ＳｅｒｉａｌＮｏ．６２１Ｊａｎｕａｒｙ２０２１
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总第６２１期
２０２１年１月第１期
河北省科技厅重大成果转化研究专项（编号：１９０７３８１８Ｚ）。
涂光富（１９８５—），男，工程师，０５４１００河北省邢台市。
涂光富１ 杨晓炳２ 任建辉１ 高 谦２ 陈彦亭１
（１．河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司；２．北京科技大学土木与资源工程学院）
摘 要 为了降低充填采矿成本，针对中关铁矿超细全尾砂充填料，利用中关地区固废资源，开展
了固结粉充填胶凝材料试验研究。首先开展了盐基和碱基固结粉激发剂配比试验，由此确定碱和盐激发剂的合理配比范围；然后，针对盐基和碱基激发剂合理范围，开展固结粉胶凝材料胶结体强度正交试验。根据正交试验的极差分析、回归分析以及对胶凝材料特性要求，最终确定了固结粉优化配比为碱激发剂１
０％，盐激发剂１５％。由此确定固结粉胶凝材料激发剂与矿渣微粉配比为１∶３；最后，根据固结粉优化配比制备胶凝材料，分别采用１∶４和１∶８的胶砂比，进行全尾砂固结粉胶结体强度验证试验。结果表明，胶砂比１∶４全尾砂胶结体２８ｄ强度大于２．５ＭＰａ，满足中关铁矿一步采场对充填体强度要求；１∶８胶砂比全尾砂胶结体强度大于１．５ＭＰａ，可以用于嗣后充填二步回采矿柱的采场充填胶凝材料。
关键词 超细全尾砂 固结粉胶凝材料 优化配方 验证试验ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２１．０１．０１０
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＣｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓＦｉｌｌｅｄｗｉｔｈＵｌｔｒａｆｉｎｅＣｏｍｐｌｅｔｅＴａｉｌｉｎｇｓ
ＣｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎＰｏｗｄｅｒｉｎＺｈｏｎｇｇｕａｎＩｒｏｎＭｉｎｅ
ＴＵＧｕａｎｇｆｕ１ ＹＡＮＧＸｉａｏｂｉｎｇ２ ＲＥＮＪｉａｎｈｕｉ１ ＧＡＯＱｉａｎ２ ＣＨＥＮＹａｎｔｉｎｇ
１
（１．ＳｈａｈｅＺｈｏｎｇｇｕａｎＩｒｏｎＭｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＨｅｂｅｉＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅ
ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｆｉｌｌｉｎｇｃｅｍｅｎｔｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｃｅｍｅｎｔｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎＺｈｏｎｇｇｕａｎＩｒｏｎＭｉｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｏｌｉｄｗａｓｔｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＺｈｏｎｇｇｕａｎａｒｅａ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｒａｔｉｏｔｅｓｔｏｆｂａｓｅａｎｄｂａｓｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｒａｔｉｏｒａｎｇｅｏｆｂａｓｅａｎｄｓａｌｔ．Ｔｈｅｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｒａｎｇｅｏ
