礦渣膠結(jié)材料充填體強(qiáng)度確定及配比優(yōu)化

谷 巖 南世卿 李富平

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009；3.河北鋼鐵集團(tuán)礦山設(shè)計(jì)有限公司，河北 唐山 063701)

·采礦工程·

礦渣膠結(jié)材料充填體強(qiáng)度確定及配比優(yōu)化

谷 巖1,2南世卿3李富平1,2

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009；3.河北鋼鐵集團(tuán)礦山設(shè)計(jì)有限公司，河北 唐山 063701)

為了降低充填成本，從分析高階段嗣后充填充填體的力學(xué)作用機(jī)理入手，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算了充填體暴露高度與強(qiáng)度的關(guān)系，得出充填料漿配比設(shè)計(jì)依據(jù)。而后，以超細(xì)全尾砂和自行研發(fā)的礦渣膠結(jié)材料制備充填料漿，采用正交設(shè)計(jì)與極差分析，研究了料漿與各個(gè)影響因素的關(guān)系，確定了各個(gè)因素的權(quán)重，得出了最佳的充填配比。研究結(jié)果表明：高階段嗣后充填充填體在暴露高度95 m時(shí)所需強(qiáng)度為2.9 MPa，100 m時(shí)所需強(qiáng)度為3.1 MPa；采用灰砂比1∶5、濃度72%的料漿作為膠結(jié)面，采用灰砂比1∶10、濃度72%的料漿充填礦房，完全滿足采場(chǎng)穩(wěn)定性的要求。

礦渣膠結(jié)材料 強(qiáng)度 穩(wěn)定性 回歸分析

自上世紀(jì)60—70年代，尾砂膠結(jié)充填采礦技術(shù)開(kāi)始在我國(guó)推廣應(yīng)用，隨著該技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的采礦工作者在充填料的性質(zhì)、充填體的穩(wěn)定性及膠結(jié)充填體與圍巖的作用機(jī)理、充填膠結(jié)劑和充填設(shè)備等方面開(kāi)展了深入研究，并取得了顯著成果[1-3]。膠結(jié)充填采礦法被國(guó)內(nèi)礦山廣泛采用。

但是，充填采礦法成本較高，以鐵礦山為例，1 t礦石的充填成本約為20元左右。主要原因有兩個(gè)方面：一是和國(guó)外相比我國(guó)礦山膠結(jié)充填所采用的灰砂比較高，一般為1∶4、1∶8；二是普遍采用水泥作為膠結(jié)劑，水泥價(jià)格逐年上漲。由于國(guó)內(nèi)充填設(shè)備性能的限制，降低灰砂比基本不大現(xiàn)實(shí)。因此，參照芬蘭奧托昆普公司的維漢蒂礦、加拿大Louvicourt礦[4-5]等，我國(guó)礦山企業(yè)也嘗試通過(guò)研發(fā)低成本的膠結(jié)劑代替水泥來(lái)降低充填成本。主要做法是采用具有潛在水硬性的固體廢料，如礦渣、赤泥、粉煤灰等，通過(guò)物理激發(fā)、化學(xué)激發(fā)和復(fù)合激發(fā)的方法，使廢料達(dá)到礦山膠結(jié)充填的要求[6-7]。這種材料已在國(guó)內(nèi)的焦家金礦和萊蕪礦業(yè)旗下的礦山得到應(yīng)用。作為一種能夠有效降低充填成本的手段，值得效仿。

本研究采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算了高階段嗣后充填充填體暴露高度與強(qiáng)度的關(guān)系，得出充填料漿配比設(shè)計(jì)依據(jù)。以超細(xì)全尾砂和自行研發(fā)的礦渣膠結(jié)材料制備充填料漿，在研究了充填體強(qiáng)度和料漿各個(gè)因素關(guān)系的基礎(chǔ)上，確定了最佳的充填配比。

