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黄麦岭磷矿是我国大型磷化工基地之一,现在露天开采已进入尾期阶段,地下开采方案的研究就变得尤为急迫。黄麦岭目前采用的水砂充填开采方案矿石损失较大,尾砂胶结充填是现在应用较广泛的一种采矿方法,它具有大幅度提高矿石回收率和降低矿山尾砂排放的特点,所以需要对黄麦岭磷矿进行尾砂胶结充填开采研究,以期达到提高矿石回收率,延长矿山服务年限的目的。 论文以黄麦岭磷矿露天转地下开采作为研究背景,参考国内外尾砂胶结充填力学研究成果,确定充填体强度设计的基本准则和基本方法,进行充填体的强度设计,通过室内充填体制备实验和充填体物理性质测试实验验证实际充填体强度,进行初步确定;分析充填材料和围岩之间的作用关系,建立充填体的结构受力模型,采用 FLAC3D软件对矿块应力应变进行数值模拟,判断不同矿块参数下矿房的安全和稳定性,确定最终的充填配比参数和矿房结构参数。主要研究成果包括: (1)黄麦岭地下开采方案胶结充填采用两步骤上向水平分层充填采矿法。第一步分层开采矿柱,采用尾砂胶结充填,第二步分层开采矿房,矿房采用全尾砂非胶结充填。 (2)不同的充填体强度设计方法得到设计值在0.24~1.57MPa之间,室内实验得到的充填体不同配比在不同龄期的强度值在0.18-2.48MPa之间。黄麦岭磷矿尾矿库尾砂具有较好的充填特性,相比磷石膏具有更好的充填强度。 (3)黄麦岭地下开采采场不同充填体维持自稳的极限宽度在18-25m之间,最合理的开采方案是矿柱采用全尾砂灰砂比1:6的胶结体进行充填,合理宽度为15m,矿房采用水砂充填,合理宽度15m。 论文研究确定符合黄麦岭磷矿实际情况的胶结充填材料和配比参数,为黄麦岭磷矿露天转地下胶结充填开采提供参考和指导,研究成果表明,黄麦岭磷矿采用胶结充填开采能够有效提高矿石回收率,降低矿山尾砂堆排量,对提高矿山经济、安全和环境效益具有重要的意义。