孫長(zhǎng)坤 于永純 魏曉明

(1.云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，昆明 650200；2.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160)

在礦山充填工程中，泌水和沉縮率是比較重要的物理指標(biāo)，相關(guān)課題具有非常重要的意義。針對(duì)不同配方的充填物料，其自由沉降的過(guò)程中由于水和膠凝材料的含量不同，從而會(huì)造成混合料漿表面出現(xiàn)不同程度的泌水沉縮現(xiàn)象[1]。同時(shí)，由于物料的物理性質(zhì)，膠結(jié)劑與骨料凝結(jié)的過(guò)程是顆粒與顆粒的填塞過(guò)程，因此導(dǎo)致充填料漿凝結(jié)后體積相應(yīng)減小，表征為充填體沉縮性能[2]。給料濃度(或稱初始濃度)的不同會(huì)造成尾砂漿的沉降過(guò)程和相應(yīng)的工藝指標(biāo)迥異[3-6]。吳千亮等[7]、曹三六等[8]、魏曉明等[9]、李瑞龍[10]、馬俊榮[11]在大量的試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，對(duì)尾砂料漿泌水沉降性能進(jìn)行了深入的研究，認(rèn)為同等水泥含量條件下，濃度越高，料漿的沉縮率越??；在相同濃度條件下，沉縮率隨著水泥添加量的增加而逐漸減少。料漿濃度和水泥添加量對(duì)沉縮率都有影響，但料漿濃度的影響更加顯著。本文通過(guò)對(duì)云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司保山金廠河鉛鋅礦的全尾砂沉縮過(guò)程的試驗(yàn)觀察，研究其泌水沉縮特性，開展了水泥添加量與料漿濃度對(duì)泌水沉降影響的正交試驗(yàn)，分析了水泥添加量與料漿濃度對(duì)其影響的規(guī)律，得到了適合保山金廠河鉛鋅礦充填料漿的水泥添加量與料漿濃度，為礦山實(shí)際生產(chǎn)提供理論支撐，具有指導(dǎo)意義。

1 充填料漿沉縮率測(cè)定

充填料漿的泌水沉縮率主要受膠凝劑添加量及料漿濃度影響，充填料漿形成充填體后體積減小量占料漿總體積的百分比稱為沉縮率，沉縮率是表征充填料漿的沉縮性的重要指標(biāo)。自然沉縮是充填料漿經(jīng)脫水或在自重作用下產(chǎn)生的，沉縮的原因是固體顆粒流失及顆粒間的空隙減少，流失主要是脫水時(shí)被水帶走了部分細(xì)顆粒，空隙減少是因?yàn)轭w粒發(fā)生重新排列。本文以保山金廠河鉛鋅礦的全尾砂作骨料，普通硅酸鹽水泥作膠凝劑。

1.1 試驗(yàn)配比

設(shè)計(jì)試驗(yàn)灰砂比分別為全尾砂漿、1∶4、1∶6、1∶8，料漿濃度分別配制成60%、62%、64%、66%、68%、70%，養(yǎng)護(hù)齡期分別為4、24、48 h。試驗(yàn)配料表如表1所示。

表1 充填配比試驗(yàn)配料表Table 1 Filling ratio test ingredients

泌水沉縮測(cè)定試驗(yàn)的前4 h內(nèi)，充填料漿比較混濁，充填料漿與水界面難以分辨。在4～24 h內(nèi)，充填料漿與水界面清晰可見(jiàn)，料漿沉降較快，沉縮率隨著料漿沉降而增大。在24～48 h內(nèi)，料漿沉降較緩慢，沉縮率隨著料漿緩慢沉降而小幅增大，其中在36～48 h內(nèi)，料漿基本無(wú)沉降，沉縮率保持穩(wěn)定。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果