1 礦渣膠結(jié)材料簡(jiǎn)介

充填用礦渣膠結(jié)材料(以下簡(jiǎn)稱新材料)以煉鐵廠排出的廢棄礦渣為主要原料，但和目前我國(guó)已有的水泥廠生產(chǎn)的礦渣水泥(水泥熟料一般占50%以上)不同，是一種完全不添加任何水泥熟料的高性能膠結(jié)材料。實(shí)驗(yàn)所采用的礦渣膠結(jié)材料屬自主研發(fā)產(chǎn)品，該膠結(jié)材料采用唐山地區(qū)高爐礦渣，經(jīng)過(guò)現(xiàn)代化的混磨工藝制備成?；郀t礦渣粉，這種渣粉自身具有獨(dú)有的水化硬化特性，并且價(jià)格低廉。但是礦渣的活性是潛在的，單獨(dú)與全尾砂、水混合不能形成具有一定強(qiáng)度的充填體[8]。根據(jù)已有的研究發(fā)現(xiàn)：在堿性的水溶液中，酸性礦渣表現(xiàn)出潛在的水硬性，尤其當(dāng)料漿pH值>12時(shí)，礦渣水化反應(yīng)強(qiáng)烈。這是因?yàn)閴A性溶液中存在大量的OH 離子，能夠破壞礦渣網(wǎng)絡(luò)形成體中Ca—O，Mg—O和Si—O鍵，使得礦渣解體，大量水化產(chǎn)物產(chǎn)生形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[9-11]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，研發(fā)出適合唐山地區(qū)高爐礦渣的激發(fā)劑，并已通過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。按水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)規(guī)程GB1344—1999進(jìn)行礦渣膠結(jié)材料和水泥的對(duì)比檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同膠結(jié)材料對(duì)比Table 1 Contrast of different cementitious materials

礦渣膠結(jié)材料的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、MnO2，密度約為2.9 t/m3，比表面積大于4 000 cm2/g，材料呈堿性。掃描電鏡和X衍射研究表明，礦渣膠結(jié)材料的水化產(chǎn)物鈣礬石、C-S-H凝膠、鈣硅石形成速度快，產(chǎn)生量大。

根據(jù)礦山充填特點(diǎn)，充分考慮全尾砂對(duì)膠結(jié)材料的影響，制備全尾砂-礦渣膠結(jié)材料充填試塊，檢驗(yàn)礦渣膠結(jié)材料的優(yōu)劣。實(shí)驗(yàn)按照水泥砂漿實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，將稱好的全尾砂和復(fù)合材料倒入攪拌鍋內(nèi)，開(kāi)動(dòng)機(jī)器，同時(shí)慢慢加入拌和水，慢速攪拌120 s，停拌15 s，接著快速攪拌120 s后停機(jī)。拌和結(jié)束后，立即將拌好的砂漿裝入7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm三聯(lián)模中，采用水泥膠砂試體成型振實(shí)臺(tái)進(jìn)行振實(shí)成型。分組編號(hào)放入標(biāo)準(zhǔn)恒溫養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，48 h后脫模，繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)齡期。采用WAW2000電液伺服萬(wàn)能壓力機(jī)對(duì)試塊單軸抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1～圖3所示。

由圖1、圖2可見(jiàn)，礦渣膠結(jié)材料制充填體具有較高的強(qiáng)度，即使是灰砂比1∶15時(shí)，28 d的抗壓強(qiáng)度依舊能夠達(dá)到0.82 MPa以上，這足以滿足充填體自立性的要求。由圖3可見(jiàn)，礦渣膠結(jié)材料制充填體強(qiáng)度明顯優(yōu)于水泥制備充填體的強(qiáng)度。掃描電鏡和X衍射研究表明：礦渣中含有的鋁酸鹽較高，細(xì)針狀的鈣礬石和凝膠生成量比水泥大，細(xì)針狀的鈣礬石和凝膠交叉生長(zhǎng)在一起，使體系具有較好的膠結(jié)性能，兩者交叉生長(zhǎng)形成的密實(shí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠牢固地包裹住全尾砂中的細(xì)小顆粒，所以能夠形成較高的初期、最終強(qiáng)度。這種致密骨架，能夠很好地包裹充填骨料，對(duì)提高充填體的自立高度具有顯著作用。同時(shí)礦渣膠結(jié)材料采用價(jià)格低廉的礦渣為主要原料，成本比水泥低。

