充填體強(qiáng)度總結(jié)

1、不 同 礦 山 充 填 體 強(qiáng) 度 總 結(jié)北京科技大學(xué)武鋼礦業(yè)有限責(zé)任公司大冶鐵礦2011-5-1215目 錄1充填體強(qiáng)度影響的主要因素11.1水灰比11.2骨料粒級(jí)級(jí)配11.3 水泥標(biāo)號(hào)22提高采后充填體強(qiáng)度的主要措施23國(guó)內(nèi)外部分礦山充填材料類型及強(qiáng)度34大冶鐵礦44.1尾砂物理化學(xué)特性44.2充填體強(qiáng)度54.2.1 325#水泥-全尾充填體強(qiáng)度54.2.2 325#水泥-分級(jí)尾砂充填體強(qiáng)度64.2.3固結(jié)劑-分級(jí)尾砂充填體強(qiáng)度75程潮鐵礦75.1尾砂特性測(cè)試結(jié)果75.2普標(biāo)325#硅酸鹽水泥-全尾充填體強(qiáng)度測(cè)試86金山店鐵礦96.1尾砂特性96.2充填體強(qiáng)度測(cè)試106.2.1 325#硅

2、酸鹽水泥-全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度106.2.2 固結(jié)劑1-全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度116.2.3 固結(jié)劑2-全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度117冬瓜山117.1尾砂特性117.2充填體強(qiáng)度測(cè)試127.2.1 425#水泥-全尾砂充填試塊強(qiáng)度127.2.2新型膠結(jié)材料-全尾砂充填試塊強(qiáng)度128焦家金礦138.1尾砂特性138.2 425#水泥-全尾砂充填體強(qiáng)度139. 小結(jié)141充填體強(qiáng)度影響的主要因素充填體強(qiáng)度的高低直接影響著礦體能否安全、持續(xù)地開采，因此對(duì)影響充填體強(qiáng)度因素的分析意義重大。影響充填體強(qiáng)度的因素很多，一般包括有材料方面因素、制備因素、施工條件等幾個(gè)方面。所配制的膠結(jié)體強(qiáng)度的高低是各種因素綜合作

3、用的結(jié)果。實(shí)踐證明，充填體強(qiáng)度影響的主要因素有：水灰比、骨料粒級(jí)級(jí)配、水泥標(biāo)號(hào)等。1.1水灰比所謂水灰比即單位體積混凝土中水與水泥的重量比，水灰比對(duì)膠結(jié)體強(qiáng)度影響很大。充填體強(qiáng)度隨水泥含量的增加而增加。水泥添加量少時(shí)，水泥含量對(duì)強(qiáng)度影響不大；當(dāng)水泥添加量大時(shí)，充填體強(qiáng)度才隨水泥含量增加而急劇增加。相反如果水量增加時(shí)，充填料在充填過程中將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的離析現(xiàn)象，充填體中將出現(xiàn)膠結(jié)好與壞的分層現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其強(qiáng)度大大降低。因此合理的水灰比應(yīng)滿足強(qiáng)度和流動(dòng)性的要求，也就是說水灰比不可無限度地降低，在實(shí)際充填時(shí)必須滿足砂漿輸送濃度的要求。目前，管道輸送砂漿濃度在65%72%之間，水灰比在210以內(nèi)變化。

4、大量資料表明，充填體的強(qiáng)度隨砂漿濃度增加而增大，即水灰比減小而強(qiáng)度增大。實(shí)踐證明，砂漿由65%提高到70%時(shí)，充填體強(qiáng)度提高25% 35%。1.2骨料粒級(jí)級(jí)配骨料是膠結(jié)充填體的基本部分，骨料級(jí)配及質(zhì)量不僅對(duì)膠結(jié)料的和易性有很大影響，而且對(duì)強(qiáng)度影響也很大。級(jí)配優(yōu)良、骨料均勻系數(shù)合理、質(zhì)地堅(jiān)硬的骨料能增長(zhǎng)膠結(jié)體的密實(shí)性和強(qiáng)度。一般來說粗骨料在骨料中的比例應(yīng)達(dá)到60% 70%，且粗骨料富有棱角、表面粗糙時(shí)，與水泥漿的黏性就大，強(qiáng)度就高；反之亦然。細(xì)骨料應(yīng)達(dá)到30%40%，細(xì)骨料能改善砂漿的輸送性能，可防止離析現(xiàn)象的發(fā)生，最重要的是能充填到粗骨料之間的空隙中，增大膠結(jié)強(qiáng)度。例如，新橋全尾膠結(jié)充填尾砂礦

