随着保护生态环境和提高矿石回采率的需要,充填采矿是今后资源开采方法的趋势,而充填胶结材料的研究是其问题的焦点,直接影响矿山充填采矿法的成本。本课题以司家营铁矿为背景,对其选厂排出的超细全尾砂,采用室内实验与理论分析,针对新研发的替代水泥的超细全尾砂新型充填胶凝材料性能进行了系统的研究,主要研究内容如下: 1)开展了全尾砂充填物料的粒径和级配测试、物理力学性质检测和化学成分分析研究,并对该全尾砂进行性能评价与分析,确定司家营全尾砂为超细全尾砂,不是理想的充填骨料,需通过优化胶凝材料来克服。 2) 进行了多组不同灰砂比,不同浓度、不同龄期的胶结材料的强度实验,通过回归分析得出了充填体试块强度值随着灰砂比、质量浓度、养护龄期的增长变化规律,建立超细全尾砂浆充填体强度与胶砂比与料浆浓度等因素之间的关系。 3) 根据司家营矿区采场参数,制订了多种可行充填体的配比参数,并测定推荐配比的充填料浆体重、泌水率、稠度和坍落度等流变性能,通过力学实验分析确定了充填体的强度与浓度。 研究表明,针对司家营铁矿超细全尾砂研制的新型胶凝材料能满足采场的强度要求,而且充填体初凝时间短,早期强度高,有利于加快充填和采矿作业循环;粉煤灰和发泡剂的添加效果不明显。 根据采场的强度要求,考虑简化充填工艺流程和经济技术因素,推荐司家营铁矿自流输送配比参数为: 1)一步采矿房:A料:超细全尾砂=1:6,质量浓度:59%~62%。 2)二步采矿房:A料:超细全尾砂=1:8,质量浓度:59%~62%。