圖1 礦渣膠結(jié)材料濃度與強(qiáng)度關(guān)系曲線Fig.1 The relationship between concentration and intensity curve

圖2 礦渣膠結(jié)灰砂比與強(qiáng)度關(guān)系曲線Fig.2 The relationship between gray sand ratio and intensity curve

圖3 礦渣膠結(jié)材料與水泥對(duì)比結(jié)果Fig.3 The relationship between slag cements and cement comparison results■—礦渣膠結(jié)材料；▲—425水泥

2 高階段嗣后充填膠結(jié)充填體所需強(qiáng)度

一般來(lái)說(shuō)，膠結(jié)充填體所需強(qiáng)度(指單軸抗壓強(qiáng)度)是指回采相鄰礦塊時(shí)，能夠具有一定的自立高度和暴露寬度并且處于穩(wěn)定狀態(tài)下的膠結(jié)充填體應(yīng)具有的最低強(qiáng)度，取值因礦山而異，主要取決于具體的開(kāi)采條件和充填條件。膠結(jié)充填體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)基于充填體在采空區(qū)所起的力學(xué)作用來(lái)考慮，這是公認(rèn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。膠結(jié)充填體在采空區(qū)所起的力學(xué)作用大致上可分為2種：第一，支護(hù)不穩(wěn)定的采場(chǎng)圍巖特別是破碎的采場(chǎng)上盤(pán)及頂板；第二，在厚大礦體的棋盤(pán)式開(kāi)采系統(tǒng)中，膠結(jié)充填體主要起自立性人工礦柱的作用，其對(duì)采場(chǎng)圍巖的支護(hù)作用居次要地位。對(duì)于兩步回采高階段嗣后充填體而言主要起自立性人工礦柱的作用，對(duì)圍巖的支護(hù)作用居于次要地位。

2.1 充填體自立所需強(qiáng)度計(jì)算

在充填采礦過(guò)程中充填體要保持自立，必須滿足一定的強(qiáng)度條件，充填體達(dá)到一定的強(qiáng)度后方可保持自立，不會(huì)出現(xiàn)垮落。當(dāng)充填體作為自立性人工礦柱時(shí)，充填體的高度和強(qiáng)度尤其重要。本研究采用托馬斯(Thomas)計(jì)算法、盧平修正計(jì)算法、Terzagh計(jì)算法、Askwe 和McCarthy計(jì)算法對(duì)實(shí)驗(yàn)礦山嗣后充填膠結(jié)充填體自立性高度進(jìn)行了計(jì)算。膠結(jié)充填物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)取值見(jiàn)表2，充填體所需自立強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2 階段充填體極限暴露高度的計(jì)算

根據(jù)充填體強(qiáng)度計(jì)算和推斷充填體自立高度的實(shí)例不多，大部分礦山一般采用經(jīng)驗(yàn)類比法判斷充填體失穩(wěn)狀況。為了保證充填體自穩(wěn)性，多數(shù)礦山采用減少充填體的暴露面積并提高膠結(jié)充填體強(qiáng)度，沒(méi)有充分的理論和實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)充填體的穩(wěn)定性。本研究采用南非公式對(duì)充填體的自立高度進(jìn)行探討：

表2 膠結(jié)充填物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)取值Table 2 Physical and mechanical parameters of cemented filling calculate the value table

表3 充填體所需自立強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果Table 3 Strength calculations required for self-filling body