因養(yǎng)護(hù)齡期48 h后沉縮率保持穩(wěn)定，故本文研究選取養(yǎng)護(hù)齡期48 h后的沉縮率作為研究對(duì)象。詳見(jiàn)圖1。

圖1 不同配比不同濃度沉縮試驗(yàn)Fig.1 Different ratio and different concentrations of heavy shrinkage test

當(dāng)灰砂比為1∶4時(shí)，60%～70%的砂漿沉縮率為15.89%～0%；當(dāng)灰砂比為1∶6時(shí)，60%～70%的砂漿沉縮率為19.85%～0.39%；當(dāng)灰砂比為1∶8時(shí)，60%～70%的砂漿沉縮率為20.16%～0.76%；當(dāng)全尾砂漿時(shí)，60%～70%的砂漿沉縮率為31.16%～13.50%。詳見(jiàn)表2。

表2 不同灰砂比48 h沉縮率匯總Table 2 Different contrast than 48 h shrinkage summary

2 充填料漿沉縮規(guī)律分析

根據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出充填料漿沉縮率隨著水泥添加量和料漿濃度的變化趨勢(shì)，進(jìn)而分析充填料漿沉縮規(guī)律。圖2為充填料漿沉縮率與料漿濃度的關(guān)系曲線；圖3為充填料漿沉縮率與灰砂比的關(guān)系曲線。

圖3 沉縮率與灰砂比的關(guān)系曲線Fig.3 Shrinkage and contrast relation curve

從圖2可以看出，全尾砂漿沉縮率明顯高于膠結(jié)充填料漿沉縮率；同等配比條件下，沉縮率隨料漿濃度增加而減小；同等配比條件下，料漿濃度在60%～66%時(shí)，沉縮率隨料漿濃度增加而減小的現(xiàn)象明顯，料漿濃度在66%～70%時(shí)，沉縮率隨料漿濃度增加而減小的現(xiàn)象不明顯。

圖2 沉縮率與料漿濃度的關(guān)系曲線Fig.2 Shrinkage and slurry concentration curve

從圖3可以看出，全尾砂漿沉縮率明顯高于膠結(jié)充填料漿沉縮率；同等料漿濃度下，沉縮率隨灰砂比的增大而減??；同等料漿濃度下，灰砂比配比在1∶8～1∶4之間，沉縮率隨配比的增大而緩慢減?。涣蠞{濃度為70%時(shí)，料漿沉縮率變化幅度很小，基本沒(méi)有沉縮。

3 工程應(yīng)用

云南保山金廠河鉛鋅礦于2020年8月份在1750中段23#采場(chǎng)開展現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，充填料漿濃度為70%～72%，灰砂比為1∶4。經(jīng)過(guò)2個(gè)月連續(xù)充填，于10月份充填接頂，現(xiàn)場(chǎng)照片如圖4所示，膠結(jié)充填料漿沉縮率很小，接頂效果工程效果優(yōu)良，試驗(yàn)結(jié)論在金廠河礦成功應(yīng)用。

圖4 膠結(jié)充填料漿現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用Fig.4 Field application of cemented filling slurry

4 結(jié)論

根據(jù)沉縮試驗(yàn)結(jié)果，得出如下結(jié)論：

1)膠結(jié)充填料漿沉縮率小于非膠結(jié)充填料漿；

2)在膠結(jié)充填料漿中，隨著料漿濃度增大，料漿沉縮率會(huì)逐漸減小；

3)在充填料漿濃度為60%～68%范圍中，隨著灰砂比增大，料漿沉縮率會(huì)逐漸減?。辉诹蠞{濃度達(dá)到70%時(shí)，料漿沉縮率變化幅度很小，基本沒(méi)有沉縮。為使充填體沉縮率小甚至不沉縮，建議充填站初始料漿濃度不低于70%；

4)金廠河充填站初始料漿濃度為70%～72%范圍中，工程效果優(yōu)良，試驗(yàn)結(jié)論在金廠河礦成功應(yīng)用。