5、粒較細(xì)，0.05mm以下顆粒占65%以上，中值粒徑(粒級(jí)組成曲線上累積含量50%時(shí)對(duì)應(yīng)的顆粒粒徑)僅為0.029mm，滲透系數(shù)小(1.62x10-4)，粘性大，不利于充填體脫水和快速硬化，必然影響膠結(jié)充填體強(qiáng)度。粘性較大的新鮮全尾礦堆放過程中隨著水分的逐漸蒸發(fā)，在壓力作用下容易結(jié)塊粘結(jié)成團(tuán)，且堆放時(shí)間過長(zhǎng)易結(jié)塊，均不利于儲(chǔ)存和輸送，為此新橋礦通過調(diào)整全尾礦儲(chǔ)存和輸送的方式，降低堆放高度，增加了打散、破碎裝置，采用尾礦活化運(yùn)輸?shù)确绞奖ＷC下料順利生產(chǎn)的正常運(yùn)行，粘性物料可以通過綜合工程技術(shù)手段，解決易粘結(jié)成團(tuán)，不易輸送和攪拌的難題。需尾礦粒級(jí)組成比較均勻，不均勻系數(shù)數(shù)(粒級(jí)組成曲線上累積含量60%

6、時(shí)，對(duì)應(yīng)的顆粒粒徑與累積含量10%的對(duì)應(yīng)顆粒粒徑之比)較小，屬均勻的粘土類，制漿時(shí)易于混合，便于管道輸送，充入采場(chǎng)后，有利于減少水泥的離析。1.3 水泥標(biāo)號(hào)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：式中：-膠結(jié)體在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d的抗壓強(qiáng)度，kg/cm2； -水泥標(biāo)號(hào)；A-試驗(yàn)系數(shù)，一般取0. 44. 5；B-試驗(yàn)系數(shù)，一般取為0. 5；C/W-灰水比。從式中可以看出，膠結(jié)體強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號(hào)的增加而增加。因此在實(shí)際生產(chǎn)中采用高標(biāo)號(hào)水泥對(duì)其提高強(qiáng)度很有益處。而實(shí)踐證明，用高標(biāo)號(hào)水泥比低標(biāo)號(hào)水泥其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益更好。此外，充填體養(yǎng)護(hù)時(shí)間、環(huán)境溫度、水質(zhì)、制備、充填方式等都對(duì)充填體強(qiáng)度有一定的影響。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，必須加強(qiáng)

7、管理，綜合分析各因素對(duì)強(qiáng)度帶來的影響。2提高采后充填體強(qiáng)度的主要措施為了使充填體的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定要求，通常采用增加水泥用量的辦法。但增加水泥用量會(huì)使采礦成本明顯增加，因此僅僅通過增加水泥用量來達(dá)到提高充填體的承載能力的辦法是不可取的。合理的辦法應(yīng)該綜合考慮影響充填體強(qiáng)度的諸因素，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)值。(1) 提高分級(jí)尾砂質(zhì)量濃度；(2) 在充填體澆灌兩周內(nèi)脫干其內(nèi)部多余水，充填體強(qiáng)度不會(huì)有明顯的下降；(3) 加強(qiáng)膠結(jié)充填采場(chǎng)通風(fēng)，由于采場(chǎng)充填水泥用量較大，故散熱多，膠結(jié)充填體在正常通風(fēng)散熱的情況下，可保證其充填體強(qiáng)度。(4) 在尾砂膠結(jié)充填過程中適當(dāng)添加絮凝劑，這樣不但可以減少尾砂在充填過程中沉淀，

8、而出現(xiàn)的堵管事故，同時(shí)可以最大限度地減小采場(chǎng)充填體的分層離析現(xiàn)象。(5) 可以借鑒建筑工業(yè)中搗固混凝土一樣，借助振動(dòng)器攪拌充填料，這樣可以明顯提高充填體強(qiáng)度。一般情況下充填料漿充到井下后，在脫水的工藝過程中，由于少部分細(xì)粒水泥漿流失，采場(chǎng)充填體平均強(qiáng)度比實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的強(qiáng)度低30%左右。若考慮到攪拌不充分、濃度偏低等因素，采場(chǎng)充填體強(qiáng)度比試驗(yàn)設(shè)計(jì)值更低。3國(guó)內(nèi)外部分礦山充填材料類型及強(qiáng)度表3.1 國(guó)內(nèi)外部分礦山高大采場(chǎng)充填體配比設(shè)計(jì)表3.2 國(guó)內(nèi)外部分膠結(jié)充填礦山充填體力學(xué)參數(shù)4大冶鐵礦4.1尾砂物理化學(xué)特性粒徑目與毫米的換算見表4.1，通過濕篩分級(jí)法測(cè)得大冶鐵礦尾砂的粒級(jí)組成如下表4.2。表4.