ｆｓａｌｔｂａｓｅａｎｄｂａｓｅａｃｔｉｖａｔｏｒ，ｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔｏｆｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｂｏｄｙｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｒａｔｉｏｏｆｃｏｎｓｏｌｉ ｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌｙｒａｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：１０％ａｌｋａｌｉｅｘｃｉｔｅｒ，１５％ｓａｌｔｅｘｃｉｔｅｒ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆａｃｔｉｖａｔｉｎｇａｇｅｎｔｔｏｓｌａｇｐｏｗｄｅｒｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ１∶３．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｒａｔｉｏｏｆｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒ，ｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｅ ｐａｒｅｄ，ａｎｄ１∶４ａｎｄ１∶８ｒａｔｉｏｏｆｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｓａｎｄｗｅｒｅｕｓｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｖｅｒｉｆｉｃａ ｔｉｏｎｔｅｓｔｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｂｏｄｙｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｔａｉｌｉｎｇｓｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｔａｉｌｉｎｇｓｃｅｍｅｎｔｂｏｄｙｗｉｔｈｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｒｕｂｂｅｒｓａｎｄｔｏ１∶４ｆｏｒ２８ｄｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ２．５ＭＰａ，ｗｈｉｃ
ｈｆｕｌｌｙｍｅｅｔｓｔｈｅｂａｃｋｆｉｌｌｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｏｎｅ ｓｔｅｐｓｔｏｐｅｉｎＺｈｏｎｇｇｕａｎＩｒｏｎＭｉｎｅ．Ｔｈｅｃｅ ｍｅｎｔｉｎｇｂｏｄｙｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅ１∶８ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓａｎｄｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｔａｉｌｉｎｇｓｉｓａｌｓｏｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１．