露天采場(chǎng)尾泥固化試驗(yàn)及工程實(shí)踐

摘要：本文以鳳凰山礦業(yè)公司實(shí)施尾泥固化頂目的背景為前提，簡(jiǎn)要介紹了尾泥固化的原理、目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)情況，通過其在露天采場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)踐，著重闡述了尾泥固化項(xiàng)目的工藝流程、施工方法步驟以及取得的實(shí)際效果，具有一定的借鑒價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：尾泥固化 固化劑 露天采場(chǎng)

鳳凰山礦業(yè)公司露天采場(chǎng)回填復(fù)墾一期工程尾泥排放點(diǎn)是露天開采回收Ⅱ#礦體殘礦形成的采坑，該采坑呈圓形山谷狀，谷底高程-18.4m，谷頂高程約+70.0m，坡度約35°。一期排尾工程自2009年10月20日開始至2011年2月，采坑內(nèi)尾泥堆積體積約12×104m3?，F(xiàn)尾泥排放液位已達(dá)+13m水平，液面面積達(dá)10000m2，谷底尾砂厚約30.9米。

一期排尾工程輸送的是細(xì)顆粒成分的尾泥，伴有大量選礦尾水。為勘察尾泥沉降情況，鳳凰山礦業(yè)公司委托銅陵有色金地勘察分公司于2010年12月進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘探，從提交的巖土工程勘察報(bào)告分析認(rèn)為，經(jīng)過近一年的排尾淤積，在自重壓力固結(jié)下僅坑底部約3m厚的尾粘質(zhì)粉土呈稍密狀態(tài)，其上淤泥質(zhì)土和淤泥仍為飽和流塑狀，特別是表層為20m厚的浮泥，平均體積濃度5.6%（重量濃度為15%），總量約10萬(wàn)m3，呈稀泥漿狀的流體狀態(tài)。尾泥中的水分極容易沿采坑邊幫的節(jié)理、裂隙滲入井下，存在井下突水突泥等重大安全隱患。

1 尾泥固化室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 尾泥固化的原理。新型高科技固化劑與土結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（類似水泥與沙石水化反應(yīng)形成混凝土），尾礦固化劑是利用粘土礦物表面吸附的堿金屬、堿土金屬成分，通過系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)，充分利用粘土礦物表面吸附的堿金屬、堿土金屬與某些外加成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以生成大量化學(xué)惰性大、非溶性的膠體結(jié)石成分、結(jié)石結(jié)晶水化物的結(jié)石材料。

1.2 尾泥固化的目標(biāo)。鳳凰山礦業(yè)公司選礦廠出來尾砂經(jīng)過分級(jí)，粗顆粒尾砂一部分充填至井下采空區(qū)，另一部分外埋，剩余濃度較低的細(xì)顆粒尾砂沒有采用任何處理措施排至露天采坑，該尾砂粒度較細(xì)，尾水溢流難度大，尾砂沉降困難。這樣，排至露天坑內(nèi)粒度極細(xì)的尾泥只有較小一部分在露天坑底緩慢沉淀，絕大部分長(zhǎng)期懸浮在水中，這種流體一旦泄漏，就會(huì)給井下的安全生產(chǎn)帶來極大的威脅。尾礦固化處理就是在一定濃度條件下的尾礦（泥）中添加適量的固化劑進(jìn)行攪拌混合，將流動(dòng)度大的尾礦（泥）固化成較為板結(jié)穩(wěn)定的實(shí)體。

