金川矿山废料胶结充填工艺技术研究
金川镍矿充填系统与工艺调查及提高充填质量技术措施
金川镍矿充填系统与工艺调查及提高充填质量技术措施1. 引言- 介绍金川镍矿充填系统的背景和意义2. 金川镍矿充填系统与工艺调查- 系统结构和流程图的介绍- 工艺调查，包括充填料的选用、加水量、搅拌时间等- 系统存在的问题及原因分析3. 提高充填质量技术措施- 提升充填料和配方的质量- 改善充填过程和设备- 增强充填质量的监控和控制4. 实验研究- 设计实验方案和方法- 详细介绍实验过程及数据分析- 讨论实验结果及其在充填系统中的应用5. 结论与展望- 总结本篇论文的主要内容和结论- 展望金川镍矿充填系统未来的发展方向和研究重点第一章节：引言1.1 背景介绍金川镍矿是中国重要的镍生产基地之一，其镍资源储量和品质在国内外享有较高声誉。
随着市场对高品质镍的需求不断提升，金川镍矿不断加大了开采和生产规模，也给矿山的充填系统提出了更高的要求。
目前，金川镍矿的充填系统已经发挥了重要的作用，为提高矿山的产量和效益发挥了积极的作用。
1.2 研究意义随着近年来复杂矿山资源的储存和采掘，矿山充填技术越来越受到了重视。
金川镍矿的充填系统是一个典型的例子，其自动化程度和充填质量的要求均不断提高。
因此，对金川镍矿充填系统进行深入的调查和研究能够增进我们对于矿山充填系统的认识和理解，同时有助于改进矿山充填技术，提高矿山的效益和相应设备的使用寿命。
1.3 论文构架本论文分为五个章节。
第一章节介绍了研究的背景和意义，介绍了金川镍矿充填系统的现状以及系统存在的问题。
第二章节会详细介绍金川镍矿充填系统的结构和流程，以及已有的调查结果。
第三章节提出了提高充填质量的技术措施，包括充填料的质量控制、改进充填过程和设备、以及增强充填质量的监控和控制。
第四章节介绍了实验研究的方法和设计，详细介绍了实验过程和数据分析，以及实验结果的讨论和应用。
第五章节对本篇论文进行了总结，同时展望了金川镍矿充填系统未来的发展方向和研究重点。
本篇论文的研究对于矿山充填技术的发展和提高，以及对矿产资源的保护和开发都具有重要的意义。
泡沫砂浆充填技术在金川矿山的应用研究
世界有色金属 2020年 7月下164充填采矿法是地下矿山一种典型的采矿方法，对采空区的充填处理是保障井下作业安全、控制地表岩移的重要手段。
下向胶结充填采矿方法在金川矿区使用已有四十多年的历史，在完成“采富保贫”任务的同时，也形成了富有金川特色的胶结充填技术。
但随着金川矿区贫矿开采比例的增大和有色金属价格的持续走低，胶结充填采矿法生产成本高的弊端一再呈现，成为制约金川矿区提升经营效益的主要影响因素。
探索应用高性能泡沫砂浆充填技术，降低充填成本成为金川矿区的充填技术应用研究的主要方向。
1 泡沫砂浆充填体的主要特征泡沫砂浆充填是指将发泡剂和水泥基胶凝材料、充填骨料等按照一定的比例进行混合搅拌，并经物理化学作用形成的一种新型充填材料[1]。
泡沫砂浆充填技术具有流动性好，易于管道自流输送；脱水少，成本较低等优势。
通过室内试验和工业试验研究了泡沫砂浆充填体的特性，其与金川胶结充填砂浆相结合的抗压强度、流动性、质量浓度等特征参数，是符合金川矿区趋于深井开采和低品位矿体开采的一种新型充填技术。
1.1 抗压强度金川矿山采用下向胶结充填采矿法，对胶结充填体的抗压强度要求为R3≥1.5Mpa、R7≥2.5Mpa、R28≥5.0 Mpa，泡沫砂浆的质量浓度、灰砂比、骨料级配主要围绕这一要求进行室内试验选配。
金川下向胶结自流充填工艺所用骨料主要为棒磨砂（粒径-3mm）和河砂，胶结剂为一般硅酸盐水泥。
对棒磨砂、河砂分别进行添加泡沫配比试验。
试验表明，料浆的灰砂比大于1∶4、输送质量浓度在79%以上，泡沫含量小于25%的情况下，基本上可以满足金川矿山以棒磨砂及河砂为主要骨料的充填体强度要求，棒磨砂为骨料的充填体 强度要高于河砂为骨料的充填体强度。
部分试验结果见表一。
1.2 管道输送性能为满足金川矿山自流充填的要求，泡沫砂浆流值应该在180mm 以上。
图1和图2为棒磨砂和河砂在不同气泡率下的流值关系曲线。
试验表明，灰砂比越大，流值越大；浓度越高，流值越小；气泡率越大，流值越小。
金川集团公司井下废料人工搅拌混凝土打底回填采空进路项目的应用和效益分析
金川集团公司井下废料人工搅拌混凝土打底回填采空进路项目的应用和效益分析本文介绍了金川集团公司二矿区充分利用井下掘进、返修生产的毛石以及接顶充填过程中溢流出的砂浆等废料经过添加水泥、铲运机搅拌、人工振捣等工艺过程将废料混合料浆回填至采空进路的试验工艺、效果和产生的经济效益。
此工艺具有安全可靠、操作简单、方便可行，效益显著等特点，目前已在二矿区所属各机采盘区广泛推广应用。
标签：井下废料搅拌打底回填应用和效益分析1废料回填工艺的回顾简述1995年，二矿区曾就当时的条件和实际进行了井下毛石回填的试验工作。
该工艺的方法是：在打完底的进路中，用928铲运机把毛石铲到半砖墙内（打底前只砌2m高的砖墙），然后由人工装上架子车送至掌子头，后退式堆积。
这种回填办法由于效率低下而被淘汰。
随之在上述基础上又发展演变成：把半砖墙往里移10m左右，进路口至半砖墙间用矿石垫成斜坡，直接利用LF-4.1铲运机把毛石铲运至掌子头，后退式堆积，堆积高度一般在1～1.5m。
这种回填办法发挥不了铲运机的功效，回填效率仍很低，回填量不大。
为了充分发挥铲运机的效率，增加回填量，从2010年4月开始，二矿区首先在1138分段Ⅳ盘区四分层的45#、7#、22#、9#进路和1218分段Ⅰ盘区三分层的25#进路进行了毛石加水泥搅拌直接打底回填采空进路的试验工作，取得了较好的社会效益和经济效益。
2井下废料搅拌打底回填采空进路的技术工艺搅拌回填，简单地说就是：在废料中加入一定量的水泥和适量水，利用928铲运机将这些混合物搅拌均匀后，按照要求和步骤直接回填到未进行打底充填的采空进路中，再用振动棒把混合物料浆振捣密实，使之形成具有符合强度要求的人工砼。
2.1搅拌回填的原则废料加水泥和适量水搅拌回填所形成的人工砼假顶，应能满足整体性好、龄期28天砼块的单轴抗压强度不小于5MPa、不产生脱层的要求，以保证下一分层回采中作业人员和设备的安全。
