[发明专利]一种含聚丙烯纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及矿山充填材料技术领域，具体涉及一种含聚丙烯纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用。

背景技术

随着矿产资源日趋枯竭，资源开发利用不断引发的安全、环境问题，充填采矿法逐步成为矿业发展的主流趋势。采场充填后，充填体的围岩支护和控制地压作用，对充填材料的研究和创新提出更高的要求。

目前，大多数矿山充填主要以分级尾矿作为充填骨料，分级之后的溢流水包含的细粒尾矿(-74μm)，需输送到尾矿库存放，企业将不得不面临尾矿库建设和扩容成本高、环境污染、安全隐患的压力。考虑将细粒尾矿用于充填质量要求稍低的矿房充填又容易出现细骨料充填后强度过低，抗拉强度低，充填体容易开裂，水泥单耗较高的问题。

为解决上述问题，申请号为201310035710.3的中国专利文件公开的一种细粒尾矿充填用的胶凝材料，该胶凝材料由贝利特-硫铝酸盐水泥、石膏、生石灰、矿渣微分、粉煤灰等组成，能够提高细粒尾矿的充填强度，但是对充填体抗拉性能和水泥降耗问题未做研究。纤维材料是一种柔性高分子合成材料，稳定性好，具有抗裂性、抗腐蚀性等多种优异性能，在建筑中被用于增强混凝土的抗裂性能。如申请号为201310702345.7的中国专利文件公开的一种防裂混凝土，该防裂混凝土以纤维材料为添加料，有效抑制了因温度、干缩等原因造成的混凝土开裂现象，但是在矿山充填方面，尚未有将纤维材料用于提高充填体力学性能的先例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对矿山细粒尾矿进行矿房充填存在的抗压强度低，抗裂性能差，水泥单耗高，细粒尾矿利用率低的问题，本发明提供了一种含聚丙烯纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用。通过所述的充填材料，可提高细粒尾矿抗压强度和抗裂性能，降低水泥单耗，降低成本，提高细粒尾矿利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种含聚丙烯纤维胶结充填材料在充填采矿中的应用。

在充填采矿法的技术领域，本发明人独创性地在矿用的胶结充填材料中添加聚丙烯纤维，可获得特别适用于充填采矿领域的纤维充填材料。研究表明，所述的聚丙烯纤维添加剂除可以增强矿用充填材料的强度、防止开裂外，还可降低水泥单耗，节约充填用水泥成本。

研究表明，合适的聚丙烯纤维的选用，可进一步提升所述的胶结充填材料在矿区充填领域的应用效果。

作为优选，所述的聚丙烯纤维为束状单丝聚丙烯纤维；纤维单丝长度：6～12mm；纤维断裂强度：＞350Mpa；纤维弹性模量：＞3.5Gpa。

作为优选，纤维单丝直径：18～20μm；纤维平均线密度：0.85～0.96g/m³。在该参数范围下，得到的胶结充填材料的性能进一步提升。

进一步优选，纤维单丝长度为9～12mm；最优选为9mm。

本发明中，所述的胶结充填材料还包括水泥和尾矿(本发明也称为细粒尾矿)。

作为优选，所述充填材料中的水泥为PO 42.5R普通硅酸盐水泥。

进一步优选，所述的尾矿的颗粒密度为3.34g/cm³，渗透系数3.10E-06cm/s，粒度分布为d₁₀＝3.475μm，d₅₀＝25.31μm，d₉₀＝101.7μm，d_mean＝39.30μm，不均匀系数C_u＝10.43。

本发明中，对所述的胶结充填材料的各组分的重量比进行调控，有助于进一步提升充填材料的工程效果。

作为优选：所述的胶结充填材料中，聚丙烯纤维的重量份为1～3份、水泥的重量份为200～260份、细粒尾矿的重量份为975～1074份。在该配比范围下，得到的胶结充填材料的性能更优异。

作为优选：所述的胶结充填材料中，聚丙烯纤维的重量份为2份、水泥的重量份为205份、细粒尾矿的重量份为1024份。

本发明中：所述的充填材料的应用过程中，将胶结充填材料的各组分混合后再与水混合，配制成质量浓度为60～64％的充填料浆。

所述的充填料浆中，所述的质量浓度指料浆中，固体部分(聚丙烯纤维、水泥和尾矿的总重量)占所述的料浆中的质量百分比。

进一步优选，充填料浆的质量浓度为62～63％，在该优选比例下，形成的充填体的各项性能优异，且料浆的流动性更好。