５ＭＰａ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｓｔｏｐｅｆｉｌｌｉｎｇｃｅｍｅｎｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｔｗｏ ｓｔｅｐｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｏｒｅｐｉｌｌａｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｕｌｔｒａｆｉｎｅｔｏｔａｌｔａｉｌｉｎｇｓ，ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｐｏｗｄｅｒｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌ，ｏｐｔｉｍｕｍｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ，ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｓｔ
充填胶凝材料是充填采矿成本的重要组成部分。
利用冶金工业固废开发低成本充填胶凝材料，由此降低充填成本，提高充填采矿经济效益和环保效益，是
充填采矿技术的发展趋势［１ ４］
。近２０ａ来，针对全尾
砂充填法采矿，开展了大量的低成本充填胶凝材料研究，已经开发出新型充填胶凝材料在矿山应用［５ １０］，获得了显著的经济效益和环保效益。近１０多ａ来，开展固结粉新型胶凝材料研究也获得应用［１１ １４］。中关铁矿是河钢矿业在建矿山，采用嗣后充填法开采，生产矿石２６０万ｔ／ａ。设计以胶固粉为胶凝材料，按照矿渣微粉：激发剂为（１∶４）～（１∶６）配比制备。利用充填站的２个料仓，分别将矿渣微粉与激发剂泵入仓中，通过控制系统将矿渣微粉和激发剂放入搅拌桶进行搅拌。中关铁矿属于大水矿山，地下水大，矿岩泥化严重，采场稳定性较差，设计胶结充填体２８ｄ强度≥２．５ＭＰａ（７ｄ强度不要求，但需要试验结果）。矿山全尾砂２００目以上细泥≥７５％，属于超细全尾砂。导致胶结充填体强度低而加大胶凝材料用量。由当地采购的矿渣微粉出厂价达到３３０元／ｔ，激发剂从外地采购，用粉体罐车运到矿山。激发剂＋运费成本将达到６００～６３０元／ｔ。按照（１∶６）～（１∶４）激发剂与矿渣微粉配合比计算，胶固粉成本将高达３５０～４００元／ｔ。随着我国对环保严格管理以及钢铁企业和水泥产业降能限产，导致矿渣资源短缺和资源供不应求，胶固粉成本还将呈现增长趋势。为了降低中关铁矿充填胶凝材料成本，针对中关铁矿超细全尾砂，本项目利用矿山可利用固废资源，开展了低成本和高强度的固结粉充填胶凝材料试验研究。
１ 固结粉试验设备与试验材料
针对中关铁矿超细全尾砂充填料，利用脱硫石膏和熟料作为复合激发剂，在分别开展盐基和碱基激发
剂试验的基础上，进行复合激发剂的固结粉胶凝材料研究，由此获得具有水硬性新型胶凝材料。１．１ 试验设备与试验方法
试验采用的设备由ＵＪＺ １５型立式水泥胶砂搅拌机、ＺＴ ９６型水泥胶砂试体成型振实台、７．０７ｃｍ×７．０７ｃｍ×７．０７ｃｍ三联塑料试模模具以及与塑料模具配合使用的ＯＴＳ ５５０空气压缩机，用于充填试块脱模。试块在ＹＨ ４０Ｂ型标准恒温恒湿养护箱养护。根据ＧＢ１７７—８５《水泥胶砂强度检验方法》，设定养护温度为（２０±１℃），湿度在９０％以上。试块养护时间达到设计龄期，采用ＹＡＷ ２０００型伺服压力试验机，进行试块抗压强度测试，由此获得胶结体试块的强度指标。
１．２ 固结粉试验材料
（１）矿渣微粉。从邯钢公司取矿渣烘干后，在室内采用小型球磨机进行粉磨形成微粉，并取样进行粒径级配分析。图１（ａ）为矿渣微粉粒径分布曲线（ｄ为粒径，μｍ），由此得到矿渣微粉＋３２５目细颗粒含量为５．２７％。
（２）盐激发剂。选择电厂湿法脱硫石膏作为盐激发剂。脱硫石膏取自中关地区电厂。对脱硫石膏取样烘干研磨后进行粒径级配分析。图１（ｂ）为脱硫石膏粒径级配分布曲线，由此得到粉体＋３２５目细颗粒含量为５ ２２％。
（３）碱激发剂。选择熟料作为碱激发剂。将水泥熟料粉磨后测得粒径级配分布曲线如图１（ｃ）所示，由此得到碱激发剂＋３２５目细颗粒含量为３ ６４％。
（４）选矿全尾砂。从中关铁矿选矿厂取全尾砂浆进行沉降、浓密和烘干，进行全尾砂粒径级配分析。图１（ｄ）为全尾砂粒径级配分布曲线。由此可知，其全尾砂＋２００目细颗粒含量达到７８ ３７％