2.2搅拌回填进路的选择搅拌回填打底进路必须经负责技术的生产科批准并选择在盘区上、下分层能实现交错布置的部位，不能与分层联络道、分层道等服务时间较长的工程重合。
导流滤水在下向分层水平进路胶结充填采矿法中的研究应用
世界有色金属 2023年 5月下38采矿工程M ining engineering导流滤水在下向分层水平进路胶结充填采矿法中的研究应用付栋川，王小平（金川集团股份有限公司三矿区，甘肃 金昌 ７３７１００）摘 要：充填采矿法是随着回采工作面的推进，逐步用充填料回填采空区的方法。
利用形成的充填体进行地压管理，控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作面创造安全条件，以达到保障安全生产、保护地标建筑物和缓和大面积地压活动的目的。
充填过程中如何保障充填体质量、如何提高充填接顶率，达到以质量保安全就显得尤为重要，也是生产过程中长期存在的一个难题和重点。
经过实践摸索，导流滤水技术可有效解决上述问题。
关键词：充填采矿法；充填体质量；充填接顶率；导流滤水中图分类号：ＴＤ８５３．３４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１０－００３８－３Research and Application of Diversion and Filtration in the Cementing and Filling Mining Methodof Downward Layered Horizontal DriftFU Dong-chuan, WANG Xiao-ping（Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． Ｍｉｎｉｎｇ Ａｒｅａ ３，Ｊｉｎｃｈａｎｇ ７３７１００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｇｏａｆ ｗｉｔｈ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｓ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ ａｄｖａｎｃｅｓ． Ｕｔｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ｆｏｒ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ， ａｎｄ ｃｒｅａｔｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｓａｆｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｐｒｏｔｅｃｔ ｌａｎｄｍａｒｋ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ， ａｎｄ ｅａｓｅ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ． Ｈｏｗ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｈｏｗ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ ｒａｔｅ， ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ａｒｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｌｓｏ ａ ｌｏｎｇ－ｓｔａｎｄｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｎｄ ｆｏｃｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Keywords: ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ； Ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｏｐｐｉｎｇ ｒａｔｅ； Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ收稿日期：２０２３－０３作者简介：付栋川，男，生于１９８４年，汉族，甘肃武威人，本科，中级工程师，研究方向：地质采矿。
金川矿山早强充填胶凝材料配比试验与优化
金川矿山早强充填胶凝材料配比试验与优化
第一段：金川矿山位于我国贵州省黔西南自治州，是一个重要的国有煤炭基地。
为了满足矿山的需求，金川采用早强充填技术，并配备胶凝材料进行钢筋混凝土支护，这种技术在煤矿工程中有着极大的应用价值。
第二段：早强充填胶凝材料是支护煤矿工程的重要材料，其配比也是重要的性能决定因素，因而它的配比也是金川矿山工程的重要课题。
为了确定其最佳配比，金川矿山对其做了大量的试验研究，以确定最佳的配比。
第三段：金川矿山在配比试验中采用了多种方法，如单因素试验、综合试验、正交试验等。
单因素试验是改变单一因素，考察其对填充物性能的影响，以得到每个因素的最佳取值。
综合试验是改变多个因素，同时考察它们对填充物性能的影响，以得到多个因素的最佳取值。
正交试验是根据技术要求，按照等比数列的原则，确定各因素的有效取值，以得到配比的最佳取值。
第四段：金川矿山的试验结果表明，最佳配比为：粉煤灰占60%、粗沙占20%、水泥占10%、细沙占10%。
该配比能够有效提高填充物的抗折强度和抗压强度，以及抗水性能，从而满足工程需要。
第五段：金川矿山早强充填胶凝材料配比试验与优化是一项重要的研究课题，该项研究能够为我国煤矿工程的安全提供重要的技术支持，对于提高我国煤矿的安全生产水平具有重要的意义。
金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究
金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究金川二矿区是金川集团最大的主力矿山,为了在矿岩稳固性差且地应高的采矿环境下安全有效回收宝贵资源,二矿区采用机械化下向分层水平进路胶结充填采矿法开采。
