刘成平）新型尾砂胶结材料在矿山充填中的应用

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1、新型尾砂胶结材料在矿山充填中的应用第五届中国充填采矿技术装备大会材料刘成平，鲍海文，饶从云，朱志彬公司位于湖北省大冶市境内，年采选金铜矿石量100万t。现有资产10亿元，年收入8亿元，年利润5亿多元，现有员工1600余人。1.公司简介一、矿山简介2、采矿方法矿区位于大冶湖围垦区下，厚大极倾斜矿体，分两步骤采用分段中深孔嗣后阶段胶结充填法开采，铲运机平底堑沟出矿底部结构。二、公司充填系统发展史简介一期充填系统一期充填系统采用卧式砂仓尾砂胶结充填工艺。该系统工艺较为简单，存在生产能力低、自动化程度低、充填体早期强度低及充填体分层离析明显的缺陷。二期充填系统二期充填系统

2、采用立式砂仓尾砂全水单管胶固充填工艺，使用特种硫铝酸盐水泥作为充填胶结剂。二期充填系统提高了充填自动化控制程度，但由于成本高、充填体易于析水软化甚至丧失，后期充填体整体承载与直立性能差，难以承受回采时爆破冲击破坏，不能很好满足采矿生产的需要。三期充填系统三期充填系统主要对二期充填系统进行了优化，采用立式砂仓充填系统，分级尾砂胶结充填工艺。生产效率得到大幅提高，很好满足了矿山3000t/d生产需要。现充填系统使用新型尾砂胶结材料作为充填胶结剂，较使用普通水泥充填成本降低约50%，具有凝固快、早期强度高、采矿生产能力大的优点。缺点是生产胶固料的主要原料水淬渣供应距离不宜

3、超过300公里。三鑫公司充填系统示意图三、新型尾砂胶结材料简介新型尾砂胶结材料主要生产原料为工业废渣（含量占80%以上），经烘干添加少量石膏、粉磨后加入复合激发剂均混而成，其比表面积400m2/kg以上。1、生产工艺流程新型尾砂胶结材料物理形态如同普通水泥，呈灰白色粉末状，主要化学成份为：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3，无毒、无害。2、物理化学性质3、试验室强度对比试验灰砂比胶结材料浓度强度（抗压MPa）3d7d28d90d1：5华新32.5普硅水泥70%0.330.682.343.17硫铝高水充填材料70%0.971.053.243.05

4、新型尾砂胶结材料70%0.711.885.836.421∶8华新32.5普硅水泥70%0.230.551.251.33硫铝高水充填材料70%0.611.051.241.25新型尾砂胶结材料70%1.152.383.794.761∶10华新32.5普硅水泥70%0.200.431.011.10硫铝高水充填材料70%0.490.560.930.92新型尾砂胶结材料70%0.921.682.322.681∶15华新32.5普硅水泥70%/0.210.560.54硫铝高水充填材料70%/0.280.480.42新型尾砂胶结材料70%0.200.491.121.63新型尾砂胶

5、结材料与其它胶结材料试验对比试验室胶结强度对比结果4、井下采场充填效果充填体内施工的巷道揭露的采场充填体侧帮四、对矿业和社会的积极作用1、降低充填成本50%胶结材料材料进矿成本（元/t）料浆浓度灰砂比28d抗压强度Mpa容重(g/cm3)材料用量(kg/m3)材料成本料浆实体胶结材料尾砂元/m3华新32.5普硅水泥43570%1:52.341.9162.08224111795.20新型尾砂胶结材料46070%1:102.321.9822.12126126157.96以三鑫公司为例，采用新型尾砂胶结材料替代普通水泥用于井下充填，可直接降低材料成本40%以上，节省37元

6、/m3，按每年充填30万m3计算，节省成本1100万元，详见上表。2、解决全尾砂细泥质尾砂充填技术难题新型尾砂胶结材料对含细泥质尾砂的胶结充填较普通水泥更具优势，可很好解决全尾砂胶结充填体强度低等技术难题。以山东莱新铁矿为例，该矿年设计采矿量50万吨，采矿方法为垂直走向布置分段凿岩分段出矿充填法，设计尾矿全部用于井下充填。莱新铁矿充填体设计抗压强度为2.3Mp。通过试验，普通水泥很难在全尾砂充填条件下达到要求。充填材料灰砂比浓度抗压强度（MPa）3d7d28d32.5普通硅酸盐水泥1：455%0.050.100.30新型尾砂胶结材料1：455%0.520.982.0

7、32.5普通硅酸盐水泥1：460%0.100.160.40新型尾砂胶结材料1：460%0.81.32.75莱新铁矿全尾砂胶结充填体强度试验对比结果3、提高矿产资源利用率和本质安全度近几年来，矿产资源紧缺，矿产品价格飙升，矿山安全管理要求越来越高，国家和矿山企业越来越重视矿山开采损失率和安全生产。新型尾砂胶结材料替代普通水泥可大幅降低充填成本，且对全尾细泥质尾砂有更好的胶结效果，从而促使充填采矿法具有更广阔的应用前景，提高矿产资源利用率和矿山本质安全度。4、减少废弃物排放，保护环境，促进矿山循环经济发展新型尾砂胶结材料生产原料主要是“工业废渣”，变废为宝，属“三废