羅文沖，王 旭

大型地下鐵礦山充填膠結(jié)劑優(yōu)選試驗(yàn)研究

羅文沖1，王 旭2, 3, 4

(1.安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司，安徽 六安市 237400；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；3.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410012；4.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410012)

通過(guò)多種膠凝材料的實(shí)驗(yàn)室配比試驗(yàn)及膠結(jié)劑成本比較，篩選出性價(jià)比最優(yōu)的膠固粉作為礦山充填生產(chǎn)用膠凝材料，每年膠凝材料總成本在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低0.1~0.2 億元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

膠結(jié)劑；充填成本；強(qiáng)度試驗(yàn)

安徽某地下鐵礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬(wàn)t/年，年充填體積達(dá)到90萬(wàn)m3，由于采用分段鑿巖階段 空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，充填體強(qiáng)度要求高，按單 位充填成本80~100元/m3計(jì)算，年充填總成本約8000萬(wàn)元。所以在保證充填質(zhì)量，滿足采礦方法技術(shù)要求的前提下，降低充填成本是一項(xiàng)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(yōu)化采礦方法的同時(shí)，對(duì)充填膠凝材料進(jìn)行優(yōu)選，從而尋求性價(jià)比最優(yōu)的膠凝材料，對(duì)降低充填成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義[1-5]。

1 膠凝材料強(qiáng)度配比試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用全尾砂、3種膠凝材料（編號(hào)1#~3#膠固粉，其中1#膠固粉為礦山現(xiàn)用），配置1個(gè)濃度（72%）、5個(gè)灰砂比（1:4，1:6，1:8，1:12，1:20）的試塊，測(cè)試養(yǎng)護(hù)28 d后的試塊強(qiáng)度。

強(qiáng)度配比試驗(yàn)過(guò)程分配料、和料、灌模、拆模、養(yǎng)護(hù)、壓力測(cè)試6個(gè)步驟，將試塊置于溫度20°、濕度95%的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

不同膠凝材料強(qiáng)度配比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，為便于直觀分析，繪制強(qiáng)度趨勢(shì)曲線如圖1。

由表1和圖1可知，采用3種膠固粉的膠結(jié)強(qiáng)度排序?yàn)椋?#膠固粉＞3#膠固粉＞1#膠固粉。

表1 強(qiáng)度配比試驗(yàn)結(jié)果

圖1 強(qiáng)度趨勢(shì)曲線

2 基于充填成本的膠結(jié)劑優(yōu)選

膠結(jié)劑的性質(zhì)是影響充填體強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，膠結(jié)劑成本是充填成本的主要組成。選用何種膠結(jié)劑是一個(gè)重要工作。

該鐵礦采用分段鑿巖階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，其充填體強(qiáng)度要求見(jiàn)表2。結(jié)合圖1可知，充填體28 d強(qiáng)度要求對(duì)應(yīng)的灰砂比，進(jìn)而推算出全礦綜合灰砂比及膠結(jié)劑綜合單耗，結(jié)合各膠結(jié)劑價(jià)格計(jì)算出膠結(jié)劑單位體積成本及年膠結(jié)劑成本，如表3所示。

表2 充填體28 d強(qiáng)度要求及占比

表3 膠結(jié)劑成本

表3的分析計(jì)算結(jié)果顯示：

（1）2#膠固粉、3#膠固粉的單位成本均低于礦山現(xiàn)用的1#膠固粉；

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

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)室配比試驗(yàn)及成本分析表明，2#膠固粉膠結(jié)效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。建議礦山盡快推廣應(yīng)用。同時(shí)，應(yīng)在實(shí)際充填過(guò)程中跟蹤檢測(cè)充填體強(qiáng)度，驗(yàn)證充填質(zhì)量，確保礦山安全生產(chǎn)和降本增效的有機(jī)統(tǒng)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(jié)劑研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2019,39(2):70-72.

[2] 戴超群,吳愛(ài)祥,李會(huì)強(qiáng),李公成.某礦山全尾砂膏體充填配比試驗(yàn)研究[J].中國(guó)鎢業(yè),2018,33(4):9-14.

[3] 齊 炎,溫 楷,諸利一,周 超,萬(wàn)飛,王玉丁.尾砂充填材料優(yōu)化配比試驗(yàn)[J].銅業(yè)工程,2018(3):54-57.

[4] 吳愛(ài)祥,姜關(guān)照,王貽明.礦山新型充填膠凝材料概述與發(fā)展趨勢(shì)[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(jié)充填材料工業(yè)化試驗(yàn)研究[J].采礦技術(shù),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。