多年的生产实践证明,使用该方法开采二矿区矿体是安全、经济和高效的。
随着二矿区开采深度向下延伸,地层中的原岩应力呈随开采深度增加而增大的趋势。
进路胶结充填体是采矿生产作业的直接顶板,关乎人员和设备安全、企业效益。
然而,在高水平构造应力条件下,充填体的稳定性机制至今仍缺少深入系统的研究,探索下向分层充填法中充填体的力学行为及其作用,具有重要意义。
本文通过现场调研,采用理论分析、室内材料试验、基于FLAC3D二次开发的三维力学数值分析相结合的方法,主要根据金川二矿区下向分层充填采矿的生产实践,对充填体力学行为及其作用进行了系统研究,主要研究内容如下：(1)采用结构理论中的三弯矩方程,研究相邻分层进路不同布置条件下,胶结充填形成的人工假顶结构(注：抽象为连续梁)中的内力(M、FQ)状态,得到了相邻分层进路垂直交错布置、相邻分层进路斜交及平行交错布置下,人工假顶结构内力的分布状态方程,为人工假顶设计逐渐由经验设计阶段向定量设计过渡提供了可能。
初步揭示了竖向约束(支座)的变化,对人工假顶内力变化产生影响的趋势；建议设计人工假顶时,应采用合理技术措施,如留中间支座、相邻进路充填体采用抗剪连接,以期消除假顶截面中因最大弯矩和最大剪力过度集中而产生的张拉、剪切失效的隐患。
(2)目前大多数简化充填体模型没有考虑带筋充填体中的材料构造,难以适应因采动影响产生的复杂加载方式,也无法客观反映加载路径变化产生的影响。
针对这些简化模型存在的问题,本文根据金川二矿区生产实际,把进路充填体的主要力学作用,归结由砂浆固结后形成的胶结体和其中的构造钢筋(吊筋和底筋)共同承担,率先提出金川二矿区充填体的基本结构是一种二元结构,也就是,充填体基本结构由砂浆胶结体连续介质(简称“充填体”)和连续介质中的钢筋构件组成；进一步地,根据充填体内钢筋构件主要受拉和受压的力学特点,利用FLAC3D中锚索结构单元,对钢筋构件进行力学数值模拟,进而建立起更接近于实际情况的基于二元结构的充填体FLAC3D数值力学模型。
金川矿山废石-全尾砂高浓度充填工艺试验研究
条 件下 水 泥含 量小 于 １０ｋ／ 是尾 砂 胶结 充 填 ０ ｇ ，仅 ｍ 水 泥用 量 的一半 ， 而 使 成本 大 幅度 降 低 ． 从 生产 实 践 表明， 在相 同水 泥 用量 的条 件 下 ， 与其 他胶 结 充填 工
结充 填工 艺应用 Ｉ１ 国则 试验成 功 了在块 （ ） 倒 １． 我 碎 石 人采 空 区 的 同时 ，将水 泥砂 浆 用 管路 输送 注入 空 区 自淋混 合 胶结 充 填 ． 如大 厂锡 矿 、 录 山铜 矿 等 试 验 铜 成 功 了块 石 一水 泥砂 浆 自淋 混合 充 填工 艺 ，结 果 表
第 ２卷 第 ６期
２０ １ １年 １ ２月
有 色金属科 学与工程
Ｎｏ ｆ ｒｏ ｓ Ｍｅａ ｓ ｃ ｅ ｃ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｅｒｕ ｔｌ Ｓ ｉｎ ｅ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｏ ． １ ２，Ｎｏ６ ． Ｄｅ ２０１１ ｃ．
文章编 号 ：６ ４ ９ ６ （０ １ ０ — ０ ７ ０ １７ — ６ ９ ２ １ ） ６ ０ ５ — ５
矿 、 ｉｄＣ ｅｋ矿 ，９ ３年 Ｍｏｎ ｓ Ｋ ｄ ｒｅ １７ ｕ ｔ ａ矿 开 始 块 石 胶 Ｉ
件 充填采 空 区的块 石胶 结充 填工 艺． 透 山铜 矿 在井 红
下 建立 了一套 块 石倒 运与 充 填 系统并 形成 较 大充 填
能力 ， 到 了废 石不 出坑 ］ 达 ．
一
பைடு நூலகம்
般 情况 下 ， 石胶 结充填 体在试 块 强度 ３ＭＰ 块 ａ
金川矿 山废石 一全尾砂高浓度充填工艺试验研究
乔 登 攀 ， 姚 维信
（ 明理 ５ 大 学 国土 资 源 工 程 学 院 ， 明 ６ ０ ９ ） 昆 １ ２ 昆 ５０ ３
金川充填胶凝材料研究进展与废弃物综合利用展望
金川充填胶凝材料研究进展与废弃物综合利用展望杨志强;陈得信;高谦;把多恒;王永定【摘要】矿山废弃物排放面临严峻的环保压力,同时随着开采深度增加,充填采矿成本逐年提高.利用废弃物开发低成本充填胶凝材料和废石作为充填骨料,是提高充填采矿经济效益和实现可持续发展的必由之路.首先简要介绍充填胶凝材料研究进展,分析开发金川矿山充填胶凝材料存在的困难和问题;然后提出利用酒钢矿渣开发低成本充填胶凝材料的技术路线与关键技术;最后针对金川镍矿资源开采和废弃物利用现状,提出以新型充填胶凝材料开发为突破口,开展废石、废渣、尾砂等固体废弃物资源化综合利用的技术途径,展望金川固体废弃物资源化综合利用的发展前景.%A lot of waste discharge faces severe environmental pressure in Jinchuan mine and filling mining cost increase year by year with the mining depth increasing.It is the only road to reduce filling mining cost and realize sustainable development for Jinchuan mine that use waste developing low-cost cementing materials and using waste rock as filling aggregate.First,the research and development of filling cementing materials and analyze existing difficulties and problems for development of new filling gelled material for Jinchuan mine are briefly introduced in this paper.Then,the technical route and