張旭飛

一、研發(fā)背景

焦家分礦為焦家金礦的主礦區(qū)，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)尾砂片落、充填體離析分層等現(xiàn)象，就其原因，主要是因為充填體強度未能完全滿足生產(chǎn)需求。因此，現(xiàn)階段展開充填體強度影響因素的實驗研究顯得尤為重要。

本項目主要探究尾砂級配和充填濃度對金屬礦山膠結(jié)充填體強度的影響，以此對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確有效分析，揭露出現(xiàn)有系統(tǒng)存在的不足及瓶頸，并結(jié)合實驗結(jié)果及時進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以此達(dá)到最佳運行狀態(tài)。

二、研究內(nèi)容

（一）關(guān)于影響充填體強度因素的實驗

1、尾砂級配對充填體強度的影響實驗

本實驗選取最優(yōu)尾砂級配來展開。

（1）通過對選廠尾砂進(jìn)行多次篩分，全尾砂平均粒級分布為：+100目占比27.1%、+200-100目占比20.8%、+400-200目占比20.3%、-400目占比31.8%。

（2）利用篩分出的各粒級干砂，合理組合級配，為后續(xù)充填體強度實驗做準(zhǔn)備。根據(jù)經(jīng)驗，充填體中-400目（37μm以下）含量在10%-20%之間效果最佳。因此，設(shè)定-400目尾砂含量為15%，其余粒級分布進(jìn)行合理組合，見表1。

（3）根據(jù)表1中10組尾砂級配，分別制備灰砂比1：4、1：10、1：20充填體，當(dāng)充填體滿3天、7天、14天齡期后，分別進(jìn)行單軸抗壓強度實驗。

（4）在Smart Test測試軟件中新建任務(wù)，將充填體試塊放到萬能試驗機指定區(qū)域，調(diào)整好壓板位置和速度，發(fā)送指令進(jìn)行實驗。實驗結(jié)束，將數(shù)據(jù)整理歸檔，做好對比分析。

以上為實驗期間充填體試塊的制備、強度測試及部分組別實驗報告。最終實驗結(jié)果如表2所示，充填體強度單位為MPA。

經(jīng)過實驗確認(rèn)，適用于焦家分礦的尾砂級配為：+100目占比30±2%、+200-100目占比30±2%、+400-200目占比25±2%、-400目占比15±2%，將在后續(xù)進(jìn)行尾砂級配優(yōu)化。

2、充填濃度對充填體強度的影響實驗

本實驗選取實驗1最終的級配尾砂作為骨料，配制60%、65%、70%濃度的充填體試塊，充填體強度結(jié)果見表3，充填體強度單位為MPA。

分析表3后，我們得出以下結(jié)論：

①充填濃度影響充填體的質(zhì)量，濃度越高，充填體質(zhì)量越好。

②當(dāng)充填料漿濃度在65%左右時，充填接頂完畢后，若在1天之內(nèi)拆板墻，接頂部分的充填體無法自立。若在短期內(nèi)拆除板墻進(jìn)行采掘作業(yè)，不僅安全無法保障，而且會造成相鄰進(jìn)路采礦貧化率增大，降低經(jīng)濟(jì)效益。

③使用灰砂比1：10且充填濃度60%-65%接頂?shù)牟蓤龌蚧疑氨?：20且充填濃度65%左右接頂?shù)牟蓤觯栝g隔2天以上進(jìn)行板墻拆除及采掘作業(yè)。

（二）結(jié)合實驗結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化

（1）對充填站旋流器組進(jìn)行檢查，取沉砂及溢流進(jìn)行濃度測試及尾砂粒級篩分，結(jié)果顯示3#旋流器組平均沉砂濃度僅為40%，平均溢流濃度卻達(dá)到42%，后續(xù)造漿濃度偏低。結(jié)果顯示溢流尾砂中粗粒級含量較多，旋流器跑粗現(xiàn)象明顯，分級失效。

在排除旋流器進(jìn)料口、沉砂口以及溢流口問題后，對旋流器內(nèi)襯進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)6臺旋流器聚氨酯內(nèi)襯磨損厚度均超過50%，其中3臺磨損厚度近乎100%。經(jīng)工作人員緊張更換和調(diào)試，試車發(fā)現(xiàn)沉砂呈柱狀或斷續(xù)塊狀排出，可能是沉砂口過小引發(fā)沉砂排料異常。對此，技術(shù)人員決定將沉砂口直徑增大至？44，發(fā)現(xiàn)沉砂呈傘狀噴出，但沉砂夾角大于20%，未能達(dá)到最佳狀態(tài)。繼續(xù)將沉砂口直徑更換為？40，達(dá)到最優(yōu)工作狀態(tài)。

對優(yōu)化后的旋流器沉砂及溢流進(jìn)行濃度和粒級篩析測試。結(jié)果顯示，平均沉砂濃度達(dá)到65%，平均溢流濃度為25%，符合生產(chǎn)要求，但尾砂級配未達(dá)到實驗要求。嘗試關(guān)閉1臺旋流器，進(jìn)料壓力增大至0.06MPA，測試尾砂級配，仍未達(dá)到要求。在確保足夠的尾砂處理量的情況下，嘗試關(guān)閉2臺旋流器，成功達(dá)到實驗1要求的尾砂級配。

（2）①根據(jù)實驗2的結(jié)果，當(dāng)充填接頂處濃度較低（60%-65%），板墻拆除及采掘作業(yè)需在充填完畢2-3天以后進(jìn)行，否則頂部充填體極易崩落。

②充填體實驗強度數(shù)據(jù)均建立檔案，對測試數(shù)據(jù)不合格的試塊所屬采場應(yīng)尤為關(guān)注，未雨綢繆。

三、效益分析

通過開展本項目，針對尾砂級配和充填濃度對充填體強度的影響進(jìn)行實驗研究，并結(jié)合系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行優(yōu)化，最終的目的是為了提高充填質(zhì)量，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。