大型地下鐵礦山充填膠結劑優選試驗研究

羅文沖，王 旭

大型地下鐵礦山充填膠結劑優選試驗研究

羅文沖1，王 旭2, 3, 4

(1.安徽開發礦業有限公司，安徽 六安市 237400；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012；3.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙 410012；4.金屬礦山安全技術國家重點實驗室，湖南 長沙 410012)

通過多種膠凝材料的實驗室配比試驗及膠結劑成本比較，篩選出性價比最優的膠固粉作為礦山充填生產用膠凝材料，每年膠凝材料總成本在現有基礎上降低0.1~0.2 億元，技術經濟效益顯著。

膠結劑；充填成本；強度試驗

安徽某地下鐵礦設計生產能力300萬t/年，年充填體積達到90萬m3，由于采用分段鑿巖階段 空場嗣后充填采礦法，充填體強度要求高，按單 位充填成本80~100元/m3計算，年充填總成本約8000萬元。所以在保證充填質量，滿足采礦方法技術要求的前提下，降低充填成本是一項十分重要的工作。

在充填總成本中，膠凝材料成本占70%~80%[1]，所以在不斷改善充填工藝，提高充填料漿濃度并優化采礦方法的同時，對充填膠凝材料進行優選，從而尋求性價比最優的膠凝材料，對降低充填成本、提高企業經濟效益具有十分重要的意義[1-5]。

1 膠凝材料強度配比試驗

1.1 試驗方法

試驗采用全尾砂、3種膠凝材料（編號1#~3#膠固粉，其中1#膠固粉為礦山現用），配置1個濃度（72%）、5個灰砂比（1:4，1:6，1:8，1:12，1:20）的試塊，測試養護28 d后的試塊強度。

強度配比試驗過程分配料、和料、灌模、拆模、養護、壓力測試6個步驟，將試塊置于溫度20°、濕度95%的環境中養護。

1.2 試驗結果及分析

不同膠凝材料強度配比試驗結果見表1，為便于直觀分析，繪制強度趨勢曲線如圖1。

由表1和圖1可知，采用3種膠固粉的膠結強度排序為：2#膠固粉＞3#膠固粉＞1#膠固粉。

表1 強度配比試驗結果

圖1 強度趨勢曲線

2 基于充填成本的膠結劑優選

膠結劑的性質是影響充填體強度的關鍵因素，膠結劑成本是充填成本的主要組成。選用何種膠結劑是一個重要工作。

該鐵礦采用分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法，其充填體強度要求見表2。結合圖1可知，充填體28 d強度要求對應的灰砂比，進而推算出全礦綜合灰砂比及膠結劑綜合單耗，結合各膠結劑價格計算出膠結劑單位體積成本及年膠結劑成本，如表3所示。

表2 充填體28 d強度要求及占比

表3 膠結劑成本

表3的分析計算結果顯示：

（1）2#膠固粉、3#膠固粉的單位成本均低于礦山現用的1#膠固粉；

（2）2#膠固粉的綜合單耗最低，雖然價格稍高，但單位成本最低，較現用膠結劑成本降低17.7元/m3，降幅達32%。因此，推薦礦山采用2#膠固粉。

3 結 論

實驗室配比試驗及成本分析表明，2#膠固粉膠結效果良好，經濟效益顯著。建議礦山盡快推廣應用。同時，應在實際充填過程中跟蹤檢測充填體強度，驗證充填質量，確保礦山安全生產和降本增效的有機統一。

[1] 仵鋒鋒,姚中亮,康瑞海,江 科,彭 亮,王 旭.固廢綜合利用充填低成本膠結劑研究[J].礦業研究與開發,2019,39(2):70-72.

[2] 戴超群,吳愛祥,李會強,李公成.某礦山全尾砂膏體充填配比試驗研究[J].中國鎢業,2018,33(4):9-14.

[3] 齊 炎,溫 楷,諸利一,周 超,萬飛,王玉丁.尾砂充填材料優化配比試驗[J].銅業工程,2018(3):54-57.

[4] 吳愛祥,姜關照,王貽明.礦山新型充填膠凝材料概述與發展趨勢[J].金屬礦山,2018(3):1-6.

[5] 周科禮,霍曉峰,等.銅綠山礦新型膠結充填材料工業化試驗研究[J].采礦技術,2019,19(1):34-37.

(2019-03-10)

羅文沖(1987—) ，男，湖北天門人，碩士研究生，采礦工程師，主要從事礦山采礦管理工作，Email: 516000655 @qq.com。