（江西省宜丰万国矿业有限公司，江西宜春336305）
摘要：本文通过对水泥与新型胶凝材料从水化反应速度、试块抗压强度以及经济指标等三方面进行了对比分析，从而体现出新型胶凝固化剂在物理化学性能以及经济适用方面，各项指标性能均优于传统胶凝剂水泥，进而得出采用新型胶凝固化剂用以取代水泥作为新充填胶凝材料的可行性结论。
关键词：金属矿山；充填法；胶凝材料
前言
宜丰新庄铜铅锌矿为一改扩建矿山，于2003年筹建，2006年正式投入生产，采选能力为30万吨/年。2010年矿山开始进行二期改扩建工程施工，项目完成后矿山采选生产能力可提升至80万吨/年。为了满足矿山改扩建后的生产充填能力，公司提请长沙矿山研究院进行了相关充填设计。
1矿山设计充填能力及要求
长沙矿山研究院通过对矿山充填材料的取样，并对其进行一系列的试验研究，确定了充填材料的主要物理力学性能、化学成份、输送特性及充填体力学性能等方面的参数。根据充填材料实验室试验结果，确定采用分级尾砂结构流胶结充填工艺，利用选矿尾砂作为充填集料，32.5级普通硅酸盐水泥作为胶结剂。新庄铜铅锌矿矿山改造后采选生产能力为60万吨/年，尾砂产率为58%，尾砂产量充足可以满足充填要求。
充填站生产能力按满足矿山原矿80万吨/年生产能力要求计算，充填站工作制度按330天/年，设计充填站生产能力：
（1）矿山年平均充填量
Qn==281564（m3/a）
（2）日平均充填量
Qr==853.2（m3/d）
（3）矿山日最大充填能力
Qc=1.5×853.2=1279.8（m3/d）
根据计算结果，设计充填站工艺参数如下：
充填料浆浓度：68%～72%
一次最大充填量：1200～1400m3
灰砂比：1：4～1：15可调
新庄铜铅锌矿采用上向水平分层胶结充填法回采，矿房胶结面采用高强度胶结充填，胶结面以下采用低强度胶结充填，以降低充填成本。根据本矿采矿方法对充填体强度的要求，结合充填材料实验室结果，一般情况下，采场胶结面采用灰砂比1：4充填，胶结面下部采用灰砂比1：6充填，其余部分采用灰砂比1：8的充填料充填。
2新型胶凝材料试验性能
长沙矿山研究院选取分级尾砂作为充填集料，PC32.5级复合硅酸盐水泥为胶结剂，采用7.07×7.07×7.07cm3的金属模浇注，终凝拆模后放入20℃、湿度96%的恒温箱中进行保湿养护。通过对试块的3d、7d、28d的抗压强度进行测试，得出结果如下：
配比
水泥作为充填胶凝材料存在成本高和适应性差等缺点，在确保充填体性能的前提下，为进一步降低充填成本，可使用以工业废渣为主要成分的固化剂作为充填用胶凝材料。
在同样选取分级尾砂作为充填集料，选用新型矿山专用固化剂为胶结剂，同样采用7.07×7.07×7.07cm3的金属模浇注，终凝拆模后放入20℃、湿度96%的恒温箱中进行保湿养护。通过对试块的3d、7d、28d的抗压强度进行测试，得出结果如下：
通过对相同充填浓度及相同灰砂比的两种胶凝材料试块抗压结果进行分析比较，可以看出在同等养护条件下，在初期、中期及后期各个时期，新型胶凝固化剂试块抗压强度均远远高于水泥试块，可以满足矿山井下生产对各个时期充填体强度要求。
3新胶凝材料的实用意义
通过上述试块抗压强度对比，可以看出以工业废渣为主要成分辅以不同活性剂为最终胶凝材料的新型固化剂，在与现有硅酸盐水泥相比较具有以下几大有点：
3.1初凝时间快、水化反应迅速
在进行抗压试块制作过程中，我们对比发现，新型胶凝固化剂具有较好的胶凝速度及活性水化反应，模块浇注完成后的第二天即可进行拆模，当第三天进行抗压强度测试时，固化剂试块强度约为水泥试块的3倍。
3.2在初期、中期及后期强度均能达到很好效果
新庄铜铅锌矿采用上向水平分层胶结充填法回采，该采矿方法不但要求充填体凝固迅速初期强度高，以便能够快速进行回采工序的轮转，节约循环作业时间，而且对充填体整体强度要求比较大，以保证回采结束后有效维护围岩，减小围岩的移动，防止围岩大量冒落。从对比实验数据可以看出，新型胶凝固化剂不论在初期强度还是在后期强度，均要优于水泥，而且随着时间的推移，水化反应的完全程度不断提高后，对比效果尤为明显突出。
3.3可以进一步降低矿山充填成本
根据长沙院提供的充填系统设计说明中提供的数据进行计算，综合充填单位运营成本82.19元/m3，每吨矿石分摊充填成本22.96元/t，年平均充填总成本1836.8万元。而采用新型胶凝固化剂作为胶凝材料替代水泥，则要达到同等充填强度，固化剂使用量仅为水泥用量的1/3左右，则综合充填单位运营成本49.33元/m3，可节约32.86元/m3，每吨矿石充填成本节约9.18元/t，那么按年产80万吨计算，每年可节约充填成本734.4万元，直接经济效益显而易见。
4结语
综合上述对比我们可以看出，新型胶凝固化剂无论在各项充填指标还是在经济指标上，均优于传统充填胶凝材料水泥；加之新型胶凝固化剂采用工业废渣为主要成分，充分符合现今国家大力提倡的工业废弃料循环再利用的原则，减少对环境的污染；同时也能进一步的降低新庄铜铅锌矿的充填成本，节约采矿生产投入，提高资源利用率，对矿山的安全发展起到良好的促进作用。
参考文献：
[1]刘兴华，刘晓辉．上向进路充填采矿法充填配比优化研究[J]．中国矿山工程，2014（03）
[2]姜峰．草楼铁矿全尾砂充填方案论证[J]．矿业工程，2008（01）
[3]王湘桂，唐开元．矿山充填采矿法综述[J]．矿业快报，2008（12）
论文作者:卢涛
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/12
标签：矿山论文; 新庄论文; 材料论文; 固化剂论文; 抗压强度论文; 水泥论文; 强度论文; 《建筑建材装饰》2015年10月下论文;