9、1 粒徑目與毫米的換算目毫米目毫米目毫米目毫米2.58.00121.40600.2502700.05336.70141.18650.2123250.04544.75161.00800.1804000.03854.00200.851000.1505000.03163.35240.711150.1256000.02572.80280.601500.1068000.01982.36320.501700.09010000.01592.00350.4252000.07515000.010101.70480.3002500.06330000.005表4.2 尾砂的粒級(jí)組成種類粒級(jí)分布全尾砂細(xì)度(目)<

10、;50050032532520020015015010010080>80粒徑m-25+25-45+45-75+75-106+106-150+150-180+180占有率%56.710.811.27.47.83.22.9累計(jì)率%56.767.578.786.193.997.1100分級(jí)尾砂細(xì)度(目)<50050032532520020015015010010080>80粒徑m-25+25-45+45-75+75-106+106-150+150-180+180占有率%14.13.115.41922.64.421.4累計(jì)率%14.417.232.651.674.278.6100圖4

11、.1 尾砂粒徑累計(jì)分布曲線根據(jù)測(cè)試結(jié)果得出全尾砂和分級(jí)尾砂的粒徑累計(jì)分布曲線如圖4.1。從粒徑分布圖中可看出，全尾砂的中值粒徑d50約為25，分級(jí)尾砂的中值粒徑d50約為106。4.2充填體強(qiáng)度4.2.1 325#水泥-全尾充填體強(qiáng)度表4.3 全尾砂膠結(jié)充填體單軸抗壓強(qiáng)度(325#水泥)灰砂比齡期不同料漿濃度試件的單軸抗壓強(qiáng)度（MPa）65%68%70%73%75%143d0.280.360.460.60.847d0.810.961.391.611.9628d2.152.883.684.625.48153d0.270.310.390.480.667d0.720.811.341.581.9128

12、d1.802.223.023.915.00163d0.260.350.340.440.517d0.690.801.301.531.8928d1.341.602.132.853.74183d0.180.220.280.360.417d0.310.390.560.660.7028d1.051.361.782.112.611103d0.150.200.260.370.387d0.240.360.440.580.6328d0.610.791.141.431.814.2.2 325#水泥-分級(jí)尾砂充填體強(qiáng)度表4.4 分級(jí)尾砂膠結(jié)充填體單軸抗壓強(qiáng)度(325#水泥)灰砂比齡期不同料漿濃度試件的單軸抗壓強(qiáng)度(

13、MPa)65%70%75%143d0.520.941.367d1.192.673.4728d2.965.206.86153d0.490.811.227d1.091.952.6328d2.343.485.77163d0.420.691.017d0.981.601.9928d1.812.783.934.2.3固結(jié)劑-分級(jí)尾砂充填體強(qiáng)度表4.5 固結(jié)劑分級(jí)尾砂膠結(jié)充填試件單軸抗壓強(qiáng)度灰砂比齡期不同料漿濃度試件的單軸抗壓強(qiáng)度（MPa）65%70%75%147d2.893.414.0828d5.926.948.16157d1.722.363.3628d3.965.236.875程潮鐵礦5.1尾砂特性測(cè)試

14、結(jié)果表5.1 程潮尾礦粒徑累計(jì)分布表粒徑()體積(%)積累(%)粒徑()體積(%)積累(%)2.220.330.3340.723.9256.812.700.791.1249.433.8160.623.201.442.5660.004.2764.893.982.164.7272.844.8769.764.833.207.9288.425.3075.065.864.9712.89107.335.3280.387.116.0718.96130.294.9385.318.645.9824.94158.174.4189.7210.484.8629.80192.003.7493.4612.733.9333

15、.73233.072.9296.3815.453.6937.42282.931.8098.1818.753.6841.10300.000.6298.8022.763.8144.91450.001.0599.8527.633.9548.86900.000.15100.0033.544.0352.89從粒徑分布圖5.1中可看出，D10=5.22，D50=29.79，D90=169.48，D97=278.21，Dav=60.65。全尾砂的中值粒徑D50為29.79，按尾砂粒徑分布分類，全尾砂-29.79的細(xì)顆粒含量約占50%。圖5.1 實(shí)驗(yàn)過程中程潮尾礦粒徑累計(jì)分布曲線(1)表5.2 選鐵尾礦粒度篩

16、析結(jié)果粒級(jí)()產(chǎn)率(%)品位(%)回收率(%)個(gè)別負(fù)累積FeSFeS>15438.11100.007.504.4627.6624.03100< <15413.2161.8911.089.2014.1517.1976< <1006.0048.6811.829.696.868.22<7642.6842.6812.448.3851.3350.56100.00/10.347.07100.00100.00圖5.2 礦山上尾礦粒徑累計(jì)分布曲線由圖2.4可以看出，粒徑小于76m約占70%，粒徑76100m約占8%，100154m約占7%，大于154m約占15%。而礦山提供

