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1、廢石膠結(jié)充填體強(qiáng)度特性及其應(yīng)用研究　　【摘要】本文以廢石膠結(jié)充填技術(shù)重要性的介紹開始，然后對充填體穩(wěn)定性的控制因素做了進(jìn)一步的分析，最后通過實際情況對廢石膠結(jié)充填體的應(yīng)用進(jìn)行了探討?！娟P(guān)鍵詞】廢石膠結(jié)充填體，強(qiáng)度特性，應(yīng)用中圖分類號：O346文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A一、前言廢石膠結(jié)充填技術(shù)是采礦工程中的一個重要組成部分，在采礦工作中加強(qiáng)對廢石膠結(jié)充填體強(qiáng)度的重視，不斷分析廢石膠結(jié)充填體的應(yīng)用，可以保障采礦工程的質(zhì)量。二、廢石膠結(jié)充填技術(shù)的重要性8近幾十年來，充填采礦法以其技術(shù)優(yōu)勢在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的使用

2、。這一方面主要是由于地下開采深度逐步增加，維護(hù)礦山和采場穩(wěn)定性的需要，另一方面是提高資源回收率和環(huán)境保護(hù)的需要。其中廢石膠結(jié)充填技術(shù)以它可以處理消納井下礦坑廢石，且無污染，進(jìn)一步實現(xiàn)廢石不出坑膠結(jié)充填的技術(shù)優(yōu)勢而備受關(guān)注。廢石尾砂膠結(jié)充填技術(shù)的應(yīng)用為世界無廢采礦技術(shù)發(fā)展起到良好的推動作用。不僅能夠節(jié)約成本，有效處理廢石和尾砂，而且能更好的促進(jìn)礦山開采安全、高效，有利于礦山開采工程的可持續(xù)發(fā)展。為了降低充填成本，國內(nèi)外許多礦山嘗試采用新型膠結(jié)材料和新的充填工藝，以提高充填體強(qiáng)度。澳大利亞芒特艾薩礦曾

3、做過系列試驗，用水泥和尾砂混合制成試塊，改變爐渣與尾砂的質(zhì)量比例，進(jìn)行強(qiáng)度性能測試，試驗結(jié)果表明:當(dāng)水泥用量為8%(重量含量)，添加水淬爐渣作輔助膠結(jié)劑，其效果比不添加爐渣好，而且試塊強(qiáng)度隨著爐渣添加量的增加而增高。此外，當(dāng)水泥用量相同時，煉鉛爐渣的膠結(jié)效果比煉銅爐渣膠結(jié)效果好。三、充填體穩(wěn)定性的控制因素1、影響充填體強(qiáng)度的因素分析對于充填法采礦，充填體強(qiáng)度直接影響圍巖和充填體的穩(wěn)定性，涉及采場布置形式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、位置、充填間隔時間和順序并影響采場的應(yīng)力變化過程。顯然，充填體強(qiáng)度與水泥、骨料和水的

4、配比以及養(yǎng)護(hù)時間密切相關(guān)。對于同一時間的充填體，灰砂比越大，其彈性模量和抗壓強(qiáng)度就越大，采礦成本也就越高。如何減少水泥用量，降低采礦成本，不僅需要對不同配比的充填體力學(xué)與變形性質(zhì)要有準(zhǔn)確的認(rèn)識，更重要的還在于充分研究和分析充填體的充填作用機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，對充填料配比進(jìn)行優(yōu)化。膠結(jié)充填體的靜、動態(tài)力學(xué)參數(shù)，包括抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度、彈性摸量、泊松比和內(nèi)摩擦角等，對圍巖和充填體的穩(wěn)定性分析極為重要。2、充填體穩(wěn)定性分析8通過分析膠結(jié)充填體應(yīng)力一應(yīng)變曲線，表明膠結(jié)充填體具有獨特的塑性變形的殘

5、余強(qiáng)度的支護(hù)特性。因為充填體固結(jié)后，其內(nèi)部留有較多的孔隙。在外載荷作用下，固體顆粒相互壓縮，使孔隙閉合，壓縮密實，繼而進(jìn)入彈性變形和塑性變形階段。當(dāng)外載荷繼續(xù)增加時，充填體則只在外部產(chǎn)生塑性破壞，出現(xiàn)較大的位移，其內(nèi)部仍保持彈性變形，呈現(xiàn)出明顯的殘余強(qiáng)度。填體本身承力十分有限，但充填改善了礦柱的受力條件，使礦柱上承受的應(yīng)力逐步向兩旁圍巖轉(zhuǎn)移，保證采礦作業(yè)的安全。當(dāng)充填體彈模增大時，充填體內(nèi)承受力增大，但對充分發(fā)揮圍巖的支撐作用極為不利。故在設(shè)計充填體強(qiáng)度時，應(yīng)盡量發(fā)揮圍巖的作用，降低水泥消耗，以降

6、低充填成本。四、廢石膠結(jié)充填體的應(yīng)用1、充填材料廢石集料是膠結(jié)充填的主要造成部分。為了獲得最好的力學(xué)性能指標(biāo)，要求廢石集料的不同粒級能相互填充，即小粒徑級的集料剛好能填充大粒徑級的集料的孔隙。但因充填體集料消耗量大，受成本因素制約，一般是就地取材，充分利用礦山掘進(jìn)廢石或露天礦剝離廢石和天然集料。2、廢石料制備8井下掘進(jìn)廢石一般不需要加工，可以直接取用。國內(nèi)的豐山銅礦、金川鎳礦和凡口鉛鋅礦均直接采用井下掘進(jìn)廢石作為充填集料。如采用露天剝離廢石作為充填集料，往往需要進(jìn)行破碎。廢石制備站主要包括廢石裝運(yùn)

7、、廢石料倉和破碎工藝。3、水泥漿制備水泥漿制備主要有水泥倉、攪拌桶、穩(wěn)壓水池和輸漿管組成。散裝水泥一般要求配備破拱架，并在散裝水泥倉出口安裝給料機(jī)，給料機(jī)通過軟袋管與高效攪拌桶相連接。水泥漿的濃度以滿足充填料的混合要求為原則，其攪拌工藝用滿足水泥漿制備工程中不發(fā)生沉淀。根據(jù)規(guī)模不同，水泥漿的制備可以采用間斷方式或連續(xù)方式。當(dāng)充填規(guī)模不大時，一般采用間斷廢石制漿，其工藝和系統(tǒng)較簡單，可靠性高。充填規(guī)模較大時，要求采用連續(xù)方式制漿。在實際固井水泥漿頂替過程中,往往由于水泥漿較粘稠,或受套管居中度、地層

8、承壓能力和環(huán)空間隙等因素的影響,所以當(dāng)達(dá)到允許最高的壁面剪切應(yīng)力時也難以達(dá)到紊流頂替。分析了水泥漿在層流頂替狀態(tài)、壁面剪切應(yīng)力不變的情況下,流變參數(shù)值對水泥漿在管內(nèi)的流速分布參數(shù)影響的規(guī)律,從而有利于確定能提高水泥漿層流下頂替效率的流變參數(shù)。3、充填輸送工藝廢石膠結(jié)充填料的輸送一直是制約傳統(tǒng)充填工8藝的主要環(huán)節(jié)。新工藝通過分流輸送徹底解決了這一難題。其中膠結(jié)充填料漿體可通過管道輸送到任何采場，而廢石散體則可采用多種輸送方式，如井下采用礦用汽車或鏟運(yùn)機(jī)。分流輸送工藝對充填料的輸送特性