矿产资源在我国经济和社会发展中发挥着极为重要的作用。近些年,随着开采成本的不断升高,加之铁矿石为代表的矿石价格的持续低迷,使金属矿山企业尤其是铁矿企业的生产及生存面临极大考验。因此,研发安全高效开采技术,提高矿山生产效率,降低开采成本成为当务之急。 中关铁矿属于条件复杂的大型铁矿山:矿岩破碎,涌水量大,地表不允许塌陷。为解决中关铁矿开采难题,东北大学课题组在充分调查研究基础上提出了超大规模采场诱导冒落嗣后充填采矿法。该方法是将诱导冒落开采工艺与废石充填工艺相结合的新型采矿方法,能够实现采矿与充填空间的分离,满足了矿山安全生产与提高采场生产能力的要求。新的采矿方法将矿体分条带开采,实行“隔一采一”的方法。矿房采用诱导冒落法开采,待采空区冒落高度发展到上部稳固灰岩层时,集中充填冒落空区、控制冒落不再向上发展。冒落空区的充填废石来自诱导采空区顶板岩石自然冒落或强制崩落的散体,顶板岩石的冒落过程直至冒落散体充满采场内的采空区和上部围岩冒落形成的采空区才停止,冒落散体(充填体)支撑采场两侧边壁不发生大的片落。为保证回采二步相邻矿房时一步矿房充填体不流入二步采场矿石中而被放出,需要在回采二步矿房前将一步矿房充填体进行胶结处理,即充填体冒实后从其上部灌入胶结料浆。矿体回采高度加上顶板岩石冒落高度,整个充填体高度可达100m100米以上,对如此高充填散体堆进行顶部灌浆胶结是一个崭新的课题,既要保证胶结料浆能够均匀流到采场底部,又要保证胶结后的充填体具有自立性,因此灌浆方案的可行性需要论证,本文正是针对此问题开展的可行性基础研究工作。 本文采用物理实验的方法研究了不同孔隙度散体的临界水泥浆流动浓度(粘度)和散体孔隙度与水泥浆浓度(粘度)对水泥浆流动速度的影响,并且通过标准试件强度实验验证了水泥浆作为胶结料浆的可行性。通过以上研究希望能够找到散体孔隙度和水泥浆浓度对其流动速度的影响机理,建立水泥浆流动速度模型。以此指导矿山生产。