(1)

式中，a為垂直加速度，其值為重力加速度g與爆破或微震加速度垂直分量之和；c為充填體強(qiáng)度，MPa;F為安全系數(shù)，取1.2；β為滑移角，取80°；φ為摩擦角，(°)。

根據(jù)充填體極限平衡力學(xué)分析，得出充填體所需強(qiáng)度與充填體的暴露高度、充填體的寬度和長(zhǎng)度關(guān)系：

(2)

式中，σ0為頂端壓應(yīng)力，MPa；γ2為非膠結(jié)尾砂充填體容重，kg/m3；h1為滑移面上部高度，m；h2為滑移面的平均高度，m；C″為充填體與上、下盤(pán)圍巖作用的黏聚力，MPa；φ′為充填體與上、下盤(pán)圍巖作用的內(nèi)摩擦角；φ″為滑移經(jīng)過(guò)區(qū)各配比充填體的內(nèi)摩擦角，(°)；α=45°+φ/2;Lc為充填體長(zhǎng)度，m；Bc為充填體寬度，m;h1為滑移面上部高度，m,h1=Hc-Bctanα;Hc為充填體高度，m；h2為滑移面下部高度，m，h2=Bctanα/2。

式(2)分析了充填體所需強(qiáng)度與自立高度之間的關(guān)系。參數(shù)取值為膠結(jié)充填體容重為1.82 kg/m3，黏聚力為0.895 9 MPa，內(nèi)摩擦角為30°，非膠結(jié)尾砂容重為1.63 kg/m3，側(cè)壓系數(shù)0.228 6 MPa，礦房寬度為25 m，采場(chǎng)長(zhǎng)度為50 m。根據(jù)公式(2)繪制出實(shí)驗(yàn)礦山不同暴露高度下對(duì)充填體強(qiáng)度的要求。從圖4可知，充填體所需強(qiáng)度隨暴露高度的增加而增大，在開(kāi)始階段增幅較大，后來(lái)曲線逐漸趨于平緩。隨著高度的增加，充填體所需要的強(qiáng)度并不像想象的那樣呈近似直線上升，充填體兩端圍巖或充填體對(duì)充填體柱的成拱作用越來(lái)越大，從而減小了充填體底部的應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)礦山膠結(jié)充填體暴露高度為95 m，其所需強(qiáng)度僅為2.9 MPa，當(dāng)暴露高度為100 m時(shí)，所需強(qiáng)度為3.1 MPa。

圖4 充填體暴露高度與強(qiáng)度關(guān)系曲線Fig.4 The relationship between filling body height and intensity of exposure curve

3 充填體強(qiáng)度影響因素分析及料漿配比優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)階段研究成果[2-3]，影響全尾砂膠結(jié)充填體強(qiáng)度的因素有：灰砂比、料漿濃度、養(yǎng)護(hù)齡期。實(shí)驗(yàn)以試塊單軸抗壓強(qiáng)度σ為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，以不同的灰砂比、料漿濃度、養(yǎng)護(hù)齡期為主要考察因素，每個(gè)因素各取3個(gè)水平，采用正交表L9(34)安排試驗(yàn)。試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)果列于表5。充填體強(qiáng)度隨各因素的變化趨勢(shì)如圖5。

表4 力學(xué)性能正交試驗(yàn)因素水平安排Table 4 Mechanical properties Orthogonal factor level arrangements

注：A為灰砂比，B為料漿濃度，C為養(yǎng)護(hù)齡期。

表5 力學(xué)性能正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Mechanical properties of orthogonal test results

圖5 平均抗壓強(qiáng)度與各因素的關(guān)系Fig.5 The relationship between various factors and the average compressive strength

對(duì)表5試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 力學(xué)性能正交試驗(yàn)極差分析結(jié)果Table 6 Poor mechanical properties of orthogonal test analysis results MPa

