某矿井下采空区充填体表面细泥隔水层抑制研究

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1、某矿井下采空区充填体表面细泥隔水层抑制研究张磊，吕力行（昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093）摘要：井下采空区利用细颗粒尾砂充填，细颗粒尾砂往往在充填体表面形成一层很薄的细泥层，细泥隔水层阻止了充填体表面上方的澄清水往下渗透，影响了充填体的质量。通过充填尾砂细颗粒在井下采空区的沉降模型，以及其在充填体表面形成细泥隔水层的机理的研究，通过试验研究，利用絮凝剂可以抑制充填体表面细泥隔水层的形成，不同的絮凝剂有不同的效果，从经济和效果上考虑，选用明矾作为絮凝剂较为有利。关键词：细颗粒尾砂；沉降；细泥隔

2、水层；絮凝剂AMineGoafFillingBodySurfaceFineMudInhibitionStudiesZhangLeiLvLixing(TheFacultyofLandResourceEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnologyKunming650093，China)Abstract：Undergroundgoafusefine-grainedtailingsfilling,fine-grainedtailingstendtoformat

3、hinlayeroffinemudonthesurfaceofbackfill,finemudimpermeablelayerpreventstheclarifiedwaterabovethesurfaceofthefillingpenetrationdown,affectingthequalityoffillingbody.Backfillingmaterialsbyfinegrainfillingintheundergroundmine-outareaanditsfillingbodysurfacesu

4、bsidencemodelstudyofthemechanismoffineclayimpermeablelayer.Throughtheexperimentalstudy,useofflocculantscaninhibitthefillingbodysurfaceformationoffineclayaquiclude.Differentflocculantshavedifferenteffect.Fromtheconsiderationontheeconomyandtheeffect,chooseal

5、umasflocculantismoreadvantageous.Keyword:finetailings;settlingspeed;impermeablelayeroffinemud;flocculation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，尤其是在矿山有自己的选矿厂，用选矿全尾砂作为充填料，以解决矿山的充填料的不足的问题，越来越多的利用全尾砂和矿山废石充填采空区，进行地压管理[1-2]。很多矿山为解决

6、充填料不足的问题，用细颗粒的尾砂作为充填料，一是可以解决充填料不足的问题，二是可以减少尾矿库的建设、维护费用、减少占地面积以及减少民事纠纷等[3-4]，然而，当尾砂平均的粒径越细，其力学性质就越差，平均渗透系数也就越低[5]。该矿尾砂颗粒过细，并出现严重的泥化现象，尾砂浆自然沉降达到所要求的浓度需要的时间长、沉降浓度低，难以组织尾砂沉降循环作业。且细颗粒尾砂充填时在充填体体表面形成一层细泥隔水层，阻止充填体表面的澄清水往下渗透，影响了充填体的质量，给其它工作带来诸多的不便。为此，本文通过试验对如何抑制充填体

7、表面细泥隔水层的形成进行研究。1．全尾砂沉降的机理1.1充填料浆的沉降通过抑制充填体表面的细泥隔水层的形成，让充填体表面上方的澄清水通过渗流的方式经过充填体往下渗透，渗透到采空区底部的专用虑水巷道，经巷道将水排出采空区，以加快充填体的脱水速度，使充填体的质量过关。此外，尾砂充填体实现表面细泥抑制可增加细粒级尾砂的用量，提高尾砂的利用率，减少尾砂的排放，节省尾矿库建设的费用[6]。根据斯托克斯定律[7-10]，球形颗粒在静止流体中，由于受到重力的作用，其终极沉降速度为：(1)雷诺数为：(2)阻力系数为：(3)

8、将（2）（3）式代入（1）式得：(4)其中，式中代表颗粒的终极沉降速度，；为充填料颗粒与介质间的相对速度，；为重力加速度，取9.8；为介质的黏度，；为介质的密度，；为充填颗粒的密度，；为充填颗粒的直径，。由此可知，尾砂沉降速度与颗粒的直径、介质的密度和黏度有关。尾砂沉降速度与颗粒直径成正相关关系；与介质的密度、黏度成负相关关系。由（4）知：粗颗粒、细颗粒的尾砂沉降的速度不同，细颗粒从料浆中逐渐离析出来，而悬浮在水