某铁矿尾矿回采方案的选择

某铁矿尾矿回采方案的选择

0分段空场树后充填采矿法对西部矿区充填采矿法的利用安徽省某矿体的年开采能力设计为100万吨。主要采用无底柱分离沉陷法进行开采，采用房柱法和留矿法回收边缘部分矿体。目前该矿山正在进行年采选生产能力300万t的扩建工程，并且针对该矿西部矿区-370m以上的矿体，以及前期预留的矿柱拟采用分段空场嗣后充填采矿法进行回收开采。利用该矿选场产生的全尾砂作为井下充填骨料，不仅可以减少尾矿的长期堆存而产生的各种问题，节约筑坝、防灾和防洪等的工程建设费用，还能改善尾矿对环境造成的污染，为企业取得一定的社会、经济和环境效益本文针对该铁矿全尾砂为研究对象开展多方面研究，得出全尾砂胶结充填体力学性能参数与物料配比、料浆浓度和养护龄期等的关系，为矿山全尾砂作为高浓度充填骨料的可行性提供数据支持及理论依据。1全尾砂物理性质试验1.1尾砂的孔隙率尾砂的物理特性主要包括尾砂的密度、容重和孔隙率。容重及密度分别采用堆积法和比重瓶法测定，并根据式（1）对尾砂的孔隙率进行计算。式中：ν为尾砂的孔隙率，%；ρ为尾砂的容重，g/cm对全尾砂物理形式测试结果进行分析可知，该全尾砂属于中等密实尾砂。1.2全尾砂化学元素分析采用荧光分析仪对全尾砂的主要元素成分进行测试分析，结果见表2。通过对测试结果进行分析可知，全尾砂中CaO、Fe、MgO和Al2充填体单轴抗压强度配比参数的试验方案充填体的单轴抗压强度是评价充填体质量优良与否的一个重要指标，它反映了充填材料充填至采空区的初凝和终凝特征，以及充填体的长期强度能否满足稳定要求等。因此，根据该矿的实际生产情况，对全尾砂的砂灰比和料浆浓度等进行正交设计，并进行配比试验，来建立全尾砂、水泥与胶结充填体单轴抗压强度之间的试验配比参数关系充填料浆的浓度为66%、68%、70%和72%，砂灰比为4、6和8，养护龄期分别按7d、28d和60d进行单轴抗压强度试验。参考混凝土单轴抗压强度的试验方法浇注充填体试验试块对充填体单轴抗压强度试验结果进行拟合对充填料浆浓度、砂灰比和养护龄期与填料单轴抗压强度的关系进行分析，可知：(1)胶结充填体的单轴抗压强度（7d、28d、60d）随充填料浆的浓度增大而增大，且当料浆浓度增大到70%后，拟合曲线斜率呈明显增大趋势由此试验结果可知，充填料浆的浓度和砂灰比对胶结充填体强度都有非常显著的影响。因此，为提高井下充填体质量，矿山应尽量采用高浓度料浆进行井下充填3砂灰比对内聚力的影响为了对胶结充填体在外力作用下产生滑动时所具有的抵抗剪切极限强度进行测试，进行了胶结充填体进行剪切强度试验。充填料浆浓度设计为66%、68%、70%和72%，砂灰比为4、6和8，养护龄期为28d，剪切模具的角度为20°、30°和40°，浇筑试块的尺寸长、宽、高为7.07cm、7.07cm和7.07cm将剪切应力作为纵坐标，将正应力作为横坐标，拟合不同砂灰比试块的正应力曲线与剪切力曲线，并对曲线进行线性回归，得到直线的斜率和截距，由此计算出胶结充填体的内聚力与内摩擦角对实验结果进行分析可知，充填体的砂灰比在4～8之间时，其内摩擦角和内聚力基本上是随着充填料浆的浓度增大而增大，随灰砂比的增大而减小。4充填体弹性模量与充填体单轴抗压强度的关系充填体的承压变形试验主要是对充填体试块的承压变形特性进行测试，即测试得到应力-应变曲线，并得其弹性模量，弹性模量是反映充填体承载变形能力的基本参数式中：E为试件弹性模量，MPa；σc试验采用圆柱形试块的直径72mm，高144mm，圆柱试块的制作及养护方式与正方体试块相同。本试验的充填料浆浓度设计为66%、68%、70%和72%，砂灰比设计为4、6和8，养护龄期为28d对不同浓度及砂灰比的充填体的单轴抗压强度和弹性模量结果进行拟合分析，结果见图5和图6。对表5、图4和图5进行分析可知：(1)当充填料浆的浓度相同时，胶结充填体的单轴抗压强度好弹性模量随砂灰比的增大而减小，当砂灰比从4增加至6时，单轴抗压强度好弹性模量的减小幅度较大，当砂灰比大于6时，单轴抗压强度好弹性模量的减小幅度降低，逐渐趋于平缓；(2)当充填料浆的砂灰比相同时，胶结充填体单轴抗压强度及弹性模量随着充填料浆的浓度增大而增大，当料浆浓度小于68%时，充填体的弹性模量增加幅度较小，当充填料浆浓度大于68%时，充填体的弹性模量增加幅度较大；(3)对比立方体试块和圆柱形试块的单轴抗压强度试验结果可知，圆柱体试块的单轴抗压强度均高于方形试块的值，这是优于试验试块的尺寸和形状不同而造成的5充填体单轴抗压强度和弹性模量的变化规律1）全尾砂属于中等密实尾砂，孔隙率为43.42%，尾砂中硫含量不高，因此对充填体的影响可考虑不计。全尾砂中的金属元素主要为Fe，其含量为17.59%，非金属元素及其氧化物主要为SiO2）胶结充填体的单轴抗压强度随充填料浆的浓度增大而增大，随充填料浆的砂灰比增大而减小，当养护龄期达28d时，充填体试块的单轴抗压强度能达到最终抗压强度的80%～90%。3）胶结充填体的内摩擦角和内聚力基本上随充填料浆的浓度增大而增大，随充填料浆的灰砂比增大而减小，呈现出良好的规律性。4）当料浆浓度相同