key technology for development of new type filling cementing materials using slag was putforward.Finally,considering the status of comprehensive utilization of nickel and cobalt mining resources in Jinchuan mine,the research technique route to develop the new filling gelled material,as the breakthrough point,realize comprehensive utilization of solid wastes suchwaste rock and tailings are put forward and look forward development prospects to realize the resource comprehensive utilization in Jinchuan mine.【期刊名称】《福州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(045)004【总页数】7页(P610-616)【关键词】充填胶凝材料;矿山;固体废弃物;综合利用【作者】杨志强;陈得信;高谦;把多恒;王永定【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京 100083;金川集团股份有限公司,镍钴资源综合利用国家重点实验室,甘肃金昌737100;金川集团股份有限公司,镍钴资源综合利用国家重点实验室,甘肃金昌737100;北京科技大学土木与环境工程学院,北京 100083;金川集团股份有限公司,镍钴资源综合利用国家重点实验室,甘肃金昌737100;金川集团股份有限公司,镍钴资源综合利用国家重点实验室,甘肃金昌737100【正文语种】中文【中图分类】TD863金川镍矿是世界第三大硫化铜镍矿床，已探明资源储量5.64亿t，镍金属储量550万t. 目前矿山生产能力为910万t， 2018年末提高到1 000万t，年充填量340万m3，是目前我国乃至世界上最大分层胶结充填有色矿山. 金川硫化铜镍矿床以埋藏深、地应力高、矿体厚大和围岩破碎等不利的采矿技术条件著称于国内外，以水泥作为胶凝材料并以棒磨砂作为充填骨料实施下向分层进路式充填法开采[1]，充填材料成本高达165元·m-3. 近年来镍金属国际市场持续低迷，给企业带来巨大的经济压力. 同时，采、选、冶工程每年排放大量废石、废渣等工业废弃物，不仅占用大量土地，而且其有害成分使土地毒化、酸化，从而恶化生存环境，给矿山带来严重的环境问题. 降低充填采矿成本和实现绿色开采，是提高金川企业在国际上的竞争力以及可持续发展的必由之路[2-3]. 金川二矿区从2004年开展废石-尾砂混合骨料的充填采矿技术研究，已获得显著的经济效益和社会效益. 龙首矿从2013年开始废石-棒磨砂混合粗骨料的充填工业试验，也取得了初步成果[4-8]. 金川矿山采用1∶4高灰砂比充填采矿，每年胶凝材料用量超过80万t. 利用固体废弃物开发低成本充填胶凝材料，是降低金川充填采矿成本的重要途径. 为此，金川矿山开展替代水泥的新型胶凝材料开发. 经过3年的室内外和半工业化试验，已经取得了突破性进展[8-12]. 研究结果表明，开发的固结粉新型充填胶凝材料，不仅满足下向分层进路采矿对胶结充填体强度要求，而且对废石-棒磨砂等混合骨料充填具有很好的适应性，从而为废石、尾砂等固体废弃物在金川充填采矿中资源化利用探索出一条有效途径.1.1 水泥充填胶凝材料应用现状充填胶凝材料是充填法采矿的核心，直接影响充填采矿安全、高效和采矿经济效益. 目前以水泥作为胶凝材料充填矿山存在主要问题是：① 水泥价格昂贵，采矿成本高. 据统计，水泥成本约占整个充填采矿成本的1/3～1/2甚至更高. ② 水泥工业能源与资源消耗大，污染严重. ③ 每生产1 t水泥熟料将排放0.8 t的CO2，生产水泥排放大量CO2污染环境. ④ 水泥难以适应含泥量高的全尾砂充填骨料，导致加大充填采矿成本，使充填法采矿面临更大经济压力.为降低充填成本，国内外学者开展了粉煤灰、脱硫灰渣及矿渣微粉等火山灰材料作为掺合料，在充填采矿中应用研究. 金川矿山研究结果表明，粉煤灰是一种良好的火山灰材料，掺入水泥不仅可以降低水泥用量，而且还能够提高充填料浆的流动性. 但由于粉煤灰早期水化程度低，降低充填体早期强度，因此粉煤灰掺量不大于10%[5]. 钢铁冶金工业排放的水淬铁渣是另一种火山灰质材料，当水淬渣粉磨成一定细度后，可以用于水泥掺合料，由此降低水泥胶凝材料成本. 矿渣微粉掺入水泥也存在充填体早期强度低的问题，因此矿渣微粉掺量受到控制，通常掺量不大于40%. 脱硫石膏、灰渣、电石渣和磷石膏等固体废弃物不仅可以用于混凝土掺合料，而且还是开发新型充填胶凝材料的激发剂材料. 但由于这些废弃物的化学成分、粉体粒径级配以及排放方式不同，其物化特性在不同企业存在很大的不确定性，由此给材料选择、材料配方以及应用条件带来诸多技术难题. 目前金川企业的粉煤灰、灰渣及石膏等废弃物除了少量掺加水泥外，大部分均无偿地提供给金昌水泥集团用于生产水泥的原料.1.2 新型充填胶凝材料研究进展新型充填胶凝材料是相对于水泥料而言，其本质是采用碱、盐类或碱与盐类材料合成的激发剂，对矿渣微粉、粉煤灰等一类具有潜在活性的火山灰质材料进行激发，由此开发新型胶凝材料. 国内学者已经开展了大量研究[13-17]. 这种新型胶凝材料国外称之为无机高聚合胶凝材料或地质聚合物，由法国Joseph于1970年首先发现并命名，原意是指由地球化学作用或地质合成作用形成的铝硅酸盐矿物聚合物. 1980年前后，前苏联、前西德、美国等国家均对该类胶凝材料开展大量研究，并取得阶段性成果； 1990年后，澳大利亚墨尔本大学的Deventer对地质聚合物作为有害元素固化处理材料开展研究. 我国建材研究院、建设科学研究院等单位共同开展了石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥、湿碾矿渣混凝土和湿磨矿渣混凝土研究，在包钢、武钢等工程中应用. 