我国矿山胶结充填技术现状及改进方向.pdf

／ 吩 ／ 6 ／ x ／ 结充填技术现状 改进方向 北京有色冶金设计研究总院 歹 侈 ， 一 【 麓，} l 肢结充填幔术在我国发展很快， 各种充壤工艺已在许多 山 直用 推广，但也存在许 多问蕊．本文对存在的问噩进行初步挥讨井提 出改进方向． 关- 调‘ 】 1 概述 随着矿 山开采 深度的增 加，矿床 开采条 件 且趋复 杂 以及对 环境和资源刺用的特殊要 求等 因素 ， 使 充填采矿 法在 矿山的应 用范 围 日益广泛。 在美国 ， 加拿大，瑞典和澳太利 亚等发达国家r胶结充填法在技术和装备上 已发展到新的 阶段， ．其 生产 能力，劳动生产 率和采矿厩本等爿面已能够和空场法，崩落 法这 些高 效率 、低成本 采矿 方法相 比美 。 我 国矿 山胶结充填 技术 起步较 晓，但最 近十几年 发展 相当遇建 。在矿 山企业、大专 院校，科研和设计单位共同努力下，使尾砂 胶 结竞 填，混凝土及 块石胶结充填 ，高浓度 尾砂艘 结充填 ，全冕 砂细石膏体泵送充 填及 高农速凝 固化充 填技术 已在许多 山推广 应 用。 有 些矿 山的充填工艺和 技术 指标 已达 到 国际先 进水 平。如金川 二矿 区细石下 阿盘 区 胶 结充 填法，盘 医生产 能 |力超过 1 0 0 0 Ud ， 采矿工效达到2 0 t ／’ 工 班。 凡 日铅锌矿全 尾砂高浓度上向分屡充填法，采场生声能力 接近5 0 0 ,t ／ d ， 采矿工效达到8 o t ／ 工 班。 互山岛金矿上向点柱尾砂充 填 法，充 填 体 表面 为尾砂胶绪充填 ，采 场生产 能 力 超 过 4 o t ／ d ，采 矿 工 效 达到2 5 t ／ 工 班。虽 然我 国胶 结充填法 已有很 大发展，但 总体水 吾 { 平与国外先进水平尚有较太差距，有待今后 进一 步研 究和解决 。 2 我国胶结充填技术发展现状 2 ． 1 馄 凝 土充填 混凝 土充填 技术在 我 国应屉较早 。现在 采用混凝土充 填的主要矿 山有叠J i I 龙 首矿 、 吉林镍 业 公司 富家矿 、新疆 咯 -拉 通 克 锕镍 矿 、大冶 丰山锕矿 等。龙首矿和 富家矿 均采 用下 向高进路棍凝 土充填，龙 酋矿 以戈壁巢 料为充填骨料 ，富家矿采用破 碎后 的露天矿 废石为充 填骨料 。两矿的充填 料甩溜井下放 至地下搅拌站，水掘在地表制成水泥浆用管 道 输进至搅拌站， 靠溜槽 自重下放混台 制成 混凝土，然后用电耙接力方式输送到充填地 点，在采场 内 自流 充满 采空进路 。喀拉通克 铜镍 矿采用上 向分 屡混 凝土充填 法回采特 富 矿体， 以保护 四周贫矿 的开采 ． - 充填 骨料为 戈壁集辩，与水泥在 地表搅拌站混 合制戚 混 凝土，用钻孔下放 至地下，再用 电耙接力方 式输送到采场 ，在 采场内用 电耙 耙平。丰山 铜矿采用下 向分段 碎石混凝 土充 填法，碎在 由露天矿废石破碎而成，用渭井下放至地 混台碉 室， 水泥浆在地 表制 备，用管道输 送 至混合 硐室。采用 白淋混合 工艺，铲运机 将 混台料 运走，赢接卸入采空 区进行充填 。以 氯 碾矿 山雎结 充壤技术 现 状及改进方 向 高 士田 邮犏 1 0 0 0 胶 山 矿 国 我 ／ 维普资讯 襄1 国内部分混凝 土充填矿山主要指 标r 一．～ 上矿 山混凝土充填 主要指标见 表 1。 混凝土充填主要特点是充填体强度 高。 可用于下向胶结充填，也可用来制做人工矿 壁、人工底柱 。 目前 存在 的主要 问题是 水平 距 离输送不能管道化 ，用 电耙输送环节 多 、 水泥离析严重，充填体 成本高 。 2 ． 2 块石胶结充填 块石胶结充填在 澳大 利亚 Mo u n t I s a ‘ 应用很成功，我 国大 厂铜 坑铴矿 已试验成 功 并 用于生产 。该矿有 两套充填系统{棒磨 砂 胶 结充填系统和块石 破碎及转运系 统。地表 设采 石坜 岩石破碎 后用皮带输 送刭充 填井 上 口，同时棒磨砂和水泥混 合料浆用管道输 送 到天井 日，砂浆 与块石 同时连续下料 ，两 者在 料堆斜面上滚动 混 合 、渗透 ，形成胶 结充 填体。砂浆 与块石重量 比为 l t 2 ． 5 ，料 浆浓 度为6 8 ％。块吞 经过 坠落试验 ，级 配为 一 3 0 0 mm ～ 跖 mm 古 7 5 ％ ， 一2 5mm 占 2 5 。块石充填系统 能力达到 2 4 7 m。 ／ h，水 泥单耗1 6 0 k g ／ m。 ， 充填体强度1 ． 5 2 MP a 。 块石胶结充填 生产能 力大 ，块 石用皮带 输送，料浆用管道输送便于计量，充填体强 度高，成本比混凝土充填低。