由圖5知，礦渣膠結(jié)材料制充填體單軸抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加而迅速提高；灰砂比對(duì)充填體強(qiáng)度的影響同樣十分明顯，在1∶10的條件下，強(qiáng)度>1.5 MPa，完全滿足井下膠結(jié)充填體所需強(qiáng)度的要求，相比傳統(tǒng)的水泥制備的充填體普遍采用1∶4、1∶8的灰砂比，灰砂比得到降低，膠結(jié)料的用量減少。濃度對(duì)充填體強(qiáng)度的影響不明顯，在68%～72%范圍內(nèi)，強(qiáng)度與濃度呈正比。

由表5知，養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)新材料強(qiáng)度的影響最為顯著。礦渣膠結(jié)材料制備充填試塊強(qiáng)度較高，特別是初期強(qiáng)度，灰砂比1∶10、濃度66%的試塊，7 d強(qiáng)度已達(dá)到0.85 MPa，72%濃度下強(qiáng)度值1.3 MPa，這對(duì)于礦山充填十分有利。對(duì)相同配比、不同濃度的試塊，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)，抗壓強(qiáng)度均有不同程度的提高。根據(jù)數(shù)據(jù)變化，采用對(duì)數(shù)函數(shù)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，方程式為

σ=ln

(a+bx),

(3)

式中，σ為單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；x為養(yǎng)護(hù)齡期，d；a、b均為實(shí)驗(yàn)常數(shù)。

擬合結(jié)果見(jiàn)表7。

根據(jù)充填體強(qiáng)度影響因素分析結(jié)果，由表6知，在堅(jiān)持盡量采用低灰砂比以減少膠結(jié)劑用量的前提下，取安全系數(shù)1.2，頂?shù)装暹x取A1、B3和C3，即灰砂比1∶5，濃度72%的充填料漿；礦房選取A3、B1和C3，即采用灰砂比1∶10，濃度72%的充填料漿。根據(jù)表7的擬合公式計(jì)算得膠結(jié)面強(qiáng)度PJ=4.77>3.1 MPa，礦房強(qiáng)度Pk=3.27>2.9 MPa，均能滿足礦山充填的技術(shù)要求。

表7 回歸分析結(jié)果Table 7 The experimental results of regression analysis

4 結(jié) 論

(1)充填采礦法雖然能夠顯著提高礦產(chǎn)資源回收率，但同時(shí)也使采礦成本大幅度增加。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)充填采礦技術(shù)現(xiàn)狀分析表明，采用低成本的膠結(jié)材料替代水泥是降低充填成本最為有效的途徑。

(2)礦渣膠結(jié)材料以煉鐵廠廢棄礦渣為主要原料，成本低、來(lái)源廣，實(shí)驗(yàn)研究表明：礦渣膠結(jié)材料性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了425水泥國(guó)標(biāo)，在采用超細(xì)全尾砂作為骨料時(shí)，膠結(jié)性能優(yōu)于水泥膠結(jié)材料，制備充填體強(qiáng)度完全滿足礦山充填要求。

(3)采用回歸分析的方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)不同料漿制備充填體強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。采取經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算了試驗(yàn)礦山高階段嗣后充填充填體強(qiáng)度的要求。結(jié)合上述2方面的研究結(jié)果確定了足以保持采場(chǎng)穩(wěn)定性的分層充填料漿灰砂比和濃度。

[1] 周愛(ài)民.中國(guó)充填技術(shù)概述[C]∥第八屆國(guó)際充填采礦會(huì)議論文集.長(zhǎng)沙：礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)雜志社，2004：1-7. Zhou Aimin.China Filling Technology Overview[C]∥ Proceedings of the Eighth International Conference fill mining.Changsha: Mining Research and Development Magazine,2004:1-7.

[2] 周愛(ài)民.礦山廢料膠結(jié)充填[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2007. Zhou Aimin.Filling Mine Waste Cementation[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2007.