1.3 室內(nèi)試驗(yàn)。2010年12月末至2011年元月初，在鳳凰山礦業(yè)公司選礦試驗(yàn)室進(jìn)行了尾泥固化試驗(yàn)，試驗(yàn)分為兩個(gè)步驟：一是將現(xiàn)有的4-15%尾礦漿濃密至35-40%的濃度，通過加入不同量的固化劑與不同種絮凝劑的調(diào)配找出最優(yōu)的濃密效果及最佳配比；二是將濃密的高濃度底流按不同的強(qiáng)度要求試驗(yàn)出最優(yōu)的固化劑添加量，滿足成本低的要求。室內(nèi)試驗(yàn)主要結(jié)果是：①對(duì)于濃度為30%、35%、40%、45%的底流，分別加入不同固化劑及不同灰砂比進(jìn)行試驗(yàn)。②在相同條件下，1：10的水泥固化效果比1：20的水泥固化效果好。③工業(yè)試驗(yàn)按尾泥濃度40%、流量30m3/h，灰砂比1：20來配置攪拌、輸送等設(shè)施及液位、濃度、流量等計(jì)量自動(dòng)控制儀表系統(tǒng)。

2 尾泥固化工程實(shí)踐

2011年5月，鳳凰山礦業(yè)公司本著投資省、見效快和操作簡(jiǎn)單的原則，決定對(duì)Ⅱ#礦體露天坑內(nèi)的已排入尾泥，采用就地噴射固化劑滲透尾泥中的方案進(jìn)行固化施工。

2.1 工藝流程簡(jiǎn)介。將固化劑儲(chǔ)存于水泥倉(cāng)中，通過下端葉輪給料機(jī)加入氣體輸送泵，經(jīng)管道輸送至露天采坑液面工作浮船，由移動(dòng)式電動(dòng)卷?yè)P(yáng)拖動(dòng)浮船按一定順序，對(duì)尾泥漿噴射固化劑，分次噴射、循環(huán)作業(yè)。

2.2 施工前準(zhǔn)備工作。①固化劑選用。選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的普通硅酸鹽水泥為固化劑，要求無(wú)結(jié)塊且新鮮，細(xì)度要求有95%的量能通過80μm方孔篩。用量暫訂為20t。②施工機(jī)具及材料準(zhǔn)備。圍繞上述工藝流程和安全技術(shù)要求，準(zhǔn)備尾泥固化施工機(jī)具（見表一）和材料用量，水泥輸送裝置通過對(duì)外招標(biāo)的形式，確定由銅陵方圓計(jì)量器具有限責(zé)任公司為制作商。

③技術(shù)準(zhǔn)備。鳳凰山礦業(yè)公司技術(shù)部門根據(jù)與銅陵方圓計(jì)量器具有限責(zé)任公司簽訂的技術(shù)協(xié)議，進(jìn)行了有關(guān)設(shè)計(jì)工作，明確了水泥倉(cāng)、除塵器、水泥給料機(jī)、計(jì)量螺旋及電控柜的具體型號(hào)規(guī)格，對(duì)水泥倉(cāng)基礎(chǔ)條件施工提出了具體的技術(shù)要求。

2.3 施工步驟。自2011年10月起，以Ⅱ#礦體露天采坑為對(duì)象進(jìn)行了尾泥固體現(xiàn)場(chǎng)施工，可分為如下3個(gè)步驟：①基礎(chǔ)條件施工。組織施工水泥倉(cāng)基礎(chǔ)（開挖φ5000

mm、深1000mm圓形槽，灌漿量19.67m3），澆筑用于固定電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的混凝土方垛（9m3），并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。②設(shè)備吊裝及管線敷設(shè)。將施工材料及機(jī)具拖運(yùn)進(jìn)場(chǎng)，吊裝浮船、水泥倉(cāng)、儲(chǔ)氣灌、氣體輸送機(jī)等，并敷設(shè)輸灰軟管、安裝電控裝置和夜間探照燈等。③固化施工操作。首先，在攔水壩坡頂面間隔一定距離分別將2臺(tái)J型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在混凝土方垛上（便于移動(dòng)）。然后，在尾泥坑邊幫間隔50m施工固定楔（打2.5m螺紋鋼錨桿），在兩固定楔之間聯(lián)結(jié)1根起重鐵鏈，將滑輪掛在鐵鏈上劃定噴射位置。一般循環(huán)噴射三次，在第二次噴射結(jié)束后，在液面上鋪設(shè)塑料土工格柵，起加強(qiáng)筋作用。經(jīng)一年的現(xiàn)場(chǎng)施工，截止2012年10月底，已完成固化劑噴射量2000t、液面土工格柵鋪設(shè)面積9800m2。固化劑噴頭及固化施工操作如圖一、二所示。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)施工效果。2012年元月31日，鳳凰山礦業(yè)公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)坑底尾泥固化情況進(jìn)行了取樣，送銅陵有色金地勘察有限公司試驗(yàn)室檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果基本達(dá)到固化方案上的要求，檢測(cè)報(bào)告摘要如下：

