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作者：張毅

    由于礦山自身沒有可以利用的充填骨料，經(jīng)多次調(diào)研分析，最終確定采用周邊已經(jīng)閉庫的尾礦庫中的尾砂作為充填骨料，經(jīng)過對比分析可作為充填骨料的尾砂來源有水木沖尾礦庫尾砂和黃獅澇尾礦庫尾砂，本文對兩種尾砂分別通過基本物化特性、沉降及滲透性、料漿流變性及充填體強(qiáng)度等方面進(jìn)行全面分析對比，從而選取合適的尾砂及確定

最佳的充填參數(shù)。

1  尾砂基本物化特性

1.1尾砂化學(xué)成分

兩種尾砂化學(xué)成分測試結(jié)果見表1、表2。

  從表1、表2中可以看出，兩種尾砂中TFe、Si02、Ca0、Mg0、Al2 03含量較高，有利于充填體強(qiáng)度增加。兩種尾砂中的S含量較一般尾砂含量高，其中黃獅澇尾砂和水木沖尾砂分別達(dá)到了12. 73%和9. 24%，存在潛在的酸性，可能會活化重金屬污染地下水。因此，在充填時對空區(qū)排出的水進(jìn)行集中沉淀收集，通過井下水倉排放至地表集中處置。另外，兩種尾砂中有害物P2 05、As含量均較少，并且水木沖尾礦庫尾砂中的含量較黃獅澇尾礦庫尾砂更低�？傮w來看兩種尾砂可作為井下充填材料。

1.2尾砂物理參數(shù)

按照土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行了尾砂比重、容重、孔隙率的測定，其結(jié)果見表3。

1.3尾砂粒度分析

尾砂的粒級組成，見表4、表5。

  根據(jù)尾砂的大小不同的顆粒組成，可用不均勻系數(shù)a表征該物料粒級組成的均勻程度，計(jì)算公式為：α=。式中d10、d60分別是累計(jì)含量為10%、60%顆粒能夠通過的篩孔直徑。

  通過計(jì)算知水木沖尾砂不均勻系數(shù)為20.89，尾砂顆粒不均勻系數(shù)大于5，屬于顆粒級配不均勻尾砂，尾砂整體偏粗；黃獅澇尾砂不均勻系數(shù)為16.63，屬于顆粒級配不均勻尾砂，相對缺失粗顆粒的類型。

2尾砂沉降與滲透性

2.1尾砂沉降速度

  全面了解和掌握全尾砂的沉降性能，獲取全尾砂在不同濃度下的沉降速度，探尋全尾砂沉降規(guī)律，從而為全尾砂的輸送、立式砂倉的儲存與濃縮提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

針對黃獅澇尾砂和水木沖尾砂設(shè)計(jì)試驗(yàn)濃度分別為15%、20%、25%、30%四種濃度自然沉降試驗(yàn)，通過過試驗(yàn)可以看出，尾砂在剛開始沉降時，基本以恒定的沉降速度沉降；當(dāng)達(dá)到一定的沉降高度后，沉降速度逐步減小，最后達(dá)到一定高度后直至穩(wěn)定。據(jù)尾砂在立式砂倉中的沉降規(guī)律，結(jié)合試驗(yàn)情況，尾砂自然沉降速度應(yīng)該按照尾砂前期均勻沉降速度計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果見表6。

  在水木沖尾砂自然沉降試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：其中粗顆粒尾砂沉降速度極快，在45秒內(nèi)能夠完成沉降需求，總體來看自然沉降能夠滿足立式砂倉沉降要求。

在完成尾砂自然沉降試驗(yàn)后，用虹吸方式吸走澄清液面上面的清水，測定其砂漿濃度。通過試驗(yàn)測定黃獅澇全尾砂不同濃度條件下終了濃度結(jié)果見表7，表8為水木沖尾砂自然沉降終了濃度。

  從測試結(jié)果來看，水木沖尾砂沉降速度要大于黃獅澇尾砂，而且黃獅澇尾砂沉降速度過慢，難以滿足立式砂倉沉降濃縮的需求，為提高沉降效率需要外加絮凝劑才能滿足砂倉沉降需求，從而增加了充填成本。另外，從尾砂沉降后的終了濃度來看，水木沖尾砂要高于黃獅澇尾砂，進(jìn)而有利于提高充填濃度。因此，從立式砂倉尾砂沉降濃縮及充填放砂濃度方面比較水木沖尾砂要優(yōu)于黃獅澇尾砂。