[3] 劉同有.充填采礦技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001. Liu Tongyou.Filling Mining Technology and Application[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2001.

[4] Seppanen P.Mine backfill technology in the outokumpu group[J] .Institution of Mining & Metallurgy:Section A，1995,104：A178-A183.

[5] Cayouette J.Optimization of the paste backfill plant at Louvicourt mine[J].CIM Bulletin，2003，96：51-57.

[6] 趙才智，周華強(qiáng)，柏建彪，等.粉煤灰全尾砂膏體充填試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2006(12)：4-6. Zhao Caizhi.Zhou Huaqiang.Bai Jianbiao，et al.Experimental research on fly ash total tailing paste filling[J].Metal Mine，2006(12): 4-6.

[7] 陳華珍，孫 濤，宋長(zhǎng)葆.新型尾砂膠結(jié)材料在應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題[J].黃金科學(xué)技術(shù)，2006，14(1)：32-35. Chen Huazhen.Sun Tao.Song Changbao.Some problems of the new tailing cement material in the application [J].Gold Science and Techology,2006,14(1):32-35.

[8] 徐 彬，蒲心誠(chéng).礦渣玻璃體分相結(jié)構(gòu)與礦渣潛在水硬活性本質(zhì)的關(guān)系探討[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，1997，25(6)：729-732. Xu Bin,Pu Xincheng.Study on the relationship between the phase separation of slag glass and the latent hydraulic activity of BFS[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,1997,25(6):729-732.

[10] 潘慶林.?；郀t礦渣的水化機(jī)理探討[J].水泥，2004(9)：6-9. Pan Qinglin.The mechanism of hydration of granulated blast furnace slag[J].Cement，2004(9):6-9.

[11] Pala S C，Mukherjeeb A，Pathak S R.Investigation of hydraulic activity of ground granulated blast furnace slag in concrete[J].Cement and Concrete Research，2003，33(9)：1481-1486.

[12] 袁潤(rùn)章，高瓊英.礦渣的結(jié)構(gòu)特性對(duì)其水硬活性的影響[J].武漢建材學(xué)院學(xué)報(bào)，1982(1)：8-11. Yuan Runzhang.Gao Qiongying.Influence of structural features of slags on their hydraulic activity[J].Journal of Wuhan Institute of Building Materials,1982(1):8-11.

(責(zé)任編輯 徐志宏)

Determination of the Filling Body Strength and the Ratio Opertimization Made by Slag Cementitious Materials

Gu Yan1,2Nan Shiqing3Li Fuping1,2

(1.CollegeofMiningEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China；2.KeyLaboratoryofHebeiProvinceforMiningDevelopmentandSafetyTechnique,Tangshan063009，China；3.HebeiIron&SteelGroupMineDesignCo.，Ltd.,Tangshan063701，China)

In order to reduce the cost of filling，the relationship between the exposure height of filling body and intensity was calculated out by the empirical formula based on the analysis of mechanical mechanism of high-level subsequent filling body，and the design basis of filling slurry ratio was concluded. Then，the ultra-fine full tailings and the self-developed slag cementitious materials were mixed to prepare the backfilling slurry. By the way of orthogonal design and range analysis，the study focused on the relationship of the slurry above with various influencing factor，obtaining the weight of each factor and the optimal filling ratio. The results showed that the high-level subsequent filling body's strength must pass 2.9 MPa in the exposure level at 95 m，and 3.1 MPa in the exposure level at 100 m. Choosing the slurry with lime-sand ratio of 1∶5 and the concentration of 72% as cementing surface，the slurry with lime-sand of 1∶10 and the concentration of 72% as filling body can completely meet the requirement of the stope stability.

Slag cementitious materials，Strength，Stability，Regression analysis

2013-11-26

河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(編號(hào)：11215626D-7)。

谷 巖(1987—)，男，碩士研究生。

TD853.34+3

A

1001-1250(2014)-03-010-05