“土工試驗(yàn)結(jié)果表明，送檢的土樣含水率大，平均值為108.9%，濕密度平均值為1.34g/cm3，天然孔隙比e0平均值為3.592，壓縮模量Es1-2平均值為6.247MPa。根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果判斷，該場(chǎng)地土原為流泥狀，可像水一樣流動(dòng)。水泥固化后，送檢的土樣具有一定的強(qiáng)度，骨架為水泥的尾泥固化后組成的，但孔隙率大，孔隙內(nèi)充滿水和少量的尾泥，但不易流動(dòng)?！?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

因鳳凰山礦業(yè)公司相思谷尾礦庫(kù)2008年停用，決定將露天采場(chǎng)（淺部資源接近枯竭）作為尾砂庫(kù)使用，而露天采場(chǎng)地下仍處于采掘階段，在對(duì)一年來排放尾泥作了現(xiàn)場(chǎng)勘察，得出表層有20m厚的浮泥，呈稀泥狀的流體狀態(tài)后，為確保尾砂坑穩(wěn)定，不對(duì)地下正在開采的礦井產(chǎn)生滲透隱患，鳳凰山礦業(yè)公司決定對(duì)露天尾泥坑進(jìn)行固化處理。對(duì)此厚度及庫(kù)容的尾泥進(jìn)行固結(jié)處理，一方面消除了尾泥排放所帶來的安全隱患、確保了礦山生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，另一方面是取得了尾泥固化的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，具有一定的借鑒價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉鵬.LZSS土壤固化劑固化土基層施工[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009（01）.

[2]張巖波.制導(dǎo)光纖粘結(jié)劑特性研究[J].價(jià)值工程，2012（25）.

[3]王志鵬，謝眾，李龍，李瑞，魏浩，劉連河.不同固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂的性能影響[J].全面腐蝕控制，2013（12）.

作者簡(jiǎn)介：

楊鐮（1964-），男，安徽懷寧人，雙大專，采礦工程師，從事露天采場(chǎng)作業(yè)管理工作。endprint

摘要：本文以鳳凰山礦業(yè)公司實(shí)施尾泥固化頂目的背景為前提，簡(jiǎn)要介紹了尾泥固化的原理、目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)情況，通過其在露天采場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)踐，著重闡述了尾泥固化項(xiàng)目的工藝流程、施工方法步驟以及取得的實(shí)際效果，具有一定的借鑒價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：尾泥固化 固化劑 露天采場(chǎng)

鳳凰山礦業(yè)公司露天采場(chǎng)回填復(fù)墾一期工程尾泥排放點(diǎn)是露天開采回收Ⅱ#礦體殘礦形成的采坑，該采坑呈圓形山谷狀，谷底高程-18.4m，谷頂高程約+70.0m，坡度約35°。一期排尾工程自2009年10月20日開始至2011年2月，采坑內(nèi)尾泥堆積體積約12×104m3?，F(xiàn)尾泥排放液位已達(dá)+13m水平，液面面積達(dá)10000m2，谷底尾砂厚約30.9米。