。
图１ 固结粉胶凝材料试验物料粒径级配分布
总第６２１期现代矿业２０２１年１月第１期
２ 固结粉胶凝材料配比试验
２．１ 盐基固结粉配比正交试验
以脱硫石膏为主激发剂，以熟料为辅助激发剂，并添加少量芒硝作为早强剂，首先开展盐基固结粉胶凝材料配比正交试验。试验料胶砂比为１∶４，料浆浓度６４％。表１为盐基固结粉胶凝材料胶结体强度的试验结果。图２显示了胶结体强度与碱和盐激发剂配比的关系。由此可见，碱激发剂掺量为４％时，胶结体７ｄ和２８ｄ强度达到最优。随着盐激发剂配比增加，胶结体７ｄ强度随之增加而２８ｄ强度随着盐激发剂增加而降低。但当盐激发剂添加量达到１２％后７ｄ强度趋于稳定。由此可以获得盐基固结粉胶凝材料的优化配比为水泥熟料４％、脱硫石膏９％和芒硝早强剂０ ５％。
表１ 盐基固结粉胶凝材料胶结体强度正交试验结果
编号
熟料
／％
脱硫石膏
／％
芒硝
／％
矿渣微粉
／％
抗压强度／ＭＰａ
７ｄ２８ｄＡ１３９０８８１．０９２．０１Ａ２３１１０．５８５．５１．４３１．９５Ａ３３１３１．０８３１．０２１．８３Ａ４４９０．５８６．５１．２２２．５２Ａ５４１１１．０８４１．２３１．９７Ａ６４１３０８３１．５５１．８５Ａ７５９１．０８５０．９９１．６５Ａ８５１１０８４１．１６２．０３Ａ９５１３０．５８１．５１．２３１．８
９
图２ 盐基固结粉胶结体平均强度与激发剂配比的关系
２．２ 碱基固结粉配比正交试验
以熟料为主激发剂，以脱硫石膏为辅助激发剂，
并添加少量芒硝作为早强剂，首先开展碱基固结粉胶
凝材料配比正交试验。试验料胶砂比为１∶４，料浆浓
度６４％。表２为碱基固结粉胶凝材料胶结体强度的
试验结果。图３显示了胶结体强度与碱和盐激发剂
配比的关系。由此可见，当碱激发剂掺量为９％时，
胶结体７ｄ和２８ｄ强度达到最低。但随着盐激发剂
增加，胶结体７ｄ强度随之提高而２８ｄ强度总体上随
甲亢平片之降低。由此获得碱基固结粉胶凝材料的优化配比
为水泥熟料１０％、脱硫石膏３％、早强剂芒硝０％。
表２ 碱基固结粉胶凝材料胶结体强度正交试验结果
编号
熟料
／％
脱硫石膏
／％
医院阻尼器
芒硝
／％
矿渣微粉
／％
抗压强度／ＭＰａ
７ｄ２８ｄ
Ｂ１８２０９０１．２３２．４５
Ｂ２８３０．５８８．５１．２７２．４８
Ｂ３８４１．０８７１．４３２．３１
Ｂ４９２０．５８８．５１．２１２．３９
Ｂ５９３１．０８７１．１９２．２５
Ｂ６９４０８７１．３３２．４０
Ｂ７１０２１．０８７１．４０２．３３
Ｂ８１０３０８７１．４１２．６６
Ｂ９１０４０．５８５．５１．３３２．３
７
图３ 碱基固结粉胶结体平均强度与激发剂配比的关系
２．３ 复合激发固结粉配比正交试验
根据盐基和碱基两种固结粉胶凝材料优化配方，
确定复合激发固结粉胶凝材料试验范围：碱激发剂
６％～１０％、盐激发剂７％～１５％、矿渣微粉７５％～
８７％。采用胶砂比１∶４，料浆浓度６６％进行胶结体强
度试验，结果见表３，由此获得以下结论。
（１）固结粉胶凝材料配比正交试验中Ｃ１６组的
充填体７ｄ达到１ ６８ＭＰａ，２８ｄ强度２ ８２ＭＰａ≥ 涂光富 杨晓炳等：中关铁矿超细全尾砂固结粉充填胶凝材料试验研究 ２０２１年１月第１期
表３ 复合激发固结粉胶凝材料配方胶结体强度正交试验结果
编号碱激发剂
／％
盐激发剂
／％
都市艳情矿渣渣粉
／％
抗压强度／ＭＰａ
７ｄ２８ｄ
Ｃ１６７８７０．４２２．２８
Ｃ２６８８６０．３６２．２７
Ｃ３６９８５０．５０２．１３
Ｃ４７７８６０．４２２．４６
Ｃ５７８８５０．５７２．４３
Ｃ６７９８４０．６３２．４９
Ｃ７８７８５０．７１２．３０
Ｃ８８８８４０．８７２．６０
Ｃ９８９８３０．９３２．５５
Ｃ１０９９８２１．０５２．３０
Ｃ１１９１１８０１．２５２．３６
Ｃ１２９１３７８１．４０２．７９
Ｃ１３９１５７６１．４４２．３７
Ｃ１４１０９８１１．１９２．６１
Ｃ１５１０１１７９１．３４２．６３
