粗尾砂膠結(jié)充填技術(shù)在某金礦中的應用

1充填采礦法“水平”山東省山東省。它是中國的大型黃金之一。礦體品位高,儲量大,但上盤圍巖不穩(wěn)固,地表有農(nóng)田和民房,為減少礦石貧損兩率和防止地表塌陷,設計采用尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)。采礦方法主要為機械化上向(下向)水平分層(進路)充填采礦,該采礦法對充填體的早期強度要求較高。由于該礦山生產(chǎn)規(guī)模的擴大,充填工藝系統(tǒng)需優(yōu)化改進,充填膠凝材料最先使用普通水泥,通過與相關(guān)高校和設計院的合作,在多次的交流、實驗和研發(fā)后,研制出速凝早強、成本低、生產(chǎn)工藝簡單的礦山用充填C料。該礦充填骨料采用選廠浮選后的分級+37μm尾砂,分級后的旋流脫泥尾砂經(jīng)濃密、壓濾干排或泵送至尾礦庫膏體充填在安全、環(huán)保、經(jīng)濟方面有突出優(yōu)勢,在解決深井地壓、地溫,維護采場穩(wěn)定,老空區(qū)治理,回收殘采礦柱,控制地表沉陷、生態(tài)環(huán)境治理等方面可發(fā)揮重要作用。膏體充填可以實現(xiàn)充填體整體性和強度達到采場開采要求,同時最大限度地利用全尾砂2充填體強度及流動性能實驗方案如下:(1)該礦山尾砂(壓濾(全)尾砂、分級尾砂、溢流尾砂)物化性質(zhì)分析和膠凝材料的技術(shù)參數(shù)測定。(2)測定不同粒級的尾砂制備充填料漿的坍落度、擴展度、屈服應力、黏度、泌水率等參數(shù)。(3)測定各齡期的充填體試塊強度。結(jié)合目前礦山的生產(chǎn)工藝,膠結(jié)充填體強度滿足的條件:假底膠結(jié)充填在齡期14d時不低于5MPa;分層充填體強度在齡期3d時不低于0.25MPa,在齡期14d時不低于0.7MPa;膠面充填體強度在齡期3d時不低于0.45MPa,在齡期14d時不低于1.2MPa。(4)測定充填料漿流動性能。設計要求:不沉降、不離析、不分層和不脫水;坍落度18～25cm;-20μm含量15%～20%;泌水率1%～5%;壓縮率<3%;屈服應力(200±25)Pa以上;分層度小于2cm3砂的物理性能3.1尾砂物相測定尾砂的基本物化性質(zhì)決定了其充填料漿的輸送流動性能和充填體的力學性能等。采用比重瓶法及堆積法分別測定其比重、容重和孔隙率,結(jié)果見表1。采用水篩篩分法測定壓濾尾砂、分級尾砂的粒徑組成,結(jié)果見表2。礦物組成和化學成分決定著充填體質(zhì)量以及是否可用于井下充填。本次試驗采用螢光分析進行化學成分測定,采用X射線衍射進行尾砂物相測定,結(jié)果見表3。結(jié)合X射線衍射,該礦的尾砂包括石英、云母,還有部分鉀長石、鈉長石等礦物組成。通過實驗發(fā)現(xiàn),該礦分級尾砂+400目(37μm以上)占86.50%,溢流尾砂-400目(37μm以下)占80.00%。壓濾尾砂與膠凝材料可制備成流動性、和易性達標的結(jié)構(gòu)流體,滿足膏體對充填骨料的要求。壓濾尾砂的礦物組成主要為石英、云母,均不易單體解離且難溶于水,能夠達到礦山生產(chǎn)對早期充填體強度的要求。3.2終凝時間技術(shù)參數(shù)充填C料的比重、容重、孔隙率、+80μm含量、凝結(jié)時間、比表面積、初凝時間、終凝時間技術(shù)參數(shù)測試結(jié)果見表4。