一期排尾工程輸送的是細(xì)顆粒成分的尾泥，伴有大量選礦尾水。為勘察尾泥沉降情況，鳳凰山礦業(yè)公司委托銅陵有色金地勘察分公司于2010年12月進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘探，從提交的巖土工程勘察報(bào)告分析認(rèn)為，經(jīng)過近一年的排尾淤積，在自重壓力固結(jié)下僅坑底部約3m厚的尾粘質(zhì)粉土呈稍密狀態(tài)，其上淤泥質(zhì)土和淤泥仍為飽和流塑狀，特別是表層為20m厚的浮泥，平均體積濃度5.6%（重量濃度為15%），總量約10萬(wàn)m3，呈稀泥漿狀的流體狀態(tài)。尾泥中的水分極容易沿采坑邊幫的節(jié)理、裂隙滲入井下，存在井下突水突泥等重大安全隱患。

1 尾泥固化室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 尾泥固化的原理。新型高科技固化劑與土結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（類似水泥與沙石水化反應(yīng)形成混凝土），尾礦固化劑是利用粘土礦物表面吸附的堿金屬、堿土金屬成分，通過系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)，充分利用粘土礦物表面吸附的堿金屬、堿土金屬與某些外加成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以生成大量化學(xué)惰性大、非溶性的膠體結(jié)石成分、結(jié)石結(jié)晶水化物的結(jié)石材料。

1.2 尾泥固化的目標(biāo)。鳳凰山礦業(yè)公司選礦廠出來尾砂經(jīng)過分級(jí)，粗顆粒尾砂一部分充填至井下采空區(qū)，另一部分外埋，剩余濃度較低的細(xì)顆粒尾砂沒有采用任何處理措施排至露天采坑，該尾砂粒度較細(xì)，尾水溢流難度大，尾砂沉降困難。這樣，排至露天坑內(nèi)粒度極細(xì)的尾泥只有較小一部分在露天坑底緩慢沉淀，絕大部分長(zhǎng)期懸浮在水中，這種流體一旦泄漏，就會(huì)給井下的安全生產(chǎn)帶來極大的威脅。尾礦固化處理就是在一定濃度條件下的尾礦（泥）中添加適量的固化劑進(jìn)行攪拌混合，將流動(dòng)度大的尾礦（泥）固化成較為板結(jié)穩(wěn)定的實(shí)體。

1.3 室內(nèi)試驗(yàn)。2010年12月末至2011年元月初，在鳳凰山礦業(yè)公司選礦試驗(yàn)室進(jìn)行了尾泥固化試驗(yàn)，試驗(yàn)分為兩個(gè)步驟：一是將現(xiàn)有的4-15%尾礦漿濃密至35-40%的濃度，通過加入不同量的固化劑與不同種絮凝劑的調(diào)配找出最優(yōu)的濃密效果及最佳配比；二是將濃密的高濃度底流按不同的強(qiáng)度要求試驗(yàn)出最優(yōu)的固化劑添加量，滿足成本低的要求。室內(nèi)試驗(yàn)主要結(jié)果是：①對(duì)于濃度為30%、35%、40%、45%的底流，分別加入不同固化劑及不同灰砂比進(jìn)行試驗(yàn)。②在相同條件下，1：10的水泥固化效果比1：20的水泥固化效果好。③工業(yè)試驗(yàn)按尾泥濃度40%、流量30m3/h，灰砂比1：20來配置攪拌、輸送等設(shè)施及液位、濃度、流量等計(jì)量自動(dòng)控制儀表系統(tǒng)。

2 尾泥固化工程實(shí)踐

2011年5月，鳳凰山礦業(yè)公司本著投資省、見效快和操作簡(jiǎn)單的原則，決定對(duì)Ⅱ#礦體露天坑內(nèi)的已排入尾泥，采用就地噴射固化劑滲透尾泥中的方案進(jìn)行固化施工。

2.1 工藝流程簡(jiǎn)介。將固化劑儲(chǔ)存于水泥倉(cāng)中，通過下端葉輪給料機(jī)加入氣體輸送泵，經(jīng)管道輸送至露天采坑液面工作浮船，由移動(dòng)式電動(dòng)卷?yè)P(yáng)拖動(dòng)浮船按一定順序，對(duì)尾泥漿噴射固化劑，分次噴射、循環(huán)作業(yè)。