Ｃ１６１０１３７７１．６８２．８２
Ｃ１７１０１５７５１．６５２．２８
２ ５ＭＰａ，其固结粉最优配方：碱激发剂１０％、盐激发剂１３％和矿渣微粉７７％。
（２）固结粉胶凝材料配比正交试验Ｃ１２和Ｃ１５共２组胶结充填体７ｄ和２８ｄ强度较高，其固结粉优化配方：碱激发剂９％～１０％、盐激发剂１１％～１３％。
（３）针对固结粉胶凝材料配方正交试验的极差分析结果表明，固结粉胶结体７ｄ强度优化配方：碱激发剂１０％、盐激发剂１５％；胶结体２８ｄ强度优化配方：碱激发剂１０％、盐激发剂１３％。
焦磷酸钠（４）采用回归分析对固结粉胶凝材料配比试验数据进行回归分析，由此获得胶结充填体７ｄ强度的固结粉激发剂优化配方为碱激发剂１０％、盐激发剂１５％；２８ｄ强度优化配方为碱激发剂１０％、盐激发剂１２％，２８ｄ强度达到２ ６４ＭＰａ≥２ ５ＭＰａ。
３ 固结粉胶凝材料验证试验
３．１ 验证试验材料与固结粉配方
验证试验采用邯郸市金隅太行建材公司矿渣微粉，＋３２５目细颗粒为０；碱性激发剂为熟料，＋３２５目细颗粒为４ ５％；盐性激发剂取自中关地区电厂，＋３２５目细颗粒为７ ５％；中关铁矿全尾砂＋２００目细颗粒占７５ １５％。根据固结粉优化配方激发剂２５％（１０％碱激发剂＋１５％盐激发剂）、矿渣微粉７５％，激发剂∶矿渣微粉＝１∶３。按照固结粉配比制备胶凝材料，进行全尾砂胶结体强度验证试验。
３．２ 验证试验方案与试验结果
验证试验的２种胶砂比分别为１∶４和１∶８，采用料浆浓度６６％进行固结粉胶结体强度验证试验。验证试验结果见表４，由此获得以下结论。
表４ 固结粉胶凝材料胶结体强度验证试验结果编号
胶砂
比
碱激
发剂
／％
盐激
发剂
／％
矿渣
微粉
／％
抗压强度
／ＭＰａ
７ｄ２８ｄ
材料
成本
／（元／ｔ）Ｚ１１∶４９１３７８３．４６４．３６２４２
Ｚ２１∶４９１５７６３．６６５．８１２３９
Ｚ３１∶４９１７７４３．７２５．４７２３５
Ｚ４１∶４１１１３７６３．００４．４４２４６
Ｚ５１∶４１１１５７４３．２７４．１７２４３
Ｚ６１∶４１１１７７２３．７７５．２１２４０
优化配方１０１５７５３．２８４．９１２４１
４２．５普通
硅酸盐
水泥
１．０３１．６２４５０
Ｙ１
Ｙ２
Ｙ３
Ｙ４
Ｙ５
Ｙ６
１∶８
１０１３７７１．１２１．８８２４４
１０１３７７０．８９１．５６２４４
１０１３７７０．７３１．１５２４４
１０１５７５１．１０１．５２２４１
１２１３７５０．９８１．５６２４８
１２１５７３０．９４１．５９２４５
（１）胶砂比１∶４固结粉胶结充填体７ｄ和２８ｄ强度分别达到３ ４８ＭＰａ和４ ９１ＭＰａ，均≥２ ５ＭＰａ。
（２）胶砂比１∶８固结粉胶结充填体７ｄ和２８ｄ强度分别达到１ １０ＭＰａ和１ ５２ＭＰａ，满足二步充填体强度。
（３）胶砂比１∶４的４２ ５＃普通硅酸盐水泥胶结充填体７ｄ和２８ｄ强度分别为１ ０３ＭＰａ和１ ６２ＭＰａ；其２８ｄ强度仅为固结粉胶结体强度的１／３。
（４）胶砂比１∶８的固结粉胶结体２８ｄ强度和胶砂比１∶４水泥胶结体２８ｄ强度分别为１ ５２ＭＰａ和１ ６２ＭＰａ。１∶８胶砂比固结粉与１∶４胶砂比水泥胶结体２８ｄ强度接近。由此可见，１ｔ固结粉可相当于２ｔ４２ ５＃水泥胶凝材料。
（５）固结粉胶凝材料成本为２４１元／ｔ，普通硅酸盐水泥成本为４５０元／ｔ。可见，固结粉胶凝材料成本仅为４２ ５＃水泥成本的１／２左右。
４ 结 论
针对中关铁矿超细全尾砂充填骨料，利用中关地区固废资源，开展固结粉胶凝材料试验。首先开展盐基和碱基固结粉配比试验，确激发剂配比范围；然后在此范围内，开展固结粉胶凝材料配比试验，由此确定固结粉胶凝材料优化配比是碱激发１０％，盐激发剂１５％，矿渣微粉７５％。固结粉优化配比为激发剂与矿渣微粉之比为１∶３。利用固结粉优化配比制备胶凝材料，分别进行２种胶砂比１∶４和１∶８的固结粉胶凝材料验证试验。结果表明，胶砂比（下转第４７页）
1100.la总第６２１期现代矿业２０２１年１月第１期
压支柱采用交叉布置形式，顶梁使用液压支柱配套钢
