李詩雨 楊強(qiáng)勝 藕明江 毛志遠(yuǎn)3

（1.重慶大學(xué)資源與安全學(xué)院；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

姑山礦露天采場自1954 年開始生產(chǎn)，累計采出礦石超過4 000 萬t。經(jīng)過60 多年的露天開采，礦山形成東西長約1 100 m、南北寬約1 000 m、底部最低標(biāo)高-148 m、13 個臺階、容積約3 150 萬m3的采坑。姑山礦露天轉(zhuǎn)地下開采后，露天坑成為潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，因此，對采坑進(jìn)行回填復(fù)墾顯得尤為重要。

在對該采坑回填復(fù)墾前，需要對露天礦坑進(jìn)行加固與防滲處理，擬采用全尾砂膠結(jié)充填材料對坑底進(jìn)行加固，一方面降低邊坡高度和邊坡角，限制邊坡巖體的移動，提高邊坡的穩(wěn)定性；另一方面，全尾砂膠結(jié)充填材料滲透性較弱，且有一定的承載強(qiáng)度，可起到坑底加固和防滲作用［1］。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對尾砂充填材料進(jìn)行了大量研究，結(jié)果均表明，尾礦濃度、灰砂比、充填體養(yǎng)護(hù)齡期等直接影響尾砂充填體材料的強(qiáng)度以及流動性［2-19］。本研究將揭示姑山礦全尾砂膠結(jié)充填料漿的流動性及充填體強(qiáng)度的變化特征。

1 試驗(yàn)原料與方案

1.1 試驗(yàn)原料

（1）全尾砂為現(xiàn)場所取尾礦漿。

（2）固結(jié)劑為現(xiàn)場用固結(jié)劑。

（3）膠凝材料為現(xiàn)場充填用膠凝材料。

1.2 試驗(yàn)方案

以濃度為50%、52%、54%、56%的全尾砂漿，按灰砂比1∶6、1∶8、1∶10進(jìn)行試驗(yàn)。詳細(xì)配比見表1。

（1）流動性試驗(yàn)。用上口直徑100 mm、下口直徑200 mm、高300 mm 的喇叭狀坍落度桶對不同配比的料漿進(jìn)行流動性試驗(yàn)，同步記錄料漿的坍落度數(shù)據(jù)。

（2）強(qiáng)度試驗(yàn)。檢測不同配比的料漿不同齡期膠結(jié)體的強(qiáng)度。試塊澆筑于70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm 試模中，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)1 d 后脫模，脫模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至各齡期，養(yǎng)護(hù)溫度為20 ℃、濕度為92%以上。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 流動性試驗(yàn)

不同灰砂比（1∶6、1∶8、1∶10）、不同尾礦漿質(zhì)量濃度（50%、52%、54%、56%）的料漿坍落度見圖1，圖中3 條坍落度變化趨勢曲線的擬合方程及相關(guān)系數(shù)見表2。

由圖1 可以看出，在灰砂比一定時，料漿坍落度隨尾礦漿質(zhì)量濃度增大而減小，且隨著尾礦漿質(zhì)量濃度的持續(xù)增大，這一趨勢越來越明顯；尾礦漿質(zhì)量濃度一定時，料漿坍落度隨灰砂比的增大而增大。

由表2 可以看出，灰砂比為1∶6 情況下的料漿坍落度變化趨勢曲線的擬合方程為y=-2.25x2+221x-4 989，相關(guān)系數(shù)達(dá)1；灰砂比為1∶8 情況下的料漿坍落度變化趨勢曲線的擬合方程為y=--2.687 5x2+266.23x-6 163.6，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.997 6；灰砂比為1∶10情況下的料漿坍落度變化趨勢曲線的擬合方程為y=-2.687 5x2+265.73x-6 142.6，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.997 7。

2.2 試塊強(qiáng)度試驗(yàn)

不同灰砂比（1∶6、1∶8、1∶10）、不同尾礦濃度（50%、52%、54%、56%）、不同養(yǎng)護(hù)齡期（3，7，28 d）的試塊抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果見圖2～圖4。

由圖2～圖4可以看出，在養(yǎng)護(hù)齡期及灰砂比一定時，試塊的抗壓強(qiáng)度隨著尾礦濃度的增大而增大；在尾礦濃度及養(yǎng)護(hù)齡期一定時，試塊的抗壓強(qiáng)度隨著灰砂比的增大而增大，且增大的幅度隨著灰砂比的增大呈越來越明顯的趨勢；在尾礦濃度及灰砂比一定時，試塊的抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長明顯增大，養(yǎng)護(hù)齡期28 d 的試塊抗壓強(qiáng)度差不多是養(yǎng)護(hù)齡期3 d的2倍。

3 結(jié)論

（1）姑山礦全尾砂膠結(jié)充填料漿在灰砂比一定時，料漿坍落度隨尾礦漿質(zhì)量濃度增大而減??；尾礦漿質(zhì)量濃度一定時，料漿坍落度隨灰砂比的增大而增大。

（2）灰砂比為1∶6情況下的料漿坍落度變化趨勢曲線的擬合方程為y=-2.25x2+221x-4 989，相關(guān)系數(shù)達(dá)1；灰砂比為1∶8 情況下的料漿坍落度變化趨勢曲線的擬合方程為y=--2.687 5x2+266.23x-6 163.6，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.997 6；灰砂比為1:10 情況下的料漿坍落度變化趨勢曲線的擬合方程為y=-2.687 5x2+265.73x-6 142.6，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.997 7。

（3）一定養(yǎng)護(hù)齡期及灰砂比的試塊，其抗壓強(qiáng)度隨著尾礦濃度的增大而增大；一定尾礦濃度及養(yǎng)護(hù)齡期的試塊，其抗壓強(qiáng)度隨著灰砂比的增大而增大；一定尾礦濃度及灰砂比的試塊，其抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長明顯增大，養(yǎng)護(hù)齡期28 d 的試塊抗壓強(qiáng)度差不多是養(yǎng)護(hù)齡期3 d的2倍。

（4）綜合考慮生產(chǎn)過程中料漿的流動性、充填體的性能指標(biāo)及充填成本，建議實(shí)際充填時控制尾礦濃度為52%～54%，灰砂比為1∶6。