矿山充填技术.doc

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1、矿山充填技术进入工业社会以来，人类对能源的需求日益增大。矿山屮蕴含着大量能源物质，特别是煤炭，我国未来的发展对其的依赖还很巨大。矿山开采在带來矿产资源的同吋,也是诱发地质灾害和污染环境的直接因索。其屮最为突出的就是地表沉陷。矿山充填是治理开采沉陷的有效手段，国内外学者对其进行了大量研究，提出了许多行之有效的方法。自20世纪50年代以来，我国矿山充填技术的发展大致经历了四个阶段：50年代为废石干式充填的全盛时期；60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填；70〜80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充

2、填技术；90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵床输送胶结充填等新技术，促进了我国采矿技术的进步和采矿工业的发展。进入21世纪，矿山开采将转向深部矿体、“三下矿体”以及其它复杂难采矿体。地床控制问题将日益突出，并成为深部高效、安全作业的主要障碍。胶结充填是深部及复杂应力环境下地床控制的有效途径之一，因此，充填采矿法和充填工艺技术越来越受到人们的重视，且在充填采矿法不断改造与发展的过程屮得到创新与进步。一方面通过对充填材料和充填体物理力学性质的认识，研究开发来源广泛、成本低廉、便于制浆和输送、充填体

3、强度高的新型充填材料；另一方面，通过对充填体力学作用机理的探讨，结合采矿作业要求，研究新的充填工艺和方式。在此基础上,结合现代矿山充填技术发展的趋势，逐渐形成了似膏体充填新思想，研究了一种新的充填技术一似膏体充填新技术。1矿山充填技术的应用概况H前在屮国应用的充填工艺主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。1.1分级尾砂充填分级尾砂充填工艺是我国应用最为广泛的充填工艺，绝大部分充填矿山均建有分级尾砂充填系统，包括分级尾砂胶结充填和

4、非胶结充填。这一充填工艺和技术己相当成熟，其输送浓度为65%〜70%。分级尾砂的利用粒径一般为+37um,利用率一般在50%,而对有些多金属矿山，其产率仅30%左右，如凡口铅锌矿、西林铅锌矿、安庆铜矿等矿山。1.2高浓度全尾砂胶结充填高浓度全尾砂胶结充填工艺的特点是以全尾砂作为充填骨料，通过活化搅拌，在高浓度状态下输送到采场。该工艺全部尾砂作为充填料，因而适用于充填料来源不足、在地表不能建尾砂库、尾砂屮含有害物质需要处理或尾砂屮含有将来可以利用的有用物质而需耍保存在井下的矿山。该法不能用常规方法搅拌，必须用活化搅拌技术，才能制备出高质

5、量的全尾砂胶结充填料。上世纪90年代初开始，长沙矿山研究院进行了全尾砂活化搅拌机的研究，第二代全尾砂活化搅拌机在济南钢铁公司张马屯铁矿投入用，该系统的尾砂利用率为100%。因而使张马屯铁矿成为一座无尾砂库、不外排尾砂的金属矿山。该技术现己相继在柿竹园多金屈矿和湘西金矿等矿山得到推广应用。为了大而积推广应用全尾砂充填工艺，有必要进一步研究开发全尾砂脱水新技术。由加拿大莫吉尔大学提出的一种脱水流程将会很有发展前途。该流程装备有水力旋流器、沉淀漏斗和浓密机。其最终产品是浓密机的溢流和沉淀漏斗的底流，底流的同体浓度可达78%。1.3块石砂浆胶

6、结充填块石砂浆胶结充填的基本特点是以砂浆包裹块石形成胶结充填体。所谓包裹包含两层意义：①为砂浆包裹单个块石，形成坚固的胶结充填体；②块石位于采场屮央而四周被砂浆包裹，形成一-种“外强屮干”的具有整体支撑能力和自立能力的胶结整体。块石粒径一般小于300mmo砂浆一般为细砂浆或尾砂浆。由于充填体屮的部分砂浆被块石替代，不但提高了充填体的整体强度，而且可显著降低充填成本。该工艺将块石与砂浆分别输送井下，下放到釆场混合形成胶结体（故一般适用于大采场充填）。若矿山有露天采场的剥离废石可供利用，则效益更值显著。该技术于70年代首先在澳大利亚的芒特

7、艾萨矿应用成功后获推广，国内则由长沙矿山研究院与柳州华锡公司铜坑锡矿共同研究开发，并于1993年在铜坑锡矿成功地应用了这一技术。铜坑矿所用的块石粒径为10〜300mm,经自重输送到井下后再通过悬挂式胶带输送机送至采场；-5価的磨砂浆，通过管道H溜输送到井下。平均水泥耗量约100kg/叭28d的充填体试块单轴抗床强度可达2〜1.4碎石水泥浆胶结充填碎石水泥浆胶结充填是以自然级配的碎石料作为充填集料的一种充填新工艺。往往将碎石与水泥浆分别输送到井下，充填料采用无轨设备或矿车运送充入采场，也可借助口重经溜槽直接充入采空区，通过水泥浆浇淋碎石

8、进行口淋混合。该充填方式继承了粗骨料胶结充填休具有的高力学强度（或低水泥单耗）和无需采场脱水的优点，同时也克服了传统混凝土胶结充填方式对集料配合要求高、需经机械混合和输送难度大等缺点。因而具有较广泛的适用范囤，无论是大采