2.2 施工前準(zhǔn)備工作。①固化劑選用。選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的普通硅酸鹽水泥為固化劑，要求無(wú)結(jié)塊且新鮮，細(xì)度要求有95%的量能通過80μm方孔篩。用量暫訂為20t。②施工機(jī)具及材料準(zhǔn)備。圍繞上述工藝流程和安全技術(shù)要求，準(zhǔn)備尾泥固化施工機(jī)具（見表一）和材料用量，水泥輸送裝置通過對(duì)外招標(biāo)的形式，確定由銅陵方圓計(jì)量器具有限責(zé)任公司為制作商。

③技術(shù)準(zhǔn)備。鳳凰山礦業(yè)公司技術(shù)部門根據(jù)與銅陵方圓計(jì)量器具有限責(zé)任公司簽訂的技術(shù)協(xié)議，進(jìn)行了有關(guān)設(shè)計(jì)工作，明確了水泥倉(cāng)、除塵器、水泥給料機(jī)、計(jì)量螺旋及電控柜的具體型號(hào)規(guī)格，對(duì)水泥倉(cāng)基礎(chǔ)條件施工提出了具體的技術(shù)要求。

2.3 施工步驟。自2011年10月起，以Ⅱ#礦體露天采坑為對(duì)象進(jìn)行了尾泥固體現(xiàn)場(chǎng)施工，可分為如下3個(gè)步驟：①基礎(chǔ)條件施工。組織施工水泥倉(cāng)基礎(chǔ)（開挖φ5000

mm、深1000mm圓形槽，灌漿量19.67m3），澆筑用于固定電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的混凝土方垛（9m3），并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。②設(shè)備吊裝及管線敷設(shè)。將施工材料及機(jī)具拖運(yùn)進(jìn)場(chǎng)，吊裝浮船、水泥倉(cāng)、儲(chǔ)氣灌、氣體輸送機(jī)等，并敷設(shè)輸灰軟管、安裝電控裝置和夜間探照燈等。③固化施工操作。首先，在攔水壩坡頂面間隔一定距離分別將2臺(tái)J型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在混凝土方垛上（便于移動(dòng)）。然后，在尾泥坑邊幫間隔50m施工固定楔（打2.5m螺紋鋼錨桿），在兩固定楔之間聯(lián)結(jié)1根起重鐵鏈，將滑輪掛在鐵鏈上劃定噴射位置。一般循環(huán)噴射三次，在第二次噴射結(jié)束后，在液面上鋪設(shè)塑料土工格柵，起加強(qiáng)筋作用。經(jīng)一年的現(xiàn)場(chǎng)施工，截止2012年10月底，已完成固化劑噴射量2000t、液面土工格柵鋪設(shè)面積9800m2。固化劑噴頭及固化施工操作如圖一、二所示。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)施工效果。2012年元月31日，鳳凰山礦業(yè)公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)坑底尾泥固化情況進(jìn)行了取樣，送銅陵有色金地勘察有限公司試驗(yàn)室檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果基本達(dá)到固化方案上的要求，檢測(cè)報(bào)告摘要如下：

“土工試驗(yàn)結(jié)果表明，送檢的土樣含水率大，平均值為108.9%，濕密度平均值為1.34g/cm3，天然孔隙比e0平均值為3.592，壓縮模量Es1-2平均值為6.247MPa。根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果判斷，該場(chǎng)地土原為流泥狀，可像水一樣流動(dòng)。水泥固化后，送檢的土樣具有一定的強(qiáng)度，骨架為水泥的尾泥固化后組成的，但孔隙率大，孔隙內(nèi)充滿水和少量的尾泥，但不易流動(dòng)?！?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