17、給我們的粒徑分布則是小于76m約占42.68%，粒徑76100m約占6%，100154m約占13.21%，大于154m約占38.11%。從對(duì)比可以看出實(shí)驗(yàn)室用的尾砂要細(xì)一些。5.2普標(biāo)325#硅酸鹽水泥-全尾充填體強(qiáng)度測(cè)試表5.3全尾砂膠結(jié)充填單軸抗壓強(qiáng)度(普通標(biāo)號(hào)325#硅酸鹽水泥)灰砂比齡期不同料漿濃度試件的單軸抗壓強(qiáng)度(MPa)63%65%68%70%72%75%1：43d0.540.590.821.061.311.887d0.720.891.641.903.834.0628d2.925.127.168.138.5910.801：63d0.490.530.710.821.201.627d

18、0.510.841.191.491.802.4928d1.633.634.395.055.268.841：83d0.410.470.570.640.731.247d0.490.810.961.431.552.2628d1.261.411.661.922.373.101：103d0.280.300.410.480.570.687d0.470.500.520.740.931.1928d1.101.231.291.331.492.476金山店鐵礦6.1尾砂特性表6.1 金山店尾礦粒徑累計(jì)分布表粒徑()體積(%)積累(%)粒徑()體積()積累(%)2.220.340.3433.543.9855.562

19、.700.801.4440.723.8459.403.201.442.5849.433.6963.093.982.254.8360.003.7766.864.833.448.2772.044.0370.895.865.3513.6288.424.2975.187.116.6420.26107.334.2179.398.646.5826.84130.293.8183.2010.485.1531.99158.173.4686.6612.733.9335.92192.003.9290.5815.453.7039.62233.074.2494.8218.753.8343.45282.933.5898.

20、4022.764.0347.48300.001.60100.0027.634.1051.58圖6.1 金山店尾礦粒徑累計(jì)分布曲線從粒徑分布圖6.1中可看出，D10=5.22，D50=26.79，D90=181.48，D97=258.21，Dav=60.65。全尾砂的中值粒徑D50為26.79，按尾砂粒徑分布分類，全尾砂-26.79的細(xì)顆粒含量約占50%。6.2充填體強(qiáng)度測(cè)試6.2.1 325#硅酸鹽水泥-全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度表6.2全尾砂膠結(jié)充填單軸抗壓強(qiáng)度(325#硅酸鹽水泥作為膠結(jié)劑)灰砂比齡期不同料漿濃度試件的單軸抗壓強(qiáng)度(MPa)60%65%68%70%75%1：43d0.340.96

21、1.452.092.277d1.573.464.184.744.8928d2.864.545.587.559.231：63d0.300.791.131.422.147d0.871.542.152.653.5828d0.991.352.773.754.741：83d0.270.721.031.241.697d0.550.771.571.932.2828d0.771.091.692.512.951：103d0.220.680.911.191.547d0.450.711.141.341.9928d0.590.851.642.212.526.2.2 固結(jié)劑1-全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度表6.3固結(jié)劑1的單軸

22、抗壓強(qiáng)度不同濃度齡期不同灰砂比試件的單軸抗壓強(qiáng)度(MPa)1：41：61：81：1060%3d0.400.270.090.047d1.670.870.590.3528d2.611.941.320.7265%3d1.00.500.180.117d2.331.030.790.4728d3.392.851.591.276.2.3 固結(jié)劑2-全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度表6.4 固結(jié)劑2的單軸抗壓強(qiáng)度不同濃度齡期不同灰砂比試件的單軸抗壓強(qiáng)度(MPa)1：41：61：81：1060%3d0.600.510.110.097d1.380.570.390.2728d2.301.260.740.4865%3d1.230

23、.550.190.137d2.261.460.660.4728d3.181.851.240.797冬瓜山7.1尾砂特性冬瓜山銅礦磨礦和選礦工藝的特點(diǎn)從某種程度上決定了尾砂的某些物理化學(xué)性質(zhì)，其充填用全尾砂粒度非常小。通過選廠底流尾砂取樣，測(cè)定了其物理性質(zhì)，見表7.1。粒度組成測(cè)定結(jié)果見表7.2，其中d10= -2.9433.265m，d50=36.75340.668m，d90= -247.598248.624m，不均勻系數(shù)a=d90 /d10=76.184.1。表7.1全尾砂粒級(jí)組成7.2充填體強(qiáng)度測(cè)試7.2.1 425#水泥-全尾砂充填試塊強(qiáng)度表7.2 充填站425#水泥-全尾砂充填試塊強(qiáng)度(濃度73% )7.2.2新型膠結(jié)材料-全尾砂充填試塊強(qiáng)度表7.3 新型膠結(jié)材料-全尾砂充填試塊強(qiáng)度(濃度73% )8焦家金礦8.1尾砂特性全尾砂的最大粒徑為0.5mm，平均粒徑為0.0864m