由表4可知:充填C料滿足《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007)對80μm的標準方孔篩篩余不大于10%,初凝時間不小于45min,終凝時間不大于600min,比表面積不小于300m4尾砂充填料漿性能檢測為滿足井下采場空區(qū)安全開采,必須保證充填強度,本實驗分析了影響充填強度的制備、充填材料、施工等方面的影響因素,試驗研究合理的尾砂級配、成分對充填強度影響,采用壓濾尾砂和旋流器分級尾砂分別與充填C料進行配制,按照標準要求澆模、養(yǎng)護、壓塊。采用砂漿擴展度儀測定其料漿擴展度(圖1),采用博樂飛流變儀測定其屈服應力和黏度,采用坍落筒測量料漿坍落度(圖2),采用實驗燒杯測試泌水率。設計合理的充填濃度、充填養(yǎng)護時間和實驗方案。充填實驗方案如下:設計充填料漿濃度有70%、72%、74%、76%;尾砂∶充填C料取1∶4、1∶10、1∶20;養(yǎng)護齡期為3d、7d、14d、28d。測試實驗采用壓濾溢流尾砂時發(fā)現(xiàn)充填體不凝固,7d仍不能拆模,所以不考慮壓濾溢流尾砂。測試數(shù)據(jù)結(jié)果見表5～表7。壓濾尾砂和分級尾砂濃度70%,配比1∶4、1∶10、1∶20充填體強度對比見圖3。根據(jù)試驗結(jié)果,相比同濃度同灰砂的分級尾砂充填料漿,壓濾尾砂充填料漿早期強度高,具有更好的力學性能,坍落度、泌水率和擴展度等膏體充填指標均較優(yōu)。該礦采礦方法為機械化上向(下向)分層(進路)充填采礦法,選用壓濾尾砂制備充填體的強度滿足采礦工藝的要求,可有效控制貧化損失率。由試驗數(shù)據(jù)看出,壓濾尾砂料漿濃度從74%提高到76%,屈服應力從150Pa左右突變至200Pa以上,符合“-20μm顆粒含量大于15%、坍落度為18～25cm、泌水率小于5%”的結(jié)構(gòu)流漿體,滿足吳愛祥等對金屬礦膏體充填提出的膏體定義5壓濾尾砂濾餅充填料漿制備結(jié)合該礦山壓濾干排工程和實際應用,充填材料骨料為選廠尾礦,膠凝材料為充填C料。推薦工藝流程為:選廠40%左右浮選尾礦由泵經(jīng)管路輸送至壓濾系統(tǒng)大攪拌桶,經(jīng)隔膜泵泵送至壓濾機進行壓濾,壓濾尾砂濾餅含水量在24%以內(nèi),壓濾尾砂濾餅存儲至料場備用;料場存放的壓濾尾砂濾餅經(jīng)鏟運機、皮帶運輸機輸送至間歇式攪拌機中,加水攪拌成74%左右的全尾砂漿,全尾砂漿經(jīng)底流泵、濃度計和流量計管道輸送至充填料漿攪拌制備系統(tǒng);按照要求的充填配比,充填C料由鋼結(jié)構(gòu)灰倉經(jīng)螺旋稱重給料機計量,由螺旋輸送機輸送至充填料攪拌系統(tǒng);充填配比、充填濃度、充填C料的給料量通過自控系統(tǒng)精確控制,并按照設計配比加水調(diào)節(jié)充填料漿的輸送濃度;高濃度全尾砂漿、充填C料、水在充填料攪拌制備系統(tǒng)中經(jīng)第一段混料攪拌、第二段活化攪拌,制備成76%的膏體充填料漿,經(jīng)充填工業(yè)泵,通過井下管路泵送至充填作業(yè)點。充填工藝流程見圖4。6充填工藝流程試驗本次研究對某金礦壓濾尾砂和膠凝材料的物化性質(zhì)進行了分析和試驗,通過不同尾砂充填試塊抗壓強度的試驗測試,充填料漿性質(zhì)檢測,得出以下結(jié)論,推薦了壓濾尾砂膏體充填工藝流程。為該礦山充