第36卷第9期 北京科技大学学报 Vol.36 No.9 2014年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2014 全尾砂胶结充填体的强度敏感性及破坏机制 付建新12)，杜翠凤12)，宋卫东12) 1)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京1000832)北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:fjun-zuihao(@163.com 摘要以大治铁矿全尾砂为原材料，采用水泥为胶结材料制作全尾砂胶结充填体，采用单因素五水平设计试验，研究了全 尾砂胶结充填体强度与料浆中固相质量分数、灰砂配比及龄期之间的关系，并对敏感性进行了分析.胶结充填体强度随着料 浆中固相质量分数的增加遵循指数函数增长，随灰砂配比的增加呈线性增长，随龄期增加遵循指数函数的增长，其中胶结充 填体强度对龄期的敏感性最高，料浆中固相质量分数次之，灰砂配比最弱，胶结充填体抗压破坏试验结果显示，充填体的破坏 经历了四个阶段，分别为微裂隙闭合阶段，线弹性阶段、微裂纹扩展阶段及裂纹贯通破坏阶段. 关键词尾砂：胶结充填体；强度；敏感性；破坏；定量分析 分类号TD353 Strength sensitivity and failure mechanism of full tailings cemented backfills FU Jian-xin),DU Cui-feng,SONG Wei-dong2) 1)Key Laboratory of the Ministry of Education of China for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:fujun-zuihao@163.com ABSTRACT Full tailings cemented backfills were produced by taking Daye iron ore tailings as a raw material and cement as a cementing material.The relations of the backfills'strength with slurry concentration,sand-to-lime mass ratio and curing period, together with the sensitivity of the backfills'strength to these influencing factors,were studied by using single-factor five-level experi- ment design.The strength of the backfills follows an exponential function with slurry concentration and curing period,but a linear func- tion with sand-to-lime mass ratio.Moreover,the sensitivity of the backfills'strength to curing period is the highest,but is the weakest to sand-to-lime mass ratio.Compressive failure test results show that destruction of the backfills goes through four stages,including micro-crack closure stage,linear elastic stage,micro-crack propagation stage,and crack coalescence stage. KEY WORDS tailings;cemented backfill;strength;sensitivity;failure;quantitative analysis 随着开采技术的发展，充填法采矿在矿山开采 配可控等优点，近些年以尾砂为主要原料发展了很 中，所占比例越来越高，是未来发展的必然趋势). 多充填技术，如水砂充填3)、全尾砂胶结充填[)、分 充填法采矿具有回收率高、贫化率低、“三下”资源 级尾砂胶结充填[5)、高浓度全尾砂胶结充填及膏体 开采安全性高等优点2)，可有效控制采场地压，同 充填[6-).国内外学者开展了大量的基础理论研究， 时将选矿过程中产生的尾矿等直接充入采空区，实 在胶结充填体力学性能、充填料浆输送等方面取得 现无废开采. 了丰富的成果8-)] 目前，尾矿为主要充填原料，具有方便快捷、级 与分级尾砂胶结充填相比，全尾砂胶结充填具 收稿日期：2013-06-14 基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金资助项目（下RF-SD-12-003A):长江学者和创新团队发展计划资助项目(RTO950) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.09.004;http://joumals.ustb.edu.cn第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 年 月 全尾砂胶结 充 填体 的 强 度 敏感 性 及破坏机制 付建新 , 杜 翠成 ■ , 宋 卫 东 “ 北京科技大学金属 矿 山 高 效开采 与 安 全教育部重点 实验 室, 北 京 北京科技 大学土 木与 环境工 程学院 , 北京 通 信作 者 , ： 摘 要 以 大冶铁矿全尾砂 为 原材料 , 采用水泥为 胶结材 料制作全尾 砂胶结 充填体 , 采用 单 因素 五水平设 计试验 研究 了 全 尾砂胶结充填体 强度 与料 浆中 固相质量分数 、 灰砂配 比及龄期之间 的关 系 并对 敏感性进行 了 分析 胶结充填 体强度 随着料 浆 中 固 相质 量分数 的 增加遵循指数 函数增长 , 随灰砂配 比 的 增加 呈线 性增长 , 随 龄期增加 遵循指 数函 数 的 增长 其 中 胶结充 填体强度对 龄期旳 敏感性 最高 , 料浆 中 固 相 质量分数次之 , 灰砂配 比最弱 胶结 充填体抗压破坏试验结 果显示 充填体 的破坏 经历 了 四个阶段 分别为 微裂 隙闭 合 阶段 、 线 弹性 阶段 、 微裂纹扩展阶段 及裂纹 贯通破坏 阶 段 关键词 尾砂 ； 胶结充填体 ； 强度 ； 敏感性 ； 破坏 ； 定量分析 分类号 , , ： ’ , ； ； ； ； 随着开采 技术 的 发展 充填法采 矿在 矿山 开 采 配可 控等优点 近 些年以 尾砂为 主要原料发 展 了 很 中 , 所 占 比例越 来越 高 , 是 未来发 展 的 必然 趋势 多充填技术 如 水砂充填 、 全尾砂胶结 充填 、 分 充填法采矿 具有 回 收率高 、 贫化 率低、 “ 三 下 ” 资 源 级尾砂胶结充填 、 高浓 度全尾 砂胶结充填及 膏体 开采安全性高 等 优点 , 可 有效控制 采场 地 压 , 同 充填 国 内 外学者开展了 大量 的基础 理论研究 , 时将选矿过程中产 生 的 尾 矿等直接 充人采空 区 , 实 在胶 结充填体力 学性能 、 充填料浆 输送等方面取得 现无废开采 了 丰富 的成果 目 前 , 尾矿为 主要充填 原料 , 具有方便快捷、 级 与分级尾砂胶结充填相 比 , 全尾砂胶结充填具 收稿 日 期 ： 基金 项 目 ： 中 央 高 校基 本科研业务 费 专项 基金 资 助 项 目 ( ； 长 江学者和 创新团 队 发展计划 资助项 目 ( ；