在国外研究基础上，中冶集团建筑研究总院开始粒化高炉矿渣微粉的应用研究， 1996年首次用于首都机场扩建工程和地铁复八线建设工程. 随着充填采矿技术的发展，全尾砂作为充填骨料应用于矿山充填. 但由于采矿工艺、充填强度及设备等不利因素的影响，限制了全尾砂水力充填，大多数矿山采用分级尾砂充填，导致矿山生产环境污染严重、充填体强度低、细粒尾砂难以处理等技术问题. 全尾砂充填法采矿作为一种充填骨料，能够最大限度地利用尾矿资源，减少对环境污染，缓解尾矿库压力，为建设无废绿色矿山提供一条途径[18-23]. 为解决水泥胶凝材料难以适应全尾砂充填采矿技术问题，我国以孙恒虎教授为代表的充填材料专家，最早开展了充填胶凝材料研发与应用研究. 湖北三鑫金铜股份有限公司和黄石海易充填材料有限公司共同研发一种称之为“胶固粉”的新型矿山尾砂充填胶结材料， 2004年5月建成年产2万t的胶凝材料生产线， 2005年9月4日通过由中国黄金协会组织的专家鉴定. 该胶凝材料的原料为钢铁厂经高温煅烧后的工业水淬渣、石膏和复合激发剂. 新型尾砂胶结材料主要用于三鑫公司等黄金矿山井下充填. 工业试验结果表明，在相同灰砂比和料浆浓度的条件下，全尾砂胶结充填体早期和后期强度均达到水泥胶结充填体强度的2倍以上，且充填料浆流动性、悬浮性与可泵性好，充填工艺简单，能满足井下充填的需要. 经过多年开发与完善，该种胶凝材料在我国山东黄金矿山获得推广应用.为开发铁矿全尾砂新型充填胶凝材料， 2009—2011年北京科技大学与河钢集团矿业公司共同开展铁矿全尾砂充填胶凝材料研究并获得成功. 开发的全尾砂新型胶凝材料命名为“矿尾粉”，由唐山唐龙新型建材有限公司工业化生产，在东华集团东凯矿业公司矿山中应用，获得显著的经济效益和社会效益. “矿尾粉”胶凝材料开发应用，为正在建设中的河钢冀东地区大型铁矿全尾砂充填法开采奠定了基础[24-26].2.1 金川下向分层充填采矿法对充填体强度要求金川矿山采用下向分层进路充填法采矿，作业人员在充填混凝土假顶下作业，因此充填体强度和整体稳定性直接关系到采矿生产安全. 金川矿山设计的胶结充填体3、 7和28 d强度分别不低于1.5、 2.5和5.0 MPa，与上向分层和阶段嗣后充填采矿法相比，该采矿方法对充填体强度，尤其早期强度要求高. 为达到设计强度，金川矿山采用高成本的棒磨砂作为充填骨料和1∶4高灰砂比，因此大大增大采矿成本. 降低采矿成本是金川矿山最迫切的研究课题. 2005年金川矿山技术人员对新型尾砂胶结材料研发与应用进行考察. 但由于金川矿山对充填体早期强度要求高以及金川铜镍渣活性低，与考察的矿山情况存在显著差异，因此金川矿山新型充填胶凝材料的研究没有取得进展.2.2 金川冶炼铜镍渣矿物成分与活性分析1963年金川企业的采选冶工程建成投产以来，每年排放出大量的废石、尾砂、冶金渣等固体废弃物. 到2012年底累计堆存冶炼炉渣3 300万t，并每年以160万t的速度增加. 在提取约60万t的铁金属之后，每年可产生熔融二次尾渣约120～130万t，是金川亟待开发利用的固体废弃物. 虽然镍渣化学成分与高炉矿渣相似，但其活性与矿渣存在本质差异. 质量系数K由下式计算：表1给出我国不同冶炼企业镍渣的化学成分和质量系数. 由此可见，镍渣主要以SiO2、 Fe2O3和MgO为主，还有少量的CaO、 Al2O3. 熔融相是以FeO2、SiO2为主，与普通高炉矿渣、磷渣、钢渣和粉煤灰等玻璃相组成完全不同. 研究还发现，由于镍冶炼方法和矿石来源不同，其矿物成分与质量存在较大差异. 我国镍渣质量系数最大为0.496，金川镍渣仅为0.292. 根据《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉(GB/T 18046-2008)》[27]规定，可利用的冶炼渣质量系数K 应不小于1.2. 显然金川镍渣活性低，不能直接用于金川矿山新型充填胶凝材料开发.借鉴北京科技大学在河钢集团矿业公司开发矿微粉充填胶凝材料的成功经验，利用金川矿山附近的酒钢公司高炉水淬渣，开展了金川矿山新型充填胶凝材料开发研究.3.1 酒钢矿渣物化特性与可行性分析研究表明，不同铁矿的矿石成分、冶炼工艺以及生产管理水平不同，导致高炉水淬渣潜在的活性存在较大差异. 活性系数H0、碱性系数M0由下式计算：H0=wAl2O3/wSiO2， M0=(wCaO+wMgO)/(wSiO2+wAl2O3).表2给出了我国不同地区矿渣化学成分及评价指标. 由此可见，酒钢矿渣碱性系数为0.935<1.0，属于酸性渣；活性系数为0.295<0.3，属于低活性渣；质量系数为1.411<1.6，是一种合格的矿渣. 但矿渣质量系数>1.2，可以利用开发充填胶凝材料.3.2 金川充填胶凝材料开发技术路线与关键技术3.2.1 金川充填胶凝材料开发技术路线金川矿山充填胶凝材料开发技术路线见图1，由图可知，利用低活性酸性矿渣开发充填胶凝材料技术途径有： 1) 通过机械活化提高粉体细度来增加矿渣微粉的水化活性； 2) 化学激发活化，即开发一定量的激发组分来加快矿渣活性组分的水硬化性； 3) 通过提高温度加快矿渣水化反应，或在提高温度的同时引入改性物质改善矿渣组成与结构来提高矿渣本身的胶凝性能； 4) 通过特定的分选工艺，实现矿渣中活性矿物与非活性矿物的相分离，从而提高矿渣的水化活性. 从实际应用情况来看，最常用活化方法有机械粉磨和化学激发两种，由于分选工艺和热活化法在矿山充填中的操作工艺复杂、成本高难以实现，因此目前应用较少. 针对酒钢公司的低活性酸性矿渣，提出利用酒钢公司低活性酸性矿渣开发金川早强新型充填胶凝材料的技术路线.3.2.2 金川充填胶凝材料开发关键技术金川早强新型充填胶凝材料主要涉及机械粉磨和化学复合激发剂激发与最优配比设计等关键技术：1) 机械活化机理与关键技术. 矿渣微粉只有达到一定细度时才能充分水化，但矿渣微粉活性不仅取决矿渣细度，而且还与矿粉粒径级配密切相关. 提高矿渣微粉细度和优化粒径级配，是提高矿渣微粉活性的关键技术. 研究结果表明，大于60μm的矿渣粉体属于惰性粒子，对胶结充填体强度无积极作用. -30 μm粉体对强度起主导作用，而-10 μm粉体有利于提高充填体早期强度. 