充填胶凝材料的发展与应用VIP免费

2008年第1期/第29卷黄金GOLD采矿工程25充填胶凝材料的发展与应用收稿日期:2007-10-08作者简介:赵传卿(1969—),男,山东临朐人,高级工程师,北京科技大学土木与环境工程学院博士研究生,主要从事矿山管理与技术研究工作;北京市海淀区学院路30号,北京科技大学土木与环境工程学院394#信箱,100083赵传卿,胡乃联(北京科技大学土木与环境工程学院)摘要:胶结材料是充填采矿技术中最为重要的因素,胶结材料的变化有时会引起采矿方法的变革;胶结剂作为胶结充填材料的主要材料之一,在矿山充填采矿工艺中占有重要地位。文中对主要的几种矿山充填胶凝材料(如高水固结材料、赤泥胶结材料、矿渣胶结材料、全砂土固结材料、矿山尾砂固结材料等)进行了详细阐述。胶凝材料将向缩短凝固时间、低成本、高强度、易输送、易生产、工艺简单等方向发展,胶凝材料具有广阔的研究、发展和应用前景。关键词:胶结充填采矿;胶凝材料;发展与应用中图分类号:TD853134文献标识码:B文章编号:1001-1277(2008)01-0025-050引言充填采矿法具有损失率小、贫化率低、安全性高等优点,也是能有效控制矿山地压活动的采矿方法。随着采矿逐步向深部发展,地温、地压的增加,以及对环境、资源保护的不断强化,人们越来越注重人与自然环境的和谐发展,充填采矿法得到了更大的发展,越来越多的矿山采用充填采矿方法[1]。胶结充填作为深井、复杂、特殊条件矿床的一种行之有效的开采技术,在世界上还只有半个多世纪的历史。胶结充填技术以其特殊的工艺、突出的优点、可喜的前景而日益广泛地被应用。它能更充分地满足保护资源、保护环境、提高效益、保证矿山可持续研发的要求。胶结充填经历了低强度混凝土胶结充填、低浓度尾砂胶结充填、全尾砂高浓度胶结充填、全尾砂膏体胶结充填、块(碎)石胶结充填、高水速凝尾砂胶结充填、似膏体胶结充填等模式,每种模式都给充填技术带来了巨大的进步,甚至产生质的飞跃,有的可以说是采矿业的革命。每一种充填模式的诞生,都是和充填材料(包括胶凝材料、惰性材料、各种物料)结合在一起的。随着充填采矿技术,特别是胶结充填采矿技术的日益发展,使矿山许多复杂的技术问题得到了很好的解决,在深部开采、保护地表、“采富保贫”、“三下开采”、降低贫化率和损失率、防止内因火灾、减缓岩爆发生、有效控制地压活动等方面发挥了巨大的作用。胶结材料是充填技术中最为重要的因素之一,胶结材料的改变会引起充填技术的改变,也能引起采矿方法的变革;胶结剂作为胶结充填材料的主要材料之一,在矿山充填采矿工艺中占据了重要地位。充填体固化时间及强度是影响采矿周期及损失贫化的重要因素,充填成本的高低直接影响着矿山经济效益。所以研究开发新的适合于矿山充填的胶结材料是国内外采矿界一直共同关注和研究的课题。1充填材料概述充填采矿法采矿经历了几十年的发展,已使胶结充填技术日臻完善,并获得推广应用。在20世纪90年代后充填技术成果主要体现在充填材料、充填工艺和充填体力学等方面。这里仅就充填材料的发展与应用情况作一详细评述。充填工艺与技术的发展,经历了废石干式充填、分级尾砂和碎石水力充填、混凝土胶结充填、以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填、废石胶结充填、高浓度全尾砂胶结充填和膏体泵送胶结充填的发展过程。可见,胶结充填材料可随着采矿充填工艺的发展而发生变化。胶结材料在充填采矿中的作用越来越大,其发展速度之快主要是近些年的事情。废石干式充填采矿法、水砂充填采矿法主要应用于50～60年代为控制地压活动、防止地表下沉,所以比较初级,也没有用胶结充填材料。20世纪60～70年代,应用和开发尾砂胶结充填技术。在这一时期的胶结充填均为传统的混凝土充填,即完全按建筑混凝土的要求及工艺制备和输送胶结充填料。所以这一时期的胶凝材料就是建筑行业用的水泥。70～80年代,细砂胶结充填材料的研究与应用得到较大推广与应用。细尾砂胶结充填以尾砂、河砂、天然砂、棒磨砂26采矿工程黄金等材料作为胶结骨料,胶结剂主要为水泥。开始应用的矿山主要有凡口铅锌矿、玲珑金矿、焦家金矿等,以后也得到了广泛的推广与应用。20世纪80～90年代,随着采矿业的发展,原来的充填工艺已不能满足回采工艺和...