基于分级尾砂的泡沫砂浆充填新材料在广西盘龙铅锌矿采空区充填的应用研究

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矿业一直支撑着我国大部分行业的运作,对我国GDP的贡献巨大,但是目前的开采技术和充填技术会带来很多环境污染问题和安全隐患,矿业的可持续发展成为目前攻克的热点。经过国内外众多矿山这么多年来的发展,开采和充填技术已经得到不错的更新进步,但是成本还是偏高并且对固废资源的利用和一些关键技术仍有很大的提升空间。广西盘龙铅锌矿因历史原因尾砂几乎没有存量,但又存在大量采空区,相邻的采场不能开采,井下爆破作业受到阻滞,尾砂产量不足,陷入了死循环。基于以上两点大前提,在充分了解国内外矿山开采充填技术、泡沫砂浆适用工程和课题组前期研究结果的情况下,结合盘龙矿地区实际情况,与盘龙矿合作研究出一种适用于此矿山的高性能复合胶凝材料泡沫砂浆,加快采空区回填的速度,提高尾砂利用率。经在矿山实地调研目前的充填系统、采空区情况、充填体性能质量要求、原材料收集,大量的文献研究,理论分析,最后采用矿山当地生产的水泥、矿粉、脱硫石膏、工业硫酸钠和国内先进的高性能发泡剂为原材料开展了一系列室内试验和分析,最后在矿山进行了工业试验。主要的工作内容和结论如下:(1)实地调研,该矿山目前仍存在近40万m3的采空区,矿房空场边缘不规整,原用的水泥砂浆充填体凝结时易造成溢流水;确定了矿山对充填体的强度要求和砂浆流动度要求,并希望新试用的充填体溢流水不要太多。周边存在其他炼钢企业、水泥生产厂、化学材料生产厂,生产出的固废可以综合利用和消耗,作为原材料制备成充填料浆回填至采空区,同时原材料方便生产与运输。(2)根据该矿山对充填体和砂浆的指标要求,综合文献理论学习、团队前期研究和矿山本地资源,应用工业无水硫酸钠和脱硫石膏激发水泥矿粉的胶凝材料体系与尾砂和高性能致密泡沫混合得到高性能复合胶凝材料泡沫砂浆。室内试验制备的试块各项性能良好。(3)采用多种原材料分析方法对原材料物化性能进行了分析,当地生产的原材料性能良好,可用于充填使用;对复合胶凝材料的作用机理和纯水泥体系进行了对比,发现各项重要指标都能略优于水泥。(4)工业试验顺利,对充填期间多个环节进行检测和数据记录,在充填期间没发生堵管现象;室内试验的试块强度和工业试验抽检的试块强度都满足矿山的要求;最后与矿山原来应用的纯水泥体系充填的成本对比进行了经济性分析,节省了约40%的成本。
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