提高矿渣微粉细度必然增加矿渣微粉的生产成本. 尤其超细粉对充填体的工作性及自收缩可能产生负面影响，因此当比表面积超过一定值后，对提高胶结充填体性能影的效果不显著，所以确定比表面积的合理范围至关重要. 针对酒钢低活性矿渣，通过调整球磨机钢球的粒径级配以及结构参数与风压，来提高矿渣微粉的粒度和优化渣粉级配，是本研究利用低活性酸性矿渣开发早强充填胶凝材料的关键技术之一.2) 化学活化机理与技术. 化学活化激发就是研发由碱、盐合理配比的复合激发剂，对矿渣微粉实施复合激发，从而提高矿渣微粉的胶结性能. 因此，化学激发剂的选择和优化配比是开发新型充填胶凝材料的关键技术之一. 目前盐类激发剂材料主要有石膏、硫酸钠、碳酸盐类(碳酸钠)等；碱性激发剂多选择氢氧化钙、氢氧化钠等. 研究表明，对于低活性矿渣微粉，采用碱和盐类激发剂能够显著提高矿渣微粉活性.3) 外加剂的选择与配比设计. 外加剂选择与配比是开发金川早强充填胶凝材料的另一关键技术. 随着技术发展，目前可以利用的外加剂种类很多，例如亚硫酸钠早强剂、萘系早强减水剂、水玻璃、促凝剂和增效剂等. 但对于不同矿渣微粉的物化特性，外加剂作用效果存在显著差异. 针对酒钢矿渣物化特性，选择与之相适应的外加剂与合理添加量，是开发金川矿山充填胶凝材料的关键.4.1 金川固体废弃物与资源利用存在的问题4.1.1 金川矿山固体废弃物与利用现状金川集团公司采、选、冶工程自建成投产以来，在生产过程中已经排放大量废石、尾砂、废渣和烟气灰渣等废弃物. 随着金川集团生产能力逐年提高，废弃物排量也在逐年增加. 根据金川集团公司《二次资源调查报告》， 2011年矿山产生废石202.5万t，选厂产生尾砂689.75万t，热电厂产生粉煤灰与脱硫灰渣20.578万t. 建成投产的110万t·a-1铜炉渣选矿工程，每年产生66万t铜渣尾砂. 河西堡瓮福化工集团在地表堆放磷石膏超过700万t，每年还以100万t的排放量增加. 废石作为粗骨料已在二矿区和龙首矿充填采矿中获得少量应用，选矿尾砂在膏体充填技术中也实现了部分充填. 热电厂排放的粉煤灰无偿提供给金昌水泥厂作为水泥混合材，而热电厂脱硫灰渣除了周边砖厂和建筑工地拉运少部分外，其余大部分均在指定地点倾倒处置. 铜渣尾砂的资源化利用目前仍未得到很好的解决，大部分采用堆放处置. 甘肃瓮福集团排放的磷石膏废弃物虽然多家一直在开展资源综合利用研究，但现有技术由于开发利用成本高，利用规模小，大部分废弃物仍地表堆放.4.1.2 充填采矿废弃物资源化利用存在的问题针对金川矿山固体废弃物，将废石替代棒磨砂并以粉煤灰作为掺合料替代水泥，是实现金川矿山废弃物资源化利用的主要途径. 但存在以下主要的问题：1) 废石骨料粒径大，料浆离析严重，充填体强度低，整体稳定性差，并存在堵管、爆管风险.2) 掺加粉煤灰的水泥胶凝材料，会降低胶结充填体早期强度，因此粉煤灰用量小.3) 脱硫灰渣、铜渣尾砂和磷石膏等具有低活性的掺合料，由于研究工作少，目前尚无利用途径.4) 泡沫砂浆充填技术在三矿区进行试验研究，但增加充填工艺，目前在矿山未得到推广应用.4.2 固体废弃物在金川充填采矿中综合利用途径针对金川矿区及周围废弃物利用现状，以开发固结粉充填胶凝材料为契机，提出在金川矿山充填采矿中实现废弃物资源综合利用途径、研究技术路线和亟待解决的关键技术.4.2.1 废弃物资源综合利用途径高浓度充填技术是解决料浆离析的主要途径，同时还能提高充填体强度和整体稳定性. 因此，针对金川废弃物在采矿中综合利用存在的技术难题，提出了“以高浓度充填技术为研究目标，以优化固结粉高浓度充填料浆的流动性为技术手段”，从而实施金川矿山废石、尾砂、废渣和粉煤灰等固体废弃物资源化应用的新途径. 提高充填料浆流动性的关键技术如下：1) 优化废石-棒磨砂-掺合料混合充填料粒径级配. 充填材料的粒径级配对充填料浆的流动性、稳定性以及充填体强度产生重要影响，优化“废石、棒磨砂和掺合料”三组分混合材料的粒径级配，从而确定粗、细、粉三种集料的最优配比，由此获得混合充填料的粒径级配和堆积密实度的合理级配. 同时，发挥低活性掺合料对充填体强度的增强作用以及充填料浆的流动性与稳定性的双重作用.2) 优化固结粉充填胶凝材料的流变性能. 固结粉胶凝材料主要由火山灰质材料组成，因此固结粉充填料浆的流变性一般情况下优于水泥充填胶凝材料的充填料浆. 在利用固结粉新型胶凝材料的基础上，在生产过程中添加如泡沫剂、减水剂等外加剂，进一步提高固结粉胶凝材料本身的流变性能，从而提高固结粉充填料浆的和易性与管输特性.4.2.2 实现废弃物资源化综合利用亟待研究的关键技术实现三组分混合料高浓度充填法采矿亟待研究解决的关键技术如下：1) 混合充填料的粒径级配分析与配比决策优化技术. 在废石、棒磨砂和掺合料三种集料粒径分析的基础上，确定最优级配的三种混合料的最优配比.2) 固结粉和易性改性技术. 选择与之相适应的高效外加剂，并通过在固结粉生产过程中实施添加，从而提高材料特性来改善充填料浆的流动性和强度，避免在充填生产中添加外加剂使充填工艺过于复杂而增加生产与管理程序.3) 混合充填料浆优化设计模型的决策技术. 采矿安全、技术可靠、经济显著和工艺简单是充填采矿技术的所追求的目标; 而为了满足矿山充填体的设计强度, 使充填料浆具有良好的流动性及稳定性，且使充填工艺方便简单，是将废弃物在充填采矿中推广应用的基础. 由于充填料浆的流动性与充填体强度及稳定性有部分对立，因此合理解决他们之间的对立关系，是充填料浆优化设计目标. 在研究中，将以充填料浆流动性作为优化目标，以充填体强度和充填料浆的稳定性为约束条件，建立废弃物充填料浆配比优化决策设计模型，从而获得满足约束条件的充填料浆最优流动度. 如果该流动性满足矿山自流输送要求，则通过数值仿真和环管试验，研究建立充填料浆管输水力坡度计算模型. 否则，调整掺合料的类型与配比，重复上述优化设计过程，直至获得合理的充填料浆配比.4.3 金川矿山废弃物资源综合利用研究技术路线针对废弃物资源综合利用途径和关键技术，提出的研究技术路线如图2所示.由此可见，从优化混合充填料粒径级配和采用固结粉新型胶凝材料两个方面研究，优化充填料浆的流动性，实现混合粗骨料料浆高浓度充填，从而解决粗骨料料浆分层离析问题. 