤灰)利用其潜在的胶凝性能,有望降低水泥消耗和充填成本,提高充填体强度。

    充填材料物料力学性质测试结果表明,尾砂和跳汰机单独作为充填骨料均不很理想,但如果综合两者的优点(尾砂管输性能耗,而跳汰机充填体强度高),混合使用,取长补短,能取得良好的充填效果。粉煤灰和尾砂匹配使用,一方面发挥粉煤灰的潜在胶凝特性,另一方面有利于尾砂中石灰激发胶凝物质的活性。试验结果还显示,跳汰砂尾砂混合胶结充填体具有较高的残余强度,即充填体达到强度极限破坏后,仍能维持一定的承载性能,这一特性对空区处理的嗣后充填更重要。



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