因鳳凰山礦業(yè)公司相思谷尾礦庫(kù)2008年停用，決定將露天采場(chǎng)（淺部資源接近枯竭）作為尾砂庫(kù)使用，而露天采場(chǎng)地下仍處于采掘階段，在對(duì)一年來排放尾泥作了現(xiàn)場(chǎng)勘察，得出表層有20m厚的浮泥，呈稀泥狀的流體狀態(tài)后，為確保尾砂坑穩(wěn)定，不對(duì)地下正在開采的礦井產(chǎn)生滲透隱患，鳳凰山礦業(yè)公司決定對(duì)露天尾泥坑進(jìn)行固化處理。對(duì)此厚度及庫(kù)容的尾泥進(jìn)行固結(jié)處理，一方面消除了尾泥排放所帶來的安全隱患、確保了礦山生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，另一方面是取得了尾泥固化的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，具有一定的借鑒價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉鵬.LZSS土壤固化劑固化土基層施工[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009（01）.

[2]張巖波.制導(dǎo)光纖粘結(jié)劑特性研究[J].價(jià)值工程，2012（25）.

[3]王志鵬，謝眾，李龍，李瑞，魏浩，劉連河.不同固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂的性能影響[J].全面腐蝕控制，2013（12）.

作者簡(jiǎn)介：

楊鐮（1964-），男，安徽懷寧人，雙大專，采礦工程師，從事露天采場(chǎng)作業(yè)管理工作。endprint

摘要：本文以鳳凰山礦業(yè)公司實(shí)施尾泥固化頂目的背景為前提，簡(jiǎn)要介紹了尾泥固化的原理、目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)情況，通過其在露天采場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)踐，著重闡述了尾泥固化項(xiàng)目的工藝流程、施工方法步驟以及取得的實(shí)際效果，具有一定的借鑒價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：尾泥固化 固化劑 露天采場(chǎng)

鳳凰山礦業(yè)公司露天采場(chǎng)回填復(fù)墾一期工程尾泥排放點(diǎn)是露天開采回收Ⅱ#礦體殘礦形成的采坑，該采坑呈圓形山谷狀，谷底高程-18.4m，谷頂高程約+70.0m，坡度約35°。一期排尾工程自2009年10月20日開始至2011年2月，采坑內(nèi)尾泥堆積體積約12×104m3?，F(xiàn)尾泥排放液位已達(dá)+13m水平，液面面積達(dá)10000m2，谷底尾砂厚約30.9米。

一期排尾工程輸送的是細(xì)顆粒成分的尾泥，伴有大量選礦尾水。為勘察尾泥沉降情況，鳳凰山礦業(yè)公司委托銅陵有色金地勘察分公司于2010年12月進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘探，從提交的巖土工程勘察報(bào)告分析認(rèn)為，經(jīng)過近一年的排尾淤積，在自重壓力固結(jié)下僅坑底部約3m厚的尾粘質(zhì)粉土呈稍密狀態(tài)，其上淤泥質(zhì)土和淤泥仍為飽和流塑狀，特別是表層為20m厚的浮泥，平均體積濃度5.6%（重量濃度為15%），總量約10萬(wàn)m3，呈稀泥漿狀的流體狀態(tài)。尾泥中的水分極容易沿采坑邊幫的節(jié)理、裂隙滲入井下，存在井下突水突泥等重大安全隱患。

1 尾泥固化室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 尾泥固化的原理。新型高科技固化劑與土結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（類似水泥與沙石水化反應(yīng)形成混凝土），尾礦固化劑是利用粘土礦物表面吸附的堿金屬、堿土金屬成分，通過系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)，充分利用粘土礦物表面吸附的堿金屬、堿土金屬與某些外加成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以生成大量化學(xué)惰性大、非溶性的膠體結(jié)石成分、結(jié)石結(jié)晶水化物的結(jié)石材料。

