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粗骨料高浓度自流充填技术研究

程纬华  
【摘要】:自充填采矿法应用以来,尾砂充填占据主导地位。由于尾砂具有不可选别性,所以人们通常不考虑尾砂的级配问题。近年来,随着块石充填、粗粒级棒磨砂充填、废石+全尾砂等充填模式的出现,矿山充填设计中不得不考虑级配问题。但是迄今为止,粗骨料管输充填工艺在矿山应用仍然很少,并且关于管输条件下粗骨料级配、浓度与强度设计等方面研究也基本空白。本论文系统地研究了粗骨料高浓度管输自流充填工艺,包括粗骨料的级配、强度、浓度和流态条件,并试验成功了金川矿山下向进路式粗骨料高浓度管输自流充填技术。 论文通过对混凝土骨料级配的研究与应用现状分析,指出可应用泰波(Talbol)法进行矿山粗粒级充填骨料的级配分析和优化,并对金川矿区破碎废石集料和戈壁粗砂的级配进行了分析。得出金川矿区-8mm~-12mm粒级的细碎废石集料的级配指数分别为n≈0.42~0.38,-8mm粒级的细碎戈壁集料级配指数n≈0.42,上述粗骨料可以直接用于配制高浓度管输充填料浆;而-16mm和-20mm的废石破碎集料和破碎戈壁集料必须配以相应比例的全尾砂方能配成可管输的充填料浆。根据强度正交试验表明:相同水泥用量和重量浓度条件下,骨料的堆集密实度越大,则试块强度越高。相同水泥用量条件下,随水灰比的减小,试块强度显著增大。相同浓度条件下,灰砂比越大则强度越高。混合骨料与单一骨料比,随水灰比增大,强度并没有因水泥用量减小而急剧降低,因此骨料级配对强度的影响非常明显,需要优化灰砂比。通过大量试验提出了粗骨料管输充填料浆的高浓度条件:能在静置一定时间内中保持不分层的粗骨料充填料浆对应的浓度为高浓度,指出粗骨料充填料浆的高浓度范围较小,并且随细粒料含量的多少而变化,细粒料越多,高浓度范围越大。同时提出了粗骨料高浓度充填料浆的高流态条件:料浆平均坍落度应≥220mm,扩展度应≥450mm。料浆中的细粒(粉)料要能承载粗粒骨料,细粒(粉)料必须被充分填塞在粗粒骨料的间隙之中,料浆在采空进路内应接近自流平的状态。 在大量室内试验的基础上试验成功了下向水平分层进路式采矿粗骨料高浓度管输自流充填新技术,具有“高浓度、高流态、自密实、低成本”的特点,是集高浓度自流充填和膏体泵送充填优势于一体,而成本低廉的矿山粗骨充填新技术。试验表明,由于采用粗粒级骨料,可大大降低充填成本,能使绝大多数矿山用得起。


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