金礦礦區(qū)固結(jié)粉充填體強度試驗研究

金礦礦區(qū)固結(jié)粉充填體強度試驗研究

0分層進路膠結(jié)充填法金川礦區(qū)的地應(yīng)力高，礦巖破碎，礦體埋深，地壓大，采用下向分層入路膠結(jié)充塊法。以棒磨砂為骨料和水泥為膠凝材料，采用1∶4膠砂比和78%濃度料漿管道自流輸送充填工藝，充填成本高1固結(jié)粉膠凝材料細度對其比表面積的影響針對金昌熙金節(jié)能建材有限公司生產(chǎn)的固結(jié)粉（原狀），采用室內(nèi)小球磨機進行不同時間的粉磨。然后采用激光粒度分析儀和比表面積分析儀測試，測試結(jié)果見表1。由此可見，固結(jié)粉比表面積為400m(1）隨著粉磨時間增加，固結(jié)粉膠凝材料比表面積隨之增大。原狀固結(jié)粉比表面積為400m(2）原狀固結(jié)粉被粉磨1.0h后，細度達+45μm粉體含量4%的比表面積為530m隨著粉磨時間增加，球磨機溫度升高，粉料開始結(jié)團，不利于粉磨。因此粉磨0.5h的粉料比表面積增加顯著。粉磨時間從0.5h增加到1h，粉料的比表面積增加幅度很小。這是由于球磨機不間斷連續(xù)運行定時1h，但粉磨時間從1h增加0.5h到1.5h時，球磨機中間停止運行冷卻一段時間，有利于再次粉磨。所以粉磨1h到1.5h時的粉料比表面積增加幅度稍高于0.5h到1h的增加幅度。為達到固結(jié)粉細度不大于4%的要求，原狀固結(jié)粉粉磨時間接近1.0h，其比表面積大于530m2固結(jié)粉末的橡膠填充試驗2.1試驗粗骨料充填工藝針對原狀細度的固結(jié)粉膠凝材料，開展膠結(jié)充填體強度試驗。根據(jù)龍首礦廢石-棒磨砂混合粗骨料充填工藝，試驗粗骨料為-12mm廢石和-5mm棒磨砂兩種，按照3∶7配比混合充填骨料。試驗料漿濃度為78%、80%和82%，固結(jié)粉摻量分別為290,300,310kg/m2.2填體強度的影響圖3給出了原狀固結(jié)粉膠結(jié)充填體3,7d和28d強度與料漿濃度的關(guān)系曲線。圖3和圖4分別為膠結(jié)充填體強度與料漿質(zhì)量濃度、固結(jié)粉添加量的關(guān)系曲線，由此獲得以下結(jié)論。(1）原狀固結(jié)粉膠結(jié)充填體的強度普遍較低，對于80%的料漿濃度，充填體3,7d和28d的強度僅為1.11,2.29MPa和3.33MPa，均小于金川礦山膠結(jié)充填體設(shè)計強度（5.0MPa）。(2）固結(jié)粉添加量從290kg/m3固結(jié)粉膠凝材料細度的確定為了揭示膠結(jié)充填體強度與固結(jié)粉細度的關(guān)系，在原狀固結(jié)粉膠結(jié)充填體強度試驗的基礎(chǔ)上，在室內(nèi)采用小型球磨機對原狀固結(jié)粉進行不同時間的粉磨，由此獲得不同細度的固結(jié)粉膠凝材料。同樣進行采用78%、80%和82%3種濃度和290,300kg/m3.1充填體強度要求圖5給出固結(jié)粉摻量為290kg/m(1）膠結(jié)充填體3d強度隨著料漿濃度的增加在提高，其提高速率隨著粉磨時間的增加而加快。(2）粉磨1.0h固結(jié)粉和80%料漿濃度，充填體3d強度達到1.53MPa，滿足了金川礦山充填體要求。(3）充填體7d強度隨著粉磨時間和料漿濃度的提高而增加。當粉磨時間增加到1.0h時，充填體7d強度在料漿濃度為80%時達到2.53MPa，也達到了金川礦山充填體設(shè)計強度。(4）充填體28d強度隨料漿濃度的提高在提高。但粉磨時間為0.5h時達到最大。隨著粉磨時間增加28d強度隨之降低。在料漿濃度為80%和粉磨時間分別為0.5h和1.0h時，充填體28d強度分別為4.86MPa和4.69MPa?？梢?，充填體28d強度不滿足金川礦山設(shè)計強度要求。(5）在相同條件下礦用水泥3,7,28d強度分別為1.43,2.23,3.93MPa。與之比較，粉磨1.0h的固結(jié)粉膠凝材料的強度均大于水泥膠結(jié)充填體強度。3.2充填體3d強度圖6給出了不同料漿濃度膠結(jié)充填體強度與固結(jié)粉比表面積間的關(guān)系曲線，由此獲得以下結(jié)論。(1）固結(jié)粉膠凝材料充填體3d強度，隨著固結(jié)粉比表面積增大加而提高。當固結(jié)粉比表面積增加到530m(2）充填體3d強度隨著固結(jié)粉比表面積增大的增長速率，隨料漿濃度的提高而提高。由此可見，提高充填料漿濃度，也能夠促進細磨固結(jié)粉的早期水化反應(yīng)。(3）當固結(jié)粉比表面積從400m(4）固結(jié)粉比表面積從400m綜上可見，固結(jié)粉細度對充填體早期和后期強度影響不盡相同。提高固結(jié)粉細度能夠顯著提高充填體早期強度，但不利于充填體后期強度增長。其主要原因是超細固結(jié)粉其早期水化程度高，由此導(dǎo)致后期水化潛力不足。對于早期強度，固結(jié)粉最佳比表面積為530m3.3充填體強度降低圖7給出了膠結(jié)充填體強度與固結(jié)粉膠凝材料摻量的關(guān)系曲線，由此獲得以下結(jié)論：(1）充填體3d和7d強度均隨著固結(jié)粉摻量增加而提高。但28d強度有所不同。對于原狀固結(jié)粉，28d強度隨著固結(jié)粉摻量增加而降低。其原因在于原狀固結(jié)粉粒度較粗，水化反應(yīng)弱。增加固結(jié)粉的摻量會破壞粗粒構(gòu)成的骨架，隨著固結(jié)粉摻量增加水化反應(yīng)促進影響弱于其對料骨骨架的不利影響，從而降低28d充填體強度。(2）充填體強度隨著固結(jié)粉摻量增加而提高，但不同細度充填體強度提高速率存在差異性。固結(jié)粉比表面積從原狀400m(3）粉磨0.5h的固結(jié)粉比表面積達到510m(4）粉磨1.0h的固結(jié)粉比表面積達到530m綜上，增大固結(jié)粉細度顯著提高充填體早期強度，但不利于后期強度增長。綜合考慮，確定固結(jié)粉膠凝材料最優(yōu)配方為：固結(jié)粉比表面積不大于510m4充填體固結(jié)粉強度試驗(1）原狀固結(jié)粉比表面積僅400m(2）對原狀固結(jié)粉分別進行0.5,1.0h和1.5h粉磨，獲得固結(jié)粉比表面積分別達到510,530m(3）粉磨0.5h的固結(jié)粉膠凝材料，當料漿濃度為80%和固結(jié)粉摻量為300kg/m(4）粉磨1.0h的固結(jié)粉膠凝材料，當料漿濃度為80%和固結(jié)粉摻量為300kg/m(5）綜合試驗結(jié)果確定，