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空场嗣后充填采矿法充填体合理强度分布规律研究

周华林  
【摘要】:充填采矿法以其高回收率,低贫化率的优点,在开采具有较高价值并且难开采的地下金属矿中会表现出明显优势。就如何合理、高效、经济、安全地进行矿产资源开发利用,降低矿石的贫化,提高矿石的质量仍是值得关心的问题。目前新疆哈密某铜镍矿正处于基建阶段,试验采场选在1200m中段,采矿方法为大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法。为了保证矿柱的顺利回采和采场顶板底板的稳定性,以及对输送料浆的输送特性能够满足该矿的充填输送要求。为此本文开展了该铜镍矿充填体室内试验和充填体合理强度的研究。 该铜镍矿采空区采用嗣后分级尾砂胶结充填,为此本文进行了分级尾砂的相关试验,包括比重,容重,孔隙率,粒径,化学成分的测定和塌落度,充填体配比试验,得到了不同配比情况下,质量浓度和塌落度的曲线关系。通过对该铜镍矿不同配比下的尾砂胶结充填体的物理力学试验,得到了在不同的充填体集料,质量浓度,灰砂配比以及充填体养护龄期下的曲线关系和不同配比下的充填体的单轴抗压强度,抗拉强度和物理力学参数。在充填体灰砂配比试验研究中,在灰砂比相同的情况下,塌落度随着质量浓度的增大而降低。随着料浆浓度的提高强度增大,水泥添加量较少时,浓度对强度影响明显减小,随着龄期增长强度增大,随着水泥添加量的增大充填体强度增加。 本文结合实际情况采用了3种方案,即在不同高度上采用了不同配比的充填体,以期得到充填体在垂直高度上的合理强度。为了计算分析采场的稳定性和充填体的合理强度,本文主要采用三维快速拉格朗日法(FLAC3d)进行模拟运算分析,在一步骤回采过程中,顶板,底板和矿柱是安全的,在二步骤回采和充填中,方案1和2充填体中间局部有较大的拉应力,出现塑性区,易失稳。方案3则较为合理,充填体在充填体在垂直高度上的五个阶段的强度均达到了实验室抗拉和抗压试验结果。最终根据模拟分析的结果为矿山在1200m中段的充填体输送提供合理的参数。


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