浅析高峰锡矿全尾砂充填料浆流动性能

王　旭，张融江，闻奎武，彭　亮

(1.长沙矿山研究院有限责任公司，　湖南 长沙　410012； 2.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙　410012； 3.江西铜业(集团)公司永平铜矿,　江西 上饶市　334506；4.中国华冶科工集团，　北京　100176)



浅析高峰锡矿全尾砂充填料浆流动性能

王旭1,2，张融江3，闻奎武4，彭亮1,2

(1.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙410012； 2.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙410012； 3.江西铜业(集团)公司永平铜矿,江西 上饶市334506；4.中国华冶科工集团，北京100176)

高峰锡矿采用全尾砂充填采空区，为了研究全尾砂料浆的流变性能,采用室内流动性模拟试验研究了80%、78%、76%、74%、72%五种浓度的全尾砂料浆自流输送的状态。试验结果表明，料浆浓度和输送管道内径是决定流变性能的2个核心因素，全尾砂充填料浆在浓度为74%～72%时，不仅能够满管流动，而且充填倍线为3～10，具有较好的流动性。

流动性；全尾砂料浆；模拟实验

广西高峰矿业有限责任公司开采的高峰锡矿[1￣3]为高品位特富多金属矿，采矿方法以上向水平分层充填采矿法为主，充填系统自2000年8月建成并投入使用，先后采用分级尾砂及跳汰砂进行胶结充填，目前开采深度近900 m，为了提高充填质量、控制采场地压[4￣6]及缓解尾矿库库容压力，决定采用全尾砂充填采空区。显然，开展全尾砂料浆流动性研究非常必要[7￣10]，可为井下充填管道设计提供依据。

1　全尾砂粒度测定

将取自高峰锡矿的全尾砂烘干取样，进行激光粒度测试，结果见图1。

图1　全尾砂粒径分布

根据测试结果可以得出，d10=3.68 μm，d50=58.60 μm，d90=304.34 μm，d平均=110.579 μm，全尾砂平均粒径为110.58μm，属中等粒径尾砂，有利于充填体强度增长；-20μm颗粒占全尾砂的29.63%，满足不低于15%的要求，说明高峰锡矿全尾砂级配良好，能够满足充填料输送工艺的要求。

2　全尾砂料浆流动性

全尾砂料浆能否顺利实现管道输送与多个因素有关，包括料浆粒级的组成、料浆浓度、料浆输送量、充填管道直径及材质、充填倍线及管网布置参数等。为了研究确定充填料浆的输送性能指标，为充填管网设计提供理论计算依据，实验室进行了80%、78%、76%、74%、72%五种浓度的全尾砂料浆自流输送试验。试验装置如图2所示，浓度80%～72%的全尾砂料浆自流输送状况见图3(a)～图3(e)。

图2　试验装置

从图3可以大致看出，浓度为80%、78%时，全尾砂料浆浓度具备一定的流动性，但由于浓度偏高，阻力较大，料浆在管道内流动速度慢、且不能满管流动；当浓度76%～72%时，料浆能够满管流动且整体性较好，料浆流速逐渐增加。

图3　不同浓度全尾砂料浆流动状态

3　全尾砂料浆流变参数及充填倍线

表1　不同浓度全尾砂料浆流变参数

表2　不同输送参数下可实现的自流输送倍线

4　小　结

(1) 要实现充填料浆在管道中呈柱塞流或“结构流”并在低流速(1～2 m/s)甚至停止流动的条件下，不产生沉淀离析及堵管，国内外通常要求充填料中-20 μm颗粒含量不低于15%。但根据全尾砂粒级测定结果，砂坪选厂全尾砂中-20 μm含量达到29.63%，超出一般规定要求。-20 μm颗粒含量大使充填料浆保水性更好，料浆不易于产生离析分层等现象，在低流速条件下堵管可能性更小。

(2) 料浆浓度和输送管道内径是决定输送阻力的2个核心因素。从料浆管口流动状态可以看出，浓度76%～72%时，料浆处于满管状态，整体性良好，无分层离析现象；而从表2可以看出，浓度76%时，不同流量和管径条件下，大部分充填倍线小于2，说明料浆流动性较差，处于自流输送的浓度上限；而当浓度降低至72%时，充填倍线在3～10之间，完全能够满足生产需要并留有余量。故综合料浆管口流动状态及计算分析得出，充填料浆浓度为72%～74%时较为合适。

[1]梁活,董仁生.高峰锡矿现状及可持续发展对策[J].南方国土资源,2003(07):24￣25.

[2]邓金灿.高峰公司100号矿体矿床建模与矿山生产动态管理的研究[J].矿产与地质,2002(05):306￣312.

[3]复杂空区群下倾斜中厚难采矿体的开采及空区处理技术研究[J].采矿技术,2015,15(02):8,19.

[4]吉兆宁,宗海祥,刘庆林,等.高峰锡矿井下开采环境研究[J].矿冶,1997(01):16￣20.

[5]黄应盟,赵崇清,孟中华.高峰矿区地表生态环境综合治理[J].采矿技术,2010,10(03):61￣63.

[6]邓金灿.广西高峰矿区地压灾害控制的创新研究与治理[J].矿业研究与开发,2008,28(05):67￣69.

[7]李茂辉，高谦，南世卿.新型胶结材料全尾砂浆流变特性试验分析[J].矿业研究与开发，2013，33(2):15￣17,67.

[8]邓代强.尾砂-戈壁料胶结充填技术研究[J].矿业研究与开发，2014，34(1):16￣17,21.

[9]王劼，杨超，张军，等.膏体充填管道输送阻力损失计算方法[J].金属矿山，2010(12).

[10]蔡增基,龙天渝.流体力学与风机[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[11]许毓海，许新启.高浓度(膏体)充填流变特性及自流输送参数的合理确定[J].矿冶，2004,13(3)：16￣19.

2016￣04￣22)