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地下充填采矿法中胶结岩石的实验室表征

迪·库马尔，乌彭德拉·库马尔·辛格，维思瓦纳尚卡尔·普拉萨德·辛格

摘要 回填与控制规范采用改进的地面支撑和地下金属矿山巷道矿柱回收。本文报告一个实验室研究的结果描述了填石的各种力学性能(CRF)配方不同压力水平和水泥含量百分比用于地下充填开采的采矿方法。实验室测试设置程序对岩石抗压和抗弯CRF块样品的测试说明。三维数值模拟的研究也已开展克服因非标准用于弯曲荷载试验试块尺寸和设计实现这一目的的测试设置的限制。基于这些研究，建立了抗压和抗弯CRF属性的具体关系。金属复合材料的弯曲强度也与它的残余强度和弹性模量在弯曲载荷下的杨氏模量相关。弯曲强度、残余弯曲强度和模量的测试结果表明，残余挠曲强度和模量几乎在CRF与水泥含量的线性关系。CRF样品的抗压强度估计是挠曲强度的7倍而抗压模量是弯曲模量的4倍。人们已经发现，CRF的低压实和无压实分别是CRF压实媒介的75%和60% 。这项研究中所得到的强度和单位重量的CRF之间的关系在下向胶结充填采场的CRF设计与质量控制的大规模应用过程中具有重要意义。

关键词 胶结岩石充填 ，地下充填采矿，压实度，抗弯强度，抗压强度，钢丝增强，金属矿山。

绪论

金属矿床一般成厚度，倾斜和强度不规则的层状矿体。地下金属矿充填采矿法提供了大部分变量的适用性使提取小部分矿体然后将废石回填到空场以支撑悬挂墙。在下向胶结充填法开采中，矿块切割和充填序列从矿块顶部到底部如（图1）。由于岩体的极低强度，该方法被用于开采一个合理尺寸的矿体是不稳定的。该方法在采场回采工作面上采用胶结充填法，使之在较低层的采矿过程更加安全，因为矿工们总是在一个合格的胶结充填下工作。在图中，分层3是在分层2的合格胶结充填下开采的。

图1：垂直界面显示下向胶结充填序列；分层1，分层2 ，分层3，其中分层3是在分层2充填的下方。

许多研究者[1—3]总结了在回填设计中引入液压充填与添加水泥的进展。再加上胶结岩石充填导致要求实施在大规模充填之下的开采方法[4]。增加使用具有高度的重现性和预测性优势的合并充填使下向胶结充填在更大的控制范围下，安全、经济的替代传统的切割充填采矿。根据不同的条件，大量的填充材料和技术，被放置在一个填充采场用于练习。因此，这种填充材料被分为三类：液压填充，粘贴填充和岩石填充。填石采用废石，采出岩石或骨料作为散装物料。根据不同的用途，水泥浆中加入散装材料生产所需强度的胶结岩石（CRF）。有时，在混合物中加入增强的钢丝网，以提高充填体的刚度特性。

本文阐述了实验室研究的结果在大规模评估下向分层充填采矿法的各种机械性能的应用。在这项研究中已经进行了单轴抗压强度，杨氏模量，泊松比，弯曲强度，弯曲模量等各种测试。建立了一系列CRF块模型的关系即关联弯曲强度与水泥含量，抗弯强度与抗压强度，弯曲模量与弯曲强度，杨氏模量与弯曲模量和剩余抗弯强度与弯曲强度的关系。这些关系可用于设计在地下胶结充填采场不同水泥含量与压实度的胶结岩石以适应不同跨度矿脉和厚度的切片。

地下充填采矿采场中胶结岩石的设计要求

本文认为，地下充填采矿法涉及一片矿体矿脉提取和填充的方法（图1）。在第三层，矿脉（1）被驱动到一个在第二层设计的胶结岩石的顶板下的采场结束，并用胶结岩石回填。离开一个坚实的屏障的矿石(3),另一个矿脉(2)平行于前一个驱动和采场的充满了CRF。这个循环重复slice-III全部宽度的矿体。最后，两个矿脉之间留下的矿石（3）被提取，因此产生的矿脉填充有CRF。下一层是提取下面的slice-iii.成功提取和充填序列的实现需要各种力量的设计参数，评价CRF顶板，跨度和厚度的CRF、跨度和布局的矿脉在CRF，骨料的最大尺寸，粘结剂及其制备方法，数量型，运输和采场布置和CRF CRF的差距之间放置在矿脉和顶板。表1总结了CRF在一些地下充填采法的采场中的通用设计参数。

大部分的材料作为充填材料粒度分布在0.001 -100毫米。胶结岩石一般包括细和粗的岩石。细岩石是- 10毫米的材料，而上述10和200毫米以上被认为是粗材料。王和维勒斯库萨[ 10 ]发现，在实验室条件下，水泥骨料填充所作强和相对较弱的聚集体的结合的强度明显比从单独制成或强或弱聚集体的填充得到更高。另一方面,斯通[11]建议岩石单轴抗压强度70 MPa或更高的作为CRF聚合骨料。他表示，最佳的岩石填充强度达到25%左右的细岩石含量。一个合适的骨料分级是非常重要在控制空隙与填充的最大强度中。

CRF混合设计和样品制备

用于CRF样品制备的骨料主要由大小不等的辉绿岩（100–150毫米）到河沙（2毫米）（表2）。聚集体的颜色是黑灰色，具有单位重量3000公斤/立方米，抗压强度超过100 MPa。骨料的形状是不规则的圆形状的河沙除外。通过将它们放置在一个盒子（9 0.5 9 0.5）中测得不同分级的的体积单位重量。在骨料填充盒之后，将其轻轻地从所有的四个侧面螺纹并填充到顶部。粗，中，细骨料和沙子的测量体积单位重量分别为1615，1636，1644，和1415公斤/立方米。

而在实验室中设计的CRF结构，其目的是选择大小的级分，使得混合物的单位重量为最大。不同大小的分级的总和以各种比例混合，并在（190.590.5）尺寸的盒子中测定其单位重量。最大单位重量为2320公斤/立方米，达到了表3所示的大小分级。

表一 CRF充填采矿法设计参数

表二 CRF中使用的骨料粒度分布

表三 各类CRF混合物骨料的粒度分级

为了制备CRF样品中，对每个CRF的骨料混合物的尺寸设计（表3）进行称重并涂布在地板上。水泥称重并放置在骨料聚集体。测量水分含量时将水洒在上面并人工混合。逐渐增加水的体积，直到混合物变得可行。通常60升的水即达到可行的6

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