2.2尾砂滲透系數(shù)

  尾砂滲透性是指充填尾砂滲透脫水的難易程度，即透水性，通常用滲透系數(shù)( cm/h)表示。滲透系數(shù)大，表明充填料中的水就能夠在預(yù)定的脫水范圍內(nèi)容易滲透出來。

  通過試驗(yàn)測定水木沖尾砂滲透系數(shù)為3. Olcm/h，黃獅澇尾砂滲透系數(shù)為0. 7cm/h。從測試結(jié)果來看，水木沖尾砂滲透能力是黃獅澇尾砂的4.3倍。從滲透的方面來看，水木沖尾砂在井下更易于實(shí)現(xiàn)脫水，黃獅澇尾砂難以脫水。

3  料漿流動性

充填料漿采用管道自流輸送至井下采場時，要求其具有良好的流動性，在試驗(yàn)室采用“坍落筒法”進(jìn)行擴(kuò)散度測定，來判斷其在不提供外加動力下的流動性。圖1、圖2為兩種尾砂流動狀態(tài)圖。表9、表10為兩種尾砂擴(kuò)散度試驗(yàn)結(jié)果。

  從試驗(yàn)結(jié)果來看，黃獅澇尾砂充填料漿濃度在62%以下時流動性較好，64%時自流輸送困難，濃度大于66%時不能實(shí)現(xiàn)自流輸送。而水木沖尾砂充填料漿濃度在74%以下時流動性較好，76%時自流輸送困難，濃度大于76%時不能實(shí)現(xiàn)自流輸送。

4  充填體強(qiáng)度

根據(jù)充填料漿流動性結(jié)果，在兩種尾砂充填料漿具有良好流動性的濃度范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度配比試驗(yàn)，表11及表12為其試驗(yàn)結(jié)果。

  通過強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黃獅澇尾砂充填體從28天標(biāo)準(zhǔn)齡期強(qiáng)度來看，其充填料漿在可輸送范圍內(nèi)（自流輸送64%濃度以內(nèi)）其強(qiáng)度除砂灰比為4時強(qiáng)度較高以外，其余強(qiáng)度均偏低，不適宜礦山工藝充填的需求；另外，水木沖尾砂強(qiáng)度數(shù)據(jù)來看，在充填體養(yǎng)護(hù)齡期28天，灰砂比大于1：10（包含），濃度在70%以上時，其強(qiáng)度均大于lMPa以上，根據(jù)礦山充填經(jīng)驗(yàn)來看，此結(jié)果較為理想。

5結(jié)  論

  本文分別對黃獅澇尾礦庫尾砂和水木沖尾礦庫尾砂進(jìn)行了對比分析，最終得到以下結(jié)論。

  1)從尾砂基本物化特性、沉降及滲透性對比分析兩種尾砂，其中水木沖尾砂各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于黃獅澇尾砂。

  2)從充填料漿流動性試驗(yàn)及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果來看，水木沖尾礦庫尾砂能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度充填（濃度大于70%），并且充填體強(qiáng)度整體優(yōu)于黃獅澇尾礦庫尾砂。

  3)根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)論推薦礦山采用水木沖尾砂作為礦山充填尾砂，并且通過試驗(yàn)確定尾砂料漿自流輸送時最佳的充填配比參數(shù)為：充填料漿濃度72%、充填料漿灰砂比1:8至1：4。  6摘  要：南方某黃金礦山，由于多年開采目前井下形成大量采空區(qū)，從而破壞了巖體的原巖應(yīng)力平衡，成為影響礦山安全生產(chǎn)最主要的危險(xiǎn)源，采用尾砂充填采空區(qū)是消除潛在危險(xiǎn)源的最有效手段。但礦山自身沒有可以利用的充填骨料。為了選取適合本礦山充填所需的骨料，分別對黃獅澇尾礦庫尾砂和水木沖尾礦庫尾砂進(jìn)行基本物化特性分析，同時開展沉降及滲透性、料漿流動性及充填體強(qiáng)度等性能測試分析；其測試結(jié)果表明，水木沖尾礦庫尾砂各項(xiàng)性能均優(yōu)于黃師澇尾礦庫尾砂，最終結(jié)合礦山實(shí)際情況選取水木沖尾礦庫尾砂為礦山充填所用尾砂；并根據(jù)充填配比試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)合充填料漿流動性，確定礦山最佳充填料漿參數(shù)為：料漿濃度72%、灰砂比1:8至1:4。