充填胶凝材料的发展与应用

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1、黄金2008年第1期/第29卷采矿工程25GOLD充填胶凝材料的发展与应用赵传卿,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

2、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)01-0025-05一,在矿山充填采矿工艺中占据了重要地位。充填体0引言固化时间及强度是影响采矿周期及损失贫化的重要充填采矿法具有损失率小、贫化率低、安全性高因素,充填成本的高低直接影响着矿山经济效益。所等优点,也是能有效控制矿山地压活动的采矿方法。以研究开发新的适合于矿山充填的胶结材料是国内随着采矿逐步向深部发展,地温、地压的增加,以及对外采矿界一直共同关注和研究的课题。环境、资源保护的不断强化,人们越来越注重人与自1充填材料概述然环

3、境的和谐发展,充填采矿法得到了更大的发展,[1]越来越多的矿山采用充填采矿方法。充填采矿法采矿经历了几十年的发展,已使胶结胶结充填作为深井、复杂、特殊条件矿床的一种充填技术日臻完善,并获得推广应用。在20世纪90行之有效的开采技术,在世界上还只有半个多世纪的年代后充填技术成果主要体现在充填材料、充填工艺历史。胶结充填技术以其特殊的工艺、突出的优点、和充填体力学等方面。这里仅就充填材料的发展与可喜的前景而日益广泛地被应用。它能更充分地满应用情况作一详细评述。足保护资源、保护环境、提高效益、保证矿山可持续研充填工艺与技术的发展,经历了废石干式充

4、填、发的要求。胶结充填经历了低强度混凝土胶结充填、分级尾砂和碎石水力充填、混凝土胶结充填、以分级低浓度尾砂胶结充填、全尾砂高浓度胶结充填、全尾尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填、废石胶结砂膏体胶结充填、块(碎)石胶结充填、高水速凝尾砂充填、高浓度全尾砂胶结充填和膏体泵送胶结充填的胶结充填、似膏体胶结充填等模式,每种模式都给充发展过程。可见,胶结充填材料可随着采矿充填工艺填技术带来了巨大的进步,甚至产生质的飞跃,有的的发展而发生变化。胶结材料在充填采矿中的作用可以说是采矿业的革命。每一种充填模式的诞生,都越来越大,其发展速度之快主要是近些年

5、的事情。是和充填材料(包括胶凝材料、惰性材料、各种物料)废石干式充填采矿法、水砂充填采矿法主要应用结合在一起的。于50～60年代为控制地压活动、防止地表下沉,所以随着充填采矿技术,特别是胶结充填采矿技术的比较初级,也没有用胶结充填材料。日益发展,使矿山许多复杂的技术问题得到了很好的20世纪60～70年代,应用和开发尾砂胶结充填解决,在深部开采、保护地表、“采富保贫”、“三下开技术。在这一时期的胶结充填均为传统的混凝土充采”、降低贫化率和损失率、防止内因火灾、减缓岩爆填,即完全按建筑混凝土的要求及工艺制备和输送胶发生、有效控制地压活动等方面发

6、挥了巨大的作用。结充填料。所以这一时期的胶凝材料就是建筑行业胶结材料是充填技术中最为重要的因素之一,胶用的水泥。70～80年代,细砂胶结充填材料的研究结材料的改变会引起充填技术的改变,也能引起采矿与应用得到较大推广与应用。方法的变革;胶结剂作为胶结充填材料的主要材料之细尾砂胶结充填以尾砂、河砂、天然砂、棒磨砂收稿日期: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,1

7、0008326采矿工程黄金等材料作为胶结骨料,胶结剂主要为水泥。开始应用灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等。硅酸盐水泥的矿山主要有凡口铅锌矿、玲珑金矿、焦家金矿等,以仍然是目前采矿工程中应用最广泛的胶凝材料。后也得到了广泛的推广与应用。凡以适当成分的生料(氧化钙64%～68%,氧化20世纪80～90年代,随着采矿业的发展,原来硅21%～23%,氧化铝4%～7%,氧化铁3%～5%)的充填工艺已不能满足回采工艺和进一步降低采矿烧至部分熔融,所得的以硅酸钙为主要成分的硅酸盐成本或环境保护的需要,因而陆续研发了高浓度充水泥熟料,加入适量石膏和一定量的

8、混合材料,磨细填、膏体充填、废石胶结充填、全尾砂胶结充填、高水制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥(也叫波特材料充填、似膏体充填等新技术。这个阶段,充填胶兰水泥)。凝材料也得到了