我国国民经济的高速发展,对矿物资源的需求与日俱增。随着矿产资源的日趋减少,使得人们不得不面临品位低、采矿技术条件差等难采资源的开发和利用。不仅产生大量废弃物,而且还诱发地表沉降与塌陷等地质灾害。 全尾砂充填采矿法不仅将选矿尾砂进行采空区回填,避免尾矿库占地以及对环境污染和溃坝灾害,而且能够有效控制地表下沉和围岩崩落,同时还提高采矿回收率,降低矿石贫化率,是具有广阔前景的采矿方法。 目前大多数充填矿山均采用水泥作为胶结材料。由于水泥作为胶结材料的全尾砂充填体不仅强度低,而且粘度大,成本高,从而给贫铁矿的充填法开采带来严峻问题。研究开发高强度、低成本的新型充填胶结材料替代水泥,是开展大型贫铁矿床安全高效开采的重要途径。 本文针对石人沟铁矿全尾砂的物化特性,研究开发适用于石人沟铁矿全尾砂充填料的新型充填胶结材料。新型充填胶结材料由水淬渣、石灰、石膏等构成,通过一些列试验获得了新型充填胶结材料的最优配方,将最优配方与水泥做对比分析,证明新型胶结材料的性能优于水泥,并且通过中试试验验证新型胶结材料的稳定性与可靠性。 为了将开发的新型胶结材料应用于石人沟铁矿,在室内和中试试验的基础上,开展了现场充填体强度和充填料浆流变特性试验研究。现场充填试验结果显示,与目前使用的32.5水泥相比,新型充填胶结材料更能够实现高浓度和低胶砂比条件下充填,从而降低了充填采矿成本,提高采矿经济效益。