1.2 尾泥固化的目標(biāo)。鳳凰山礦業(yè)公司選礦廠出來尾砂經(jīng)過分級(jí)，粗顆粒尾砂一部分充填至井下采空區(qū)，另一部分外埋，剩余濃度較低的細(xì)顆粒尾砂沒有采用任何處理措施排至露天采坑，該尾砂粒度較細(xì)，尾水溢流難度大，尾砂沉降困難。這樣，排至露天坑內(nèi)粒度極細(xì)的尾泥只有較小一部分在露天坑底緩慢沉淀，絕大部分長(zhǎng)期懸浮在水中，這種流體一旦泄漏，就會(huì)給井下的安全生產(chǎn)帶來極大的威脅。尾礦固化處理就是在一定濃度條件下的尾礦（泥）中添加適量的固化劑進(jìn)行攪拌混合，將流動(dòng)度大的尾礦（泥）固化成較為板結(jié)穩(wěn)定的實(shí)體。

1.3 室內(nèi)試驗(yàn)。2010年12月末至2011年元月初，在鳳凰山礦業(yè)公司選礦試驗(yàn)室進(jìn)行了尾泥固化試驗(yàn)，試驗(yàn)分為兩個(gè)步驟：一是將現(xiàn)有的4-15%尾礦漿濃密至35-40%的濃度，通過加入不同量的固化劑與不同種絮凝劑的調(diào)配找出最優(yōu)的濃密效果及最佳配比；二是將濃密的高濃度底流按不同的強(qiáng)度要求試驗(yàn)出最優(yōu)的固化劑添加量，滿足成本低的要求。室內(nèi)試驗(yàn)主要結(jié)果是：①對(duì)于濃度為30%、35%、40%、45%的底流，分別加入不同固化劑及不同灰砂比進(jìn)行試驗(yàn)。②在相同條件下，1：10的水泥固化效果比1：20的水泥固化效果好。③工業(yè)試驗(yàn)按尾泥濃度40%、流量30m3/h，灰砂比1：20來配置攪拌、輸送等設(shè)施及液位、濃度、流量等計(jì)量自動(dòng)控制儀表系統(tǒng)。

2 尾泥固化工程實(shí)踐

2011年5月，鳳凰山礦業(yè)公司本著投資省、見效快和操作簡(jiǎn)單的原則，決定對(duì)Ⅱ#礦體露天坑內(nèi)的已排入尾泥，采用就地噴射固化劑滲透尾泥中的方案進(jìn)行固化施工。

2.1 工藝流程簡(jiǎn)介。將固化劑儲(chǔ)存于水泥倉(cāng)中，通過下端葉輪給料機(jī)加入氣體輸送泵，經(jīng)管道輸送至露天采坑液面工作浮船，由移動(dòng)式電動(dòng)卷?yè)P(yáng)拖動(dòng)浮船按一定順序，對(duì)尾泥漿噴射固化劑，分次噴射、循環(huán)作業(yè)。

2.2 施工前準(zhǔn)備工作。①固化劑選用。選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的普通硅酸鹽水泥為固化劑，要求無(wú)結(jié)塊且新鮮，細(xì)度要求有95%的量能通過80μm方孔篩。用量暫訂為20t。②施工機(jī)具及材料準(zhǔn)備。圍繞上述工藝流程和安全技術(shù)要求，準(zhǔn)備尾泥固化施工機(jī)具（見表一）和材料用量，水泥輸送裝置通過對(duì)外招標(biāo)的形式，確定由銅陵方圓計(jì)量器具有限責(zé)任公司為制作商。

③技術(shù)準(zhǔn)備。鳳凰山礦業(yè)公司技術(shù)部門根據(jù)與銅陵方圓計(jì)量器具有限責(zé)任公司簽訂的技術(shù)協(xié)議，進(jìn)行了有關(guān)設(shè)計(jì)工作，明確了水泥倉(cāng)、除塵器、水泥給料機(jī)、計(jì)量螺旋及電控柜的具體型號(hào)規(guī)格，對(duì)水泥倉(cāng)基礎(chǔ)條件施工提出了具體的技術(shù)要求。

