耿碧瑶，贺茂坤，张敬，温震江，任海锋
（中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）
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①耿碧瑶，贺茂坤，张敬，温震江，任海锋. 基于露天坑尾砂胶结回填治理的充填料浆配比实验研究[J]. 铜业工程,2024(4):97-104.
②GENG Biyao，HE Maokun，ZHANG Jing，WEN Zhenjiang，REN Haifeng. Experimental study on ratio of filling slurry for open-pit tailings cemented backfill treatment[J]. Copper Engineering, 2024(4):97-104.
doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.04.011
某铜矿利用尾砂回填露天坑，以实现采坑治理和尾矿处置。为了提供露天坑治理方案中充填体配比的依据，通过对充填材料进行研究，得到了该矿全尾砂的粒径分布特征、化学成分及矿物组成，以及两种胶凝材料的胶砂强度；再通过充填料浆配比实验研究，得到两种胶凝材料充填体强度、泌水沉缩特性，以及流动性随灰砂比、养护龄期、料浆浓度的变化规律；分析了90 d龄期充填体强度产生倒缩的原因。虽然水泥的胶砂强度优于胶固粉，但除泌水沉缩特性方面水泥优于胶固粉外，在充填体强度、充填料浆流动性、生产成本方面，胶固粉性能均优于水泥，说明胶固粉更适宜作为该矿充填料浆的胶凝材料。通过现场工业试验验证了灰砂比为1∶4和1∶10，浓度为68%和70%配比的充填料浆应用于露天坑封底工程的可行性，在满足强度的基础上为后续工程适当降低灰砂比提供了依据，也为同类型露天坑回填提供了参考。
目前，中国大部分矿山资源的开采方式已逐渐由露天开采过渡为地下开采。然而，露天开采转地下开采存在诸多安全和环保技术难题：1）露天采坑汇集的大量涌水容易通过各种通道涌入井下，构成淹井风险；2）露天采坑一定程度上破坏了原有的生态环境；3）露天边坡需要长期维护以保持稳定；4）尾矿是矿山采选过程中的必然产物，尾矿排入尾矿库，占用大量土地，既破坏生态环境，又构成巨大的不安全因素等。随着国家对于建设“绿色矿山”政策要求的升级，新建尾矿库难以获批，现存尾矿库也难以突破细粒级尾矿筑高坝的技术难题。因此，传统尾矿处置方式已无法适应矿业发展的政策要求。基于此，国内外相关学者研究了资源回收利用、回填矿山采空区、作为建筑材料原料、制作肥料、围池造田等尾矿处置方式。近年来，这些尾矿处置方式使露天采坑得到了综合治理，也使尾矿实现资源化利用，受到越来越多研究学者的关注。
某露天联合开采铜矿山采用尾砂回填的方式，以实现对露天坑的综合治理和对尾矿的有效利用。而该矿露天坑尾砂胶结固化回填治理能否成功应用的关键因素之一，在于所选择的回填配比参数和质量指标是否合理。本文通过分析尾砂的物化特性着手，对材料选取、料浆配比方案进行初步研究，为矿山露天坑回填治理提供了理论基础。
图1 尾砂的XRD图谱
图2 胶凝材料抗压及抗折强度对比：（a）抗折强度；（b）抗压强度
图3 不同条件下充填体强度变化规律：（a）质量浓度（水泥）；（b）灰砂比（水泥）；（c）养护龄期（水泥）；（d）质量浓度（胶固粉）；（e）灰砂比（胶固粉）；（f）养护龄期（胶固粉）
图5 不同配比条件下料浆的（a）泌水率和（b）沉缩率
图6 不同灰砂比条件下料浆坍落（扩散）度：（a）水泥；（b）胶固粉
图7 不同施工日期灰砂比为（a）1∶4和（b）1∶10（料浆浓度68%和70%）充填体强度分布
1）该矿全尾砂级配较好，但连续性不稳定，缺少粗颗粒，且尾砂中含有对充填体强度起负面作用的S及黏土类矿物；
4）通过工业试验验证，灰砂比为1∶4，料浆浓度为68%和70%均完全满足封底充填治理强度要求；灰砂比为1∶10时，不能完全满足封底回填治理强度要求，但为后续在满足强度的基础上适当降低灰砂比提供了方向，也为其他区域回填提供了参考。
《铜业工程》创刊于1984年，由江西铜业集团有限公司主管主办，是我国铜工业领域全面反映铜产业链技术进步和金属材料科技创新的双月刊。中国工程院外籍院士、加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士徐政和为期刊特约主编。期刊为《有色金属领域高质量科技期刊分级目录（2023）》T3级别，同时被美国《化学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》《中国核心期刊（遴选）数据库》《万方数据库》《维普中文科技期刊数据库》等国内外检索数据库平台收录。本刊主要刊登铜、铅锌、稀有金属、贵金属等有色金属在采选、冶金、加工、环保、分析测试等方面的最新科研成果及应用，以及有色金属领域产业数字化、“双碳”战略推进等研究论文和综述文章。
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