水砂充填合理尾砂级配选择试验探究

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1、水砂充填合理尾砂级配选择试验探究　　摘要：目前，采用全尾砂充填脱水速度慢，且容易堵塞渗透管等不利原因，在矿山充填往往采用分级尾砂。由于分级尾砂的渗透性对脱水速度等性能有直接的影响，因此从理论分析了尾砂的级配与渗透率的关系，并通过试验得到了对矿山较为有利的尾砂级配作为充填料。Abstract：Currently，duetotheunclassifiedtailingsdehydrationslow，andeasytoplugpenetrationtube，andsoon，themineareoftenusedc

2、lassificationtailings.Sincethepermeabilityoftailingsgradinghasadirectimpactontheperformanceofthedehydrationspeed，analysisoftherelationshipbetweenthetailingsgradationandpermeability，andgetmorefavorablegradingasafillingmaterialforminebyexperiments.关键词：分级尾砂；脱水

3、速度；尾砂级配；渗透系数Keywords：classedtailings；thespeedofdehydration；tailingsgradation；coefficientofpermeability中图分类号：TD803文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）02-0288-0390引言在解决矿山采空区以及矿山地压的问题上常用的方法有“封、崩、撑、充”等四种方法，其中以充填采空区来解决矿山地压是四种方法中最为可靠的一种[1-2]。处理采空区所用的充填物料来源各异，一般为矿山开拓产生的废石以

4、及选厂尾砂作为充填料[3]，若全部用矿山废石处理采空区，脱水问题就不会存在，但矿山废石的量有限，仅用废石填充采场堑沟，防止细沙流出，目前，大多数矿山采用分级尾砂充填，利用全尾砂充填是今后充填的发展趋势。矿山一般采用水砂充填，水砂充填采空区是将选厂的尾砂通过水力管路以一定的浓度从地面充填自备站输送至采空区的一种办法，输送过程中，尽量要求尾砂浆含水较高，以便提高输送速度以及防止堵塞管道。在充填体内的多余的水分通过提前铺设的脱水管或脱水井重力自流疏干，要求充填体脱水的时间尽量的短，以便后续作业[4]。由于尾砂的粒径

5、较细，保水性好、渗透性差，脱水问题显得突出[5]，矿山不得不采用分级尾砂进行充填。在保证可接受的脱水效果上，尽量的提高尾砂的利用率的研究对矿山生产人员在选择合理的尾砂级配、提高充填体的脱水效率具有重要的意义。1尾砂充填脱水机理及理论研究1.1充填体渗透脱水的速度[6-8]9充填料的渗透性能的好坏，表征着水从固体颗粒间的孔隙穿过的能力，它决定这充填体的脱水速度。充填体的渗透性能用渗透系数来表征，其物理意义是单位水力坡度的渗透速度。充填体脱水时，水流从尾砂的孔隙中流过，固体颗粒对水流的阻力很大，特别是在细颗粒的尾

6、砂充填料中渗流，渗透速度明显减小。由达西定律可知：Q=AKi=AK■（1）即：v=■=Ki=K■（2）其中：ΔH=H2-H1（3）式中：Q为渗流量；A为断面面积；v为渗流速度的大小；i为水力坡度；H1，H2为渗流上下游断面的水头；K为渗透系数；L为水流流经充填体的长度。9由（1），（2）知，渗透速度与渗透系数、水力坡度成正比关系，与水头压差成正相关，与水流经过的距离成负相关关系。由此可知，欲提高充填体的渗透脱水速度，只需将在充填体底部制造一个负压场，或者缩短水流在充填体经过的路径就可以达到提高充填体的脱水速度

7、，再者提高尾砂充填体的渗透率。欲提高充填体的脱水速度，可以在采空区底部设置一个负压机，增加充填体的水头压差；缩短水流在充填体内部的流经距离，即在充填体内部设置一些渗透管，让充填体内部的水流不再经过充填体，而是直接流向渗透管内，由渗透管将充填体内部的水流排出充填体；再者就是利用分级尾砂，提高尾砂充填体的渗透率。然而，采用负压脱水会造成诸多问题，如采场不密闭、脱水孔堵塞、从采场内抽出大量的尾砂、能耗问题等等，在矿山不宜采用；在采空区安设脱水管可以提高脱水速度，但必须防止细粒尾砂堵塞充填脱水管，尽量提高尾砂的利用率

8、的同时采用分级尾砂。1.2充填体颗粒的渗透率的影响因素[9]渗透率K是水砂在充填体内渗流最重要的参数之一。由于充填尾砂经管路输送至采空区，由于充填尾砂堆积形成的孔隙断面大小、形状不规则，水流在其中流动的路程是相当复杂的，无论是从理论上分析还是从试验的手段都很难确定水在充填体的流动真实运动要素，从工程应用的角度来说也没有必要。此类问题往往从宏观试验进行研究。由于尾砂颗粒的形状不规则、大小不等因素，通过