梁，单根顶梁长１．２ｍ，顶梁之间采用铰连接［５］
。在采场爆破前，采用废弃皮带和稻草帘子等对邻近的液压支柱适当保护，以防止因爆破飞石、电耙运行中的撞击等造成液压支柱卸压，降低支护强度。３．３．４．２ 回收支柱及放顶
当回采工作面推进到规定的悬顶距时，一般２～
３条条带后，
此时控顶距达到４～６ｍ，暂时停止回采，进行放顶及回收液压支柱。在放顶区内回收支柱，采用安装在切割巷道电耙硐室内的回柱绞车回收支柱，绞车功率为１５～２０ｋＷ，钢绳直径为２０～３０ｍｍ，平均牵引速度为８～１０ｍｍ／ｓ。回柱顺序是沿倾斜方向自上而下，沿走向方向先远后近。放顶区回柱后，顶板以切顶支柱为界自然冒落，如顶板不能及时自然冒
落，则应预先在切顶支柱外０
．５ｍ处逆推进方向打一排倾角约为６０°的炮孔，孔深１．８～２ｍ，装药爆破，强
今年疫情发展趋势制崩落顶板［６］
。３．４ 应用效果
每次保证采场内有２排液压支柱支撑顶板，在放顶区内直接对液压支柱进行回收后，让其自然冒落。液压支柱的支护强度平均可以达到１５ＭＰａ，液压支护对顶板提供了足够的支撑力，防止顶板发生沉降、
垮落。采场平均生产能力达到８
０～９０ｔ／ｄ，损失率为９．２％，贫化率为７．８％，现场应用效果较好。现场实
施见图５
。４ 结 论
（１）通过对初选的３种技术方案进行综合对比分析，确定采用液压支柱护顶壁式崩落法对缓倾斜破
碎薄矿脉进行开采。
图５ 液压支柱护顶现场
（２）通过对液压支柱护顶壁式崩落法进行回采
试验，液压支柱对顶板的支撑强度可达１５ＭＰａ，安全
有效支撑采场顶板，采场平均生产能力达到８
０～９０ｔ／ｄ，损失率为９．２％，贫化率为７．８％。
（３）通过采用液压支柱护顶壁式崩落法对１３４０ｍ中段７６９ Ⅲ采场缓倾斜破碎薄矿体进行回采，
提高了采场生产能力，降低了采矿综合成本，保证了工人作业安全。
参 考 文 献
［１］ 王来军，薛田喜，陈涛，等．缓倾斜薄矿体采矿方法的研究［Ｊ］．
黄金科学技术，２００３（３）：４４ ４７．
［２］ 王幼珠，叶义成，吕垒，等．缓薄矿体采矿方法及其工艺现状及
发展［
Ｊ］．化工矿物与加工，２００９，３８（５）：３２ ３５．［３］ 吴广宇．单体液压支柱在会泽铅锌矿的应用研究［Ｄ］．长沙：中
南大学，
２０１１．［４］ 王贻明，姚高辉，夏红春，等．缓倾斜破碎薄矿体采矿方法选择
与采场参数优化［
Ｊ］．现代矿业，２０１０，２６（５）：１５ １７，３４．［５］ 曹野．浅谈铝土矿应用液压支架护顶壁式崩落采矿法［Ｊ］．内蒙
古煤炭经济，２０１５（２）：１６２，１７１．
［６］ 阳雨平，吴爱祥，陈昌民，等．在长壁式崩落法中用液压支柱护
顶回采水平矿柱［Ｊ］．冶金矿山设计与建设，２００２（４）：１ ４，１３．
（收稿日期２０２０ ０６ １２櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）
（上接第４２页）为１∶４固结粉满足中关铁矿嗣后充填法采矿一步采场高强度要求（２８ｄ强度≥２．５ＭＰａ），胶砂比为１∶８胶结体强度满足回采矿柱二步采场低强度要求。与４２．５＃
水泥比较，其胶结体强度提高１倍，而胶凝材料成本仅为水泥胶凝材料成本的１／２。
参 考 文 献
［１］ 吴爱祥，姜关照，王贻明．矿山新型充填胶凝材料概述与发展趋
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［１３］ 肖柏林，杨志强，陈得信．固结粉充填胶凝材料粉体细度对充填
体强度影响［Ｊ］．中国科学（技术科学），２０１９，４９（４）：４０２ ４１０．［１４］ 梁峰，杨晓炳，边振辉，等．低成本绿充填胶凝材料试验研究
［Ｊ］．矿业研究与开发，２０１９，３９（１０）：１６ ２１．
（收稿日期２０２０ １０ ２６）
范顺刚 姜永恒等：
某金矿缓倾斜破碎薄矿体采矿方法优选及应用 ２０２１年１月第１期
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