根据矿山充填系统，选择灰砂比1∶5. 在废石、棒磨砂混合料优化设计的基础上，分别掺加铜渣尾砂、脱硫灰渣及磷石膏的三组分混合料的优化设计研究，由此确定在满足矿山安全、可靠和经济的条件下，使废弃物掺加量最大. 最后，在管输特性的环管试验和数值仿真基础上，建立充填料浆管输阻力的计算模型.固体废弃物在充填采矿中资源化利用是目前充填采矿技术的发展趋势. 利用酒钢公司低活性矿渣，已经成功开发出金川矿山早强型充填胶凝材料—固结粉. 该胶凝材料配方已获得国家发明专利，并授权金昌熙金节能建材公司实现工业化生产. 截止2015年10月，固结粉在龙首矿工业用量达到5.4万t. 现场试验结果表明，固结粉胶结充填体强度满足矿山设计要求，可以替代水泥用于金川矿山充填法采矿. 与目前的普通硅酸盐水泥相比，固结粉胶凝材料成本降低15%以上. 针对固结粉在金川矿山工业化应用，提出采用废石替代棒磨砂的充填采矿技术途径和可行性，展望金川矿山固体废弃物资源化综合利用的技术路线和发展前景.【相关文献】[1] 刘同有. 充填采矿技术与应用[M]. 北京: 冶金工业出版社， 2001.[2] 王武名, 鲁安怀, 陶维东, 等. 金川铜镍矿山尾矿砂循环经济研究[J]. 金属矿山， 2006 (4): 81-84.[3] 梁永顺, 索文德. 金川铜镍矿资源综合利用和矿山生态环境建设[J]. 有色金属， 2002, 54(2):111-113.[4] 党明智, 田维, 莫亚斌. 高浓度尾砂胶结充填在金川二矿区的应用[J]. 矿业研究与开发， 2004,24(5): 73-75.[5] 王正辉. 金川矿山废料胶结充填工艺技术研究[J]. 采矿技术， 2011, 11(4): 32-36.[6] 乔登攀, 姚维信. 金川矿山废石-全尾砂高浓度充填工艺试验研究[J]. 有色金属科学与工程，2011, 2(6): 57-61.[7] 杨志强, 王永前, 高谦, 等. 金川镍矿尾砂膏体充填系统工艺技术改造与应用研究[J]. 有色金属科学与工程， 2014, 5(2): 1-9.[8] 杨志强, 高谦, 王永前, 等. 金川全尾砂棒磨砂混合充填料胶砂强度与料浆流变特性研究[J]. 岩石力学与工程学报， 2014, 33(增刊2): 3 985-3 991.[9] 杨志强, 肖柏林, 高谦, 等. 基于金川棒磨砂充填料开发新型充填胶凝材料试验研究[J]. 有色金属(矿山部分)， 2014, 66(5): 65-68.[10] 王佳佳, 刘广宇, 倪文, 等. 激发剂对金川水淬二次镍渣胶结料强度的影响[J]. 金属矿山， 2013 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图 １ 破碎后废 石的粒度 分布
根据破碎后废石和全尾砂 的粒度分布， 综合考
虑骨 料级 配 满 足 可 泵 性 条 件 和 物 料 的 密 实 度 最 优 （ ∞ 。＝ ５ 条 件 ， 择 废 石 与尾 砂 的 比例 范 围 ｄ 。 ４～ ） 选
３ ４
采
矿
技
１ 金川矿 山废料 的性质研 究
工程废石 、 选矿尾砂 和矿坑废水等是否可用 于 矿 山充填 ， 首先要对其物理化学性质进行检测、 分析 和研究 ， 再参照低标号混凝土用料的相关标准来判 断其是否符合充填用料的选型条件。
１ １ 工程 废石 ．
金川矿 山的全尾 砂是 指金 川硫 化铜镍 矿 石经 过
Ｉ Ｓ ６ １—２ ０ Ｓ Ｎ １７ ９ｏ Ｃ ４ Ｎ ３—１ ４ ／ Ｄ ３７Ｔ
采 矿技 术
第１卷 １
第 ４期
２１ ０ １年 ７ 月
Ｊ ｌ ０ １ ｕｙ２ １
Ｍｉ ｉｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｖ １ １ ， ｏ ４ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ． Ｎ ． １
金 川 矿 山 废 料 胶 结 充 填 工 艺 技 术 研 究
全尾 砂 的质量 系数 ：
一 ＋，ｇ蒜 ． ＿０。 ２ ＋０３ ＋２３…３ ３ ０２ ．０＋ １ ３ ６ 一 一
＝
Ｃ Ｏ ＋ Ａ１０３＋１ ａ ２ ０ Ｓ Ｏ Ｔｉ ｉ Ｏ Ｍ ＝
表 ４ 金川矿 山矿坑 废水所 含的化学元素
分析 表 ４数据 ， 金川 矿 坑废 水 的 ｐ Ｈ值 、 溶 物 不 含量 （ ａ Ｆ 、ｉ ） Ｃ ｃ 、ｅ ｓ 等 、 Ｌ含 量 、 算 可 溶 物 （ １ 。 折 Ａ２ 、 ０ Ｍ Ｏ） 量 、 算 碱 （ ａ Ｈ） 量 等 指 标 均 不 超 过 ｇ 含 折 ＣＯ 含
和坍落 度 ， １０ｍ ０ ｍ ×１０ｍｍ钢 制 模 具 用 ０ ｍＸ１０ｍ ０ 浇 注试 块 ， Ｓ Ｙ 一３０型 恒 温 恒 湿 养 护 箱 按 温 度 用 Ｂ ０
２℃ 、 ５ 湿度 ８ ％ 进行 试块 养护 ， Ｎ Ｌ一 ０ ５ 用 Ｙ ６ ０型压 力 试 验 机进 行试 块强 度检 测 。试 验 数据见 表 ５ 。
岩石 名称
橄 大 花 混 辉 长 榄 密度 合 绿 角 孔隙率 松散 移 动角 理 岗 比重 岩（岩ｃ （／闪 （ ） 系数 （ ） 噬厦 ｇ ｍ ） 岩ｍ ） ／ 岩 岩 ｔ ％ 。
岩
２ ２
２ ２ ９ ６ ～
３ ７ ２
２ ６ ～
１４ ． １２ ． １４ ．
７１ ． ６８ ．
６６ ．
６ １ ． 加２ ９ ～ ～ ５ 钳０
Ｏ
混样 ４
７０ ．
１９ ０
山的工业废料胶结充填工艺技术对降低金川矿山的
充 填成 本 和减少 工业 废料 的露 天排 放量 具有 十分 重
要 的现 实意 义 。
大粒 度 不 能超 过 ２ ｍ。同 时 ， ０ｍｍ破 碎 废 石 ０ｍ 一２
２ 充填料浆 的配合 比试验研 究
２ １ 采矿方 法对 充填 工艺 参数 的要 求 ． 金 川 矿 山采 用 下 向分 层 进 路胶 结 充 填采 矿 法 ，
与全 尾砂 为骨 料 ， 添加 水泥材 料后 ， 只能配成 含粗 骨 料成 份 的混凝 土 料 浆 ， 用 泵 压输 送 。要 保 证 料 浆 采 满足 可泵 性要 求 ， 固体 颗 粒 至少 有 ２ ％ 以上 的 一 其 ０ ３ ｍ 细颗 。 因此 ， 将 金川 矿 山 的工 程 废 石 破 碎 ０ 要 到 ２ ｍ 以下 ， 与 全尾砂 进 行合 理 的搭 配 才 能 构 ０ｍ 并 成 满 足条件 的骨料级 配 。金 川工 程 废 石按 一 ０ｍ ２ ｍ 标 准破 碎后 的粒 度分 布见 图 １ 。全 尾 砂 的粒 度 级 配
