歸來莊金礦充填配比試驗研究

劉 勇，孫德山，王 寧

（山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 273307）

山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司位于臨沂市平邑縣境內(nèi)，西南部地勢較陡，東北部地形平緩。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，巖體結(jié)構(gòu)以塊裝和厚層狀為主，礦體開采穩(wěn)定性較好。礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第三類第二型，即層狀巖類為主工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等型的礦區(qū)。

1 充填尾砂的物理力學(xué)性質(zhì)

歸來莊金礦充填料主要是尾砂和膠凝材料。通過對尾砂物理力學(xué)性質(zhì)測算，其表觀密度為2.72 g/ml，松散堆積密度為1.315 kg/m3；緊密堆積密度為1.421 kg/m3，松散孔隙率為51.7%，緊密空隙率為47.8%。

采用振動篩分析方法測D50在0.50mm左右，小于100目占比為4.1%，說明充填尾砂較粗。

2 濃度對充填體影響

以表中灰砂比1:8的試驗結(jié)果為例，分析7天強(qiáng)度隨濃度變化規(guī)律，散點圖和擬合曲線圖如圖1。

由散點圖可見，濃度對強(qiáng)度的影響規(guī)律基本是線性關(guān)系，但在濃度超過某一值后，，強(qiáng)度值增長幅度變小。通過數(shù)學(xué)處理可得濃度對強(qiáng)度的影響規(guī)律。

7天強(qiáng)度隨濃度變化關(guān)系：

其中:

y1：試塊7d強(qiáng)度值，單位MPa；

x：充填料漿濃度，單位%。

數(shù)據(jù)結(jié)果顯示灰砂比一定時，濃度越高，充填體強(qiáng)度越大。

2.1 濃度對泌水率和流動性影響

分析表1試驗結(jié)果，由于試驗中取樣的變化，同樣灰砂比下，濃度對泌水率的影響有一定分散性，，濃度對泌水率的影響可用一個數(shù)學(xué)關(guān)系表示：

其中：y4:泌水率；

xc：濃度。

由于表1中灰砂比1:6的泌水率測定較分散，使用精確方法單獨測了濃度對泌水率的影響。

同樣可見，濃度對泌水率影響的敏感性。當(dāng)濃度77.5%降到73%時，泌水率從4.8%增加到11.9%，增加1.5倍。

兩者也基本呈線性關(guān)系：

表1 灰料比1:6時部分濃度的泌水率變化

擬合數(shù)學(xué)關(guān)系式：

其中：

y——料漿泌水率，

x——料漿濃度，單位均為%。

用料漿擴(kuò)散度表示料漿的流動性，由圖3可見，擴(kuò)散度與濃度的關(guān)系線性良好。

其中：

y5:擴(kuò)散度；

xc：濃度。

3 單位立方用料消耗

圖1 7d強(qiáng)度隨濃度變化關(guān)系曲線

在實驗理論的基礎(chǔ)上，通過不斷的井下充填實驗，最終獲得合理的充填參數(shù)，針對不同的回采順序及位置，采取對應(yīng)的充填參數(shù)。最經(jīng)常應(yīng)用的充填配比有一步采進(jìn)路充填灰砂比為1:8、后退式逐步采進(jìn)路充填灰砂比為1:10，頂板膠結(jié)層為1:8，另外針對特殊位置部分采用1:6和1:15等。其中1:8及1:10充填用料消耗關(guān)系如下：

3.1 灰砂比1:8

膠固料單位立方用料隨濃度變化公式:

y1=3.2735x1-92.195

尾砂單位立方用料隨濃度變化公式：

y2=26.218x2-738.39

水單位立方用量隨濃度變化公式：

y3=1526.1-14.216x3

3.2 灰砂比1:10

4 經(jīng)濟(jì)效益與評價

通過充填配比優(yōu)化，為公司實現(xiàn)科學(xué)化充填、合理化充填、節(jié)約化充填提供了寶貴的科學(xué)依據(jù)，同時確保了充填體的強(qiáng)度能夠滿足采礦工藝技術(shù)的要求。根據(jù)目前的生產(chǎn)能力，年可節(jié)約成本近200萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。