2.3 施工步驟。自2011年10月起，以Ⅱ#礦體露天采坑為對(duì)象進(jìn)行了尾泥固體現(xiàn)場(chǎng)施工，可分為如下3個(gè)步驟：①基礎(chǔ)條件施工。組織施工水泥倉(cāng)基礎(chǔ)（開挖φ5000

mm、深1000mm圓形槽，灌漿量19.67m3），澆筑用于固定電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的混凝土方垛（9m3），并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。②設(shè)備吊裝及管線敷設(shè)。將施工材料及機(jī)具拖運(yùn)進(jìn)場(chǎng)，吊裝浮船、水泥倉(cāng)、儲(chǔ)氣灌、氣體輸送機(jī)等，并敷設(shè)輸灰軟管、安裝電控裝置和夜間探照燈等。③固化施工操作。首先，在攔水壩坡頂面間隔一定距離分別將2臺(tái)J型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在混凝土方垛上（便于移動(dòng)）。然后，在尾泥坑邊幫間隔50m施工固定楔（打2.5m螺紋鋼錨桿），在兩固定楔之間聯(lián)結(jié)1根起重鐵鏈，將滑輪掛在鐵鏈上劃定噴射位置。一般循環(huán)噴射三次，在第二次噴射結(jié)束后，在液面上鋪設(shè)塑料土工格柵，起加強(qiáng)筋作用。經(jīng)一年的現(xiàn)場(chǎng)施工，截止2012年10月底，已完成固化劑噴射量2000t、液面土工格柵鋪設(shè)面積9800m2。固化劑噴頭及固化施工操作如圖一、二所示。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)施工效果。2012年元月31日，鳳凰山礦業(yè)公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)坑底尾泥固化情況進(jìn)行了取樣，送銅陵有色金地勘察有限公司試驗(yàn)室檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果基本達(dá)到固化方案上的要求，檢測(cè)報(bào)告摘要如下：

“土工試驗(yàn)結(jié)果表明，送檢的土樣含水率大，平均值為108.9%，濕密度平均值為1.34g/cm3，天然孔隙比e0平均值為3.592，壓縮模量Es1-2平均值為6.247MPa。根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果判斷，該場(chǎng)地土原為流泥狀，可像水一樣流動(dòng)。水泥固化后，送檢的土樣具有一定的強(qiáng)度，骨架為水泥的尾泥固化后組成的，但孔隙率大，孔隙內(nèi)充滿水和少量的尾泥，但不易流動(dòng)?！?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

因鳳凰山礦業(yè)公司相思谷尾礦庫(kù)2008年停用，決定將露天采場(chǎng)（淺部資源接近枯竭）作為尾砂庫(kù)使用，而露天采場(chǎng)地下仍處于采掘階段，在對(duì)一年來排放尾泥作了現(xiàn)場(chǎng)勘察，得出表層有20m厚的浮泥，呈稀泥狀的流體狀態(tài)后，為確保尾砂坑穩(wěn)定，不對(duì)地下正在開采的礦井產(chǎn)生滲透隱患，鳳凰山礦業(yè)公司決定對(duì)露天尾泥坑進(jìn)行固化處理。對(duì)此厚度及庫(kù)容的尾泥進(jìn)行固結(jié)處理，一方面消除了尾泥排放所帶來的安全隱患、確保了礦山生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，另一方面是取得了尾泥固化的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，具有一定的借鑒價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉鵬.LZSS土壤固化劑固化土基層施工[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009（01）.

[2]張巖波.制導(dǎo)光纖粘結(jié)劑特性研究[J].價(jià)值工程，2012（25）.

[3]王志鵬，謝眾，李龍，李瑞，魏浩，劉連河.不同固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂的性能影響[J].全面腐蝕控制，2013（12）.

作者簡(jiǎn)介：

楊鐮（1964-），男，安徽懷寧人，雙大專，采礦工程師，從事露天采場(chǎng)作業(yè)管理工作。endprint