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      四方金礦全尾砂充填料漿流變特性研究

      2021-11-18 14:43:20
      現(xiàn)代礦業(yè) 2021年10期
      關(guān)鍵詞:灰砂全尾砂剪切應(yīng)力

      曲 巖

      (陜西鳳縣四方金礦有限責(zé)任公司)

      在地下采礦中,充填法在生態(tài)保護(hù)、地壓控制、尾渣處理方面相比崩落法有著明顯的優(yōu)勢(shì),所以充填采礦法得到廣泛應(yīng)用[1]。充填體強(qiáng)度是影響充填采空區(qū)穩(wěn)固程度的重要因素,充填料漿輸送的難易程度則取決于充填料漿的輸送能力。所以充填料漿的流變性能是決定充填料漿輸送能力的重要因素[2]。

      陜西省鳳縣四方金礦采用崩落法采礦。為了有效控制地表塌陷以及保護(hù)礦山周邊的生態(tài)環(huán)境,礦山開始由崩落法向充填法轉(zhuǎn)變。充填工藝采用全尾砂膠結(jié)充填,設(shè)計(jì)充填能力為70萬(wàn)t/a。

      為了更好地解決充填堵管及管道磨損等問(wèn)題,科學(xué)改變充填料漿的流變特性將有助于減少輸送系統(tǒng)的故障率、延長(zhǎng)使用壽命[3-4]。

      試驗(yàn)將在質(zhì)量濃度、灰砂比變化的條件下研究充填料漿的流變性能[5-6]。

      1 全尾砂

      試驗(yàn)料漿由全尾砂、礦渣微粉按一定比例配制而成。全尾砂密度2.72 t/m3,松散容重13.82 kN/m3,孔隙率46.16%;粒度組成見表1,其中-5 μm7.75%、-10 μm25.47%、-20 μm49.22%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),全尾砂-20 μm含量小于15%會(huì)影響最終充填體強(qiáng)度,但-20 μm含量過(guò)高會(huì)增大管道阻力、增加充填體脫水難度,而該全尾砂-20 μm含量基本符合要求。全尾砂化學(xué)成分分析結(jié)果見表2。

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      表2 表明,全尾砂金屬礦物含量較低,有害元素含量低,滿足充填骨料要求。

      量筒沉降試驗(yàn)表明,全尾砂料漿中的細(xì)粒形成的懸浮液濃度很高,等速下降面出現(xiàn)時(shí)間較晚,全尾砂沉降終了濃度為58.2%。

      2 試驗(yàn)方法

      試驗(yàn)使用L管,將按配合比和濃度充分?jǐn)嚢璧牧蠞{倒入L型管道上部的漏斗中,料漿利用重力向漏斗下方的L型管道流動(dòng),從L型管道的下出口流出。測(cè)定每次試驗(yàn)充填料漿的容重、質(zhì)量、流速、靜止料柱高度。通過(guò)試驗(yàn)得出充填料漿在不同灰砂比下的流速、屈服剪切應(yīng)力及黏性。

      3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

      3.1 不同灰砂比和料漿質(zhì)量濃度試驗(yàn)

      不同灰砂比和料漿質(zhì)量濃度試驗(yàn)結(jié)果見表3。

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      3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

      (1)灰砂比相同時(shí)充填料漿屈服剪切應(yīng)力受質(zhì)量濃度的影響見圖1。

      由圖1可知,各灰砂比下的屈服剪切應(yīng)力趨勢(shì)線相近,在試驗(yàn)范圍內(nèi),充填料漿的質(zhì)量濃度增大會(huì)造成屈服剪切應(yīng)力增大,且增幅越來(lái)越明顯。表明充填料漿的屈服剪切應(yīng)力受質(zhì)量濃度的影響很大,即質(zhì)量濃度是影響充填料漿屈服剪切應(yīng)力的主要因素。

      (2)質(zhì)量濃度相同時(shí)充填料漿屈服剪切應(yīng)力受灰砂比的影響見圖2。

      由圖2可知,各質(zhì)量濃度下灰砂比減小,屈服剪切應(yīng)力緩慢增大;質(zhì)量濃度越大屈服剪切應(yīng)力越大。因此,灰砂比對(duì)充填料漿的屈服剪切應(yīng)力影響不明顯。

      (3)灰砂比相同時(shí)充填料漿黏度受質(zhì)量濃度的影響見圖3。

      由圖3可知,各灰砂比下的黏度趨勢(shì)線相近,在試驗(yàn)灰砂比范圍內(nèi),灰砂比越大黏度值越??;在試驗(yàn)范圍內(nèi),充填料漿的質(zhì)量濃度增大會(huì)造成黏度增大。表明充填料漿的黏度受質(zhì)量濃度的影響明顯,即質(zhì)量濃度是影響充填料漿黏度的主要因素。

      (4)質(zhì)量濃度相同時(shí)充填料漿黏度受灰砂比的影響見圖4。

      由圖4可知,隨著灰砂比的減小充填料漿的黏度上升,表明充填料漿的黏度受灰砂比的影響明顯。

      4 結(jié)論

      (1)陜西鳳縣四方金礦尾砂的密度、松散容重、孔隙率、粒度和成分等性質(zhì)均符合全尾砂膠結(jié)充填的要求。

      (2)質(zhì)量濃度是影響充填料漿流變性能的主要因素。降低充填料漿的質(zhì)量濃度能夠顯著改善充填料漿流變性能。當(dāng)灰砂比1∶4時(shí),質(zhì)量濃度66%的充填料漿屈服剪切應(yīng)力24.632 Pa、黏度0.335 Pa·s,質(zhì)量濃度68%的充填料漿屈服剪切應(yīng)力33.062 Pa、黏度0.539 Pa·s,質(zhì)量濃度70%的充填料漿屈服剪切應(yīng)力65.156 Pa、黏度0.613 Pa·s?;疑氨葘?duì)屈服剪切應(yīng)力的影響較小,當(dāng)質(zhì)量濃度68%時(shí),灰砂比1∶4充填料漿屈服剪切應(yīng)力33.062 Pa、黏度0.539 Pa·s,灰砂比1∶6充填料漿屈服剪切應(yīng)力34.086 Pa、黏度0.577 Pa·s,灰砂比1∶8充填料漿屈服剪切應(yīng)力35.125 Pa、黏度0.612 Pa·s。說(shuō)明質(zhì)量濃度提高后,充填料漿的流變性能急劇下降,而灰砂比的變化對(duì)充填料漿流變性能影響較小。

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