武拴軍，辜大志，張海軍

(金川集團(tuán)有限公司， 甘肅金昌市 737100)

降低膏體料漿沿程阻力損失的試驗(yàn)研究*

武拴軍，辜大志，張海軍

(金川集團(tuán)有限公司， 甘肅金昌市 737100)

膏體充填系統(tǒng)沿程阻力損失大，嚴(yán)重影響膏體系統(tǒng)的正常運(yùn)行，制約著膏體充填技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。結(jié)合金川鎳礦實(shí)際，在膏體料漿中添加減水劑對此進(jìn)行了研究。研究表明，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJ－NF型泵送減水劑，能夠降低泵的工作壓力，提高膏體料漿的流動性，提高充填體的各齡期強(qiáng)度，有利于改善礦山在高強(qiáng)度采礦條件下的安全生產(chǎn)環(huán)境。

膏體充填;阻力損失;減水劑;料漿流動性;齡期強(qiáng)度

從世界范圍及長遠(yuǎn)發(fā)展來看，膏體充填工藝技術(shù)是充填采礦技術(shù)發(fā)展的主力方向。然而，膏體泵送充填系統(tǒng)從地表通過充填小井、充填鉆孔、主充填道到采場完成充填作業(yè)，整套管路系統(tǒng)拐彎多、總輸送距離大，造成管路系統(tǒng)的沿程阻力損失很大，導(dǎo)致膏體充填泵的工作壓力增大，進(jìn)而造成管路爆裂、接頭泄漏等，嚴(yán)重影響著膏體充填系統(tǒng)的正常運(yùn)行。金川鎳礦是我國膏體充填技術(shù)成功運(yùn)用者，對此進(jìn)行了研究，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJNF型泵送減水劑，能夠降低泵的工作壓力、提高膏體料漿的流動性、提高充填體的各齡期強(qiáng)度，有利于改善礦山在高強(qiáng)度采礦條件下的安全生產(chǎn)環(huán)境，有利于促進(jìn)膏體充填系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和向深部開采系統(tǒng)的延伸，解決了制約我國膏體充填技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

1 試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)原材料選用實(shí)際生產(chǎn)中使用的全尾砂、－3 mm棒磨砂、粉煤灰和P·O32.5普通硅酸鹽水泥，減水劑選用JKJ－NF型泵送減水劑，各材料的主要理化指標(biāo)分別見表1、表2。

表1 試驗(yàn)材料的主要化學(xué)成分

表2 試驗(yàn)材料的物料性質(zhì)

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)金川鎳礦的生產(chǎn)實(shí)踐，目前膏體充填系統(tǒng)要求的砂漿重量濃度為78% ～80%，根據(jù)本次試驗(yàn)?zāi)康?，主要考慮JKJ－NF型泵送減水劑的添加量對泵壓及充填質(zhì)量的影響，其中棒磨砂∶尾砂=1∶1～3∶2，水泥耗量300 kg/m3，粉煤灰添加量100～150 kg/m3，料漿流量80～100 m3/h，JKJ－NF 型泵送減水劑添加量1% ～1.5%，分別制樣后測試3，7，28 d養(yǎng)護(hù)齡期下抗壓強(qiáng)度及坍落度。

試驗(yàn)采用電子秤、托盤天平、量筒等計(jì)量設(shè)備計(jì)量，泵送減水劑為液體狀，在金川鎳礦二礦區(qū)膏體充填泵站的二樓攪拌槽上方設(shè)立一個(gè)3000 mm×3000 mm×1500 mm的鐵制容器，將泵送減水劑灌入，然后用電動流量泵計(jì)量進(jìn)行定量添加。在泵送車間現(xiàn)場實(shí)測泵的工作壓力，添加前后在攪拌槽的尾端取樣料漿，然后在SBY－40型恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱按溫度28℃、濕度80% ±5的條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，最后，采用NYL－300型壓力試驗(yàn)機(jī)測試不同齡期的單軸抗壓強(qiáng)度，獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 膏體充填料強(qiáng)度對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為充分研究泵送減水劑的使用效果，對表3實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并獲得圖1、圖2和圖3的折線。

圖1 添加減水劑前后膏體充填泵的工作壓力對比

圖2 添加減水劑前后充填體抗壓強(qiáng)度對比

圖3 添加減水劑前后料漿坍落度對比

從圖1可以看出，添加JKJ－NF型泵送減水劑后，泵的工作壓力從130～120 bar下降到120～110 bar，說明添加泵送減水劑后，降低了管路的沿程阻力損失，能夠減輕泵的工作負(fù)荷，從而增強(qiáng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

從圖2可以看出，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJ－NF高效泵送減水劑后，不但沒有降低膏體料漿的各齡期強(qiáng)度，相反，較大幅度地提高了充填體的各齡期抗壓強(qiáng)度，說明該種泵送減水劑對充填體強(qiáng)度的提高有促進(jìn)作用。

從圖3可以看出，添加泵送減水劑后，膏體料漿的坍落度增大10%左右，說明泵送劑能夠改善膏體料漿的流動性，有利于膏體料漿的遠(yuǎn)距離輸送。

4 結(jié)束語

研究結(jié)果表明，在膏體料漿中添加1% ～1.5%的JKJ－NF型泵送減水劑后，降低了膏體料漿管路的沿程阻力損失，可以降低泵的工作壓力，提高了膏體料漿的流動性，且能夠提高充填體的各齡期強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度，有利于改善礦山在高強(qiáng)度采礦條件下的安全生產(chǎn)環(huán)境，降低回采過程中的礦石貧化損失率，從而加快礦山的采充循環(huán)速度，此外，增強(qiáng)了膏體料漿的穩(wěn)定性、和易性和可泵性。

[1] 劉同友.充填采礦技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2001.

[2] 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院，金川有色金屬公司.膏體充填新技術(shù)的研究與工業(yè)化[R].金昌:金川有色金屬公司，1999.

[3] 長沙礦冶研究院，金川有色金屬公司.粉煤灰在金川公司二礦區(qū)西部充填中的應(yīng)用研究[R].金昌:金川有色金屬公司，1997.

[4] 張海軍，趙永賢，李 英.粉煤灰替代部分水泥的膏體充填技術(shù)[J].有色金屬:礦山部分，2009，(3):1 －2，18.

[5] 張卓成，張海軍，沈兆奎，等.充填質(zhì)量影響因素的正交試驗(yàn)分析[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2009，29(1):9 －11.

[6] 王正輝，高 謙.膠結(jié)充填采礦法充填作用機(jī)理與穩(wěn)定性研究[J].金屬礦山，2003，328(10):18 －20.

[7] 高 直，張海軍.影響中深部充填質(zhì)量的因素探討及對策[J].銅業(yè)工程，2009，(4):11 －14.

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目(編號:2008bab32b01).

2011－04－22)

武拴軍(1969－)，男，甘肅靜寧人，高級工程師，從事礦山地質(zhì)工作研究及資源高效開采管理工作。