王正 辉
（ 金川 镍钻 研究设 计 院 ， 甘 肃 金 昌市 摘
７７０ ） ３ １０
要 ： 析 了金 川 矿 山工程 废石 、 分 选矿 尾砂 和 矿 坑废 水 的物 理化 学性 质 ， 究 了满足金 研
川矿山下向胶 结充填采矿工艺条件 的“ 废石 ＋ 尾砂 ＋ 水泥 ＋ 废水” 胶结料浆配合 比参数 ，
２ ２ 骨料 组成研 究 ．
以工 程废 石 和全 尾砂 为 充 填 骨料 ， 置 出 满足 配 管 道输 送条 件 的充 填料 浆 ， 固体 颗 粒 的最 大粒 度 其
《 混凝土用水标准》 Ｊ Ｊ３— ０ ６ 规定 的范 围， （Ｇ ６ ２ ０ ） 可
以用 于矿 山充填 。
不能超过输送管道有效直径 的 １５ ／ 。根据金川矿 山 充填 系统 的实 际输送 管 道 直 径 情 况 ， 固体 颗粒 的最
Ｐ ｒｉｌ ａ ｔｒ（ｍ） ａｔｃｅ Ｄｉｍｅｅ ｕ
图 ２ 金 川 矿 山全 尾 砂 的粒 度 分布
２３ 废料 混凝 土料 浆 的配 比参数 试验研 究 ．
术
为 ６ ４～ ： 。 ： ５ ５
以破 碎 废石 、 全尾 砂 、 水 和 ３ ． 废 ２ ５级 普 通 水 泥 为 原料 ， 废石 与尾 砂 的 比例 为 ６ ４和 ５ ５ 水 泥 添加 ： ：， 量 分别 为 ２ ０２ ０ｋ／ ２０ｋ／ 混 凝 土料 浆 ２ ，４ ｇ ｍ 和 ６ ｇｍ ，
１０万 ｔ ０ 的工 程 废 石 和 超 过 ６ ０万 ｔ ０ 的选 矿尾 砂 排
透闪绿泥片岩等。按照《 建筑用卵石 、 碎石》 Ｇ ／ （ ＢＴ １６ ５— ０ １ 中的方法对 取 样岩石 进行 物理 力 学性 ４ ８ ２０ ） 质测 试 ， 试结 果见 表 ｌ和表 ２ 测 。
利 表 １ 金川矿 山几种岩石的物理性质
成 分 ＳＯ ｉ２ Ｍ Ｏ Ｆ２ ３ ｇ ｅＯ Ｓ３ Ｏ
４５ ．
３ ３
根 据计 算结 果 ， 全尾砂 的碱性 系数 接 近 于 １属 ，
ＣＯ ａ
２６ ．
Ａ１０ ２３
２７ ．
于 中性 物质 ； 尾 砂 的活 性 系 数 小 于 ０ １ 质 量 系 全 ．７、 数 小 于 １６ 全尾 砂 没 有 胶 结 活性 、 ．， 为惰 性 材 料 ， 满 足 矿 山充填 材 料 的选 型 条 件 ； 全 尾 砂 中 Ｍｇ 和 但 Ｏ Ｓ 量较 高 ， 充 填 体 的后 期 质 量 有 一 定 程 度 的 ０含 对
＝ ＝
金川 矿 山的工 程废 石是 指金 川矿 山井 下巷道 掘
进 产 生 的废 石 和井 下 巷 道 返 修 时产 生 的废 弃 物 ， 其
岩石类型主要有二辉橄榄岩 、 大理岩 、 岗岩、 花 蛇纹
；
＝９９ ０８； ．８
王 正 辉 ： 金 川 矿 山废 料胶 结 充 填 工 艺技 术 研 究 表 ３ 金 川 矿 山全 尾 砂 的化 学成 份
根 据表 １和 表 ２数 据 ， 程 废 石 的表 观 密 度 大 工 于 ２５ｇｃ 抗 压强 度 大 于 ３ ａ符 合 《 通混 ． ／ ｍ ， ０ＭＰ ， 普
¨
凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》 ＪＪ３ （Ｇ５ — ９） ２ 相应 标准 ， 以用做 充填 骨料 。 可
１ ２ 选 矿尾 砂 ．
负 面影 响 。
１３ 矿坑 废水 ．
全尾砂
３ ． ３ ． ２ ． ３６ ３０ ０７
成
分 Ｃ２ ３ ｒ ０
０６ ．
Ｎ２ ａ０
０３ ．
Ｋ０ ２
０３ ．
Ｔ ２ ｉ Ｏ
０２ ．
其它
１４ ．
全尾砂
全 尾砂 的活性 率 ：
＝ ＝
一 ｏ． ０８ ；
金川 矿 山的废 水是指 从 矿 山井 下排 放到 地表 的 工程 废 水 和 裂 隙 水 。 依 据 《 凝 土 用 水 标 准 》 混 （Ｇ６ ２０ ） 对 金 川 矿 山 的矿 坑 废 水 进 行 了取 Ｊ Ｊ３— ０６ ， 样 检测 ， 测结 果见 表 ４ 检 。
ｓ
重 量浓 度分 别 为 ７ ％ ，８ ，９ ，０ ， 照《 川 ７ ７％ ７％ ８％ 按 金 充 填技 术标 准》 和混 凝 土试 验 的相关 标 准 进行 全 面
亘
试验。用标准砂浆稠度 仪、 标准坍落度筒检测稠度
０４ ０５ １ ． ． ２ ４ ５ ８ ｌ ２ ４ Ｏ１ ０ ２ ０ ４ ０６ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ６ ０ ０ ０ ０ ｌ ０
管 道输 送充 填工 艺 ， 填 管 线长 度 在 １０ ２ ０ 充 ２ ０～ ７ ０ｍ
之间 ， 采空 区 （ 路 ） 进 的规 格 为 ： 度 ×高 度 ×长 度 宽
＝
５ｉ ４ｍ × ０ｍ。要保证 充 填料浆 通 过管道 顺利 ｎ× ５
颗粒直径 （ ｍ ） ｍ
地输送到采空区， 并保证充填料浆在采空区的流动 过程中不发生分层 、 离析现象 ， 充填料浆的流动度不 能小于 ９ｃ 坍落度不能小于 ２ ｍ、 ｍ， ０ｃ 分层度不能超
提 出 了“ 石 ＋ 砂 ＋水泥 ＋废 水 ” 结料 浆 的制 备 工 艺 和 满足 远 距 离管道 输 送 的 工 艺 废 尾 胶
流程 参数 。
关键 词 ： 料 ； 结 充填 ； 废 胶 材料 配 比 ； 艺 流程 工
０ 前 言
随着 世 界 对 环保 和 资 源 的不 断 重 视 ， 填 采矿 充 方法 在采 矿领 域得 到 了广泛 的应 用 。对 于采用 充填 采矿 方法 的矿 山 ， 填材 料 的选择 ， 仅 与矿 山的生 充 不 产成 本密 切相 关 ， 且 与矿 山 的资 源 综 合 利用 和环 而 境保 护密 切相 关 。金川 矿 山采用 下 向分层 胶结 充填 采矿 方法 ， 采用 高浓 度 自流充 填 工艺 ， 所用 的充 填骨 料 主要是 人工 加工 的成 本高 达 ３ ｒ ｔ ８Ｙ／ 的棒磨 砂 ， ＿ 并 且 年用 量 达 到 ２０万 ｔ ６ 。而 金 川 矿 山 每 年 有 超 过