该技术最适宜 空场法嗣后充填，也可用于分段充填和处理 采 空 区。 2 ． 3 尾砂胶结充填 尾砂胶结充填是 我国矿 山目前应 用最广 泛 ，技术最成熟 的充填工艺，最具 代表性的 矿 山有焦家金矿 ，新 城金 矿 、安庆锕矿 小 铁山铅锌矿 ，三 山岛金矿 ，凡 口铅锌矿 、铜 绿山锕矿等 。 焦家金矿和新城金矿都采用上向水平分 屡充填法，矿体分两步回果 第l卜步回采的 矿房或进 路采用灰砂 比 为 1 8 或11 0 的 尾 砂胶缮充填，第二步回采后幕用尾砂充填。 小铁 山铅锌 矿采用上 向分 段充填，第一分 段 采 用灰 砂比为 1 t 8 的尾 砂胶 结充填，其余分 段采 用尾砂 充填 。安庆铜矿采 用大孔阶段矿 房法，矿房 日采 绪柬后， 用高浓度 尾砂 加 河砂胶结 充填， 灰 砂 比 为 1 t 1 0 ， 。 矿柱 采 用尾砂 、废 石充填 。三山岛金 矿采用上 向点 柱分层 充填 ，在尾砂 充填 料 上 部 浇 注 层 4 0 0 ram厚的 尾砂腔结 体，灰砂 比 1 4 ，做 为 采场的工作 地板 。红透 山 铜 矿、锅 绿 山锕 矿、风凰山铜矿等许多采用上向 毋 层充填法 的矿 山，在 充填 料表 面 均 l浇 注一层厚度为 3 o 0 ～5 O O m咀荻 砂此 为 1 4 ～ 1；6 的 水 泥尾 砂胶结体为 采鳙工 作 地扳 。以上矿 山尾砂胶 结充填 主要指标见表 2 一 尾 砂胶 结充 填多采 用 立 式 砂仓储 存尾 砂，地袭宽填料制备 系 统 具 有 充填能力 大、管道输送工艺简单、 自动化控制程度高 等优点。最适宜永乎上向充填法第一步骤回 采的胶结充 填，也适宜分 段 充填法的上 向和 下 向克填 以蕊空场 法 嗣后 充填 。 我 国屠砂胶绪充填 目前存在的 主要 问题 是料浆输送 浓度 低，砂浆在管道 中呈 二相流 状态，充填 到空 区后，水泥离析现 象严重， 充填体质量不稳 定，强度 低 。为达 蓟设 计强 度，保 证生产安 垒，必须 加大 水混 甩量 ， 因 而提高 了充填成本 。据统计 我匿矿 山尾砂 胶结充填成本 占采矿 成本 的3 0 ％～ 4 O ，而 右_色矿 山一l 驰 4 维普资讯 裹2 我国部分矿山尾砂胶结充填主要指标 国外 采矿 发达 国家， 充填 成本仅 占采矿 成本 的 1 0 ～2 O ，有些矿 山甚 至低予 1 O 。我 国尾砂充填存在另一个重要问题是充填尾砂 量不足 ，据调查 大多教 尾 砂充填 矿 山的尾 砂 不 能满 足生产需要 ，充 填 欠 帐 现象 比较 普 遍，制约 采 矿 生 产，甚 至 使 采 矿生产中 断 。 2 ． 4 高浓度全尾砂胶结充填 凡 口铅锌矿是我 国利用 尾砂胶 结充填最 早的矿山，先后建设了几套尾砂胶结充填系 统。为解决尾砂不足和充填浓度低等问题， 进行 丁高{ 稠童全尾砂获觜充填 试验 ，试验 成 功 后已推广应用。首先将全尾砂经高效浓密 机浓缩，再经过勰机过 滤，制 成 含 水率为 2 O ％ 的滤饼 经双轴搅 掸机 与 水 和水泥混 合 经商效揽拌机再欢搅拌成高l浓料浆，浓 度选到7 5 ，用钻孔 自流输送到尧填地点。 该 工艺最大特 点 是 尾 砂 刺 月 }率 高，达 到 9 5 ，料浆浓度高，充填体质量好。当前存 在的 问题是 采用 自流输送 ，料 浆浓 度太 高使 管道 阻力增大而担心堵管，因此在充填时将 浓度调整封7 O ～ 2 ，使充填质量l受到影 响 - 2 ． 5 垒尾砂细石膏体泵进胶结充填 为 解决全尾 砂高浓度输送问题， 金川 公 司进行 了垒尾砂细石膏体泵送壳填试验，并 获得成功 将全尾秒经高教浓密帆翱过滤机 浓缩成禽瘩率为2 2 ％的滤饼，再用高效搅拌 机与水泥、细石和水混台，形成浓度为7 5 ～7 6 的膏体，用P M泵 K O S 2 1 7 0 双活塞 混凝土泵 经管道输送到空嚣。 这种充填工艺特点是充填体不脱水，加 上细石骨料，充填休强度高 当在垒尾砂中 按5 0} 5 0 加入 细石，藏砂 比 为‘l I 1 O 和 l4 时，2 g 哭抗 压 强 度 分 别 为 4 ． 0 MP a和6 ． 8 MP a 。由于采用泵压输送，率受充填倍线限 制，水平输送距离长 。存 崔 盼 主 要问题是 P M泵尚带从茸外引进， 垒尾砂脱永设 备多， 初期投贷犬，目前仅适用于大型矿山推广糯 监用。 ’ ‘ r 2 ． 6 高水逮凝 固化胶结 充填 高水逮凝目化胶结充填技术是充填技术 的新发展，在我国研究 、设计单位和矿山企 业的共同努力下， 已在许多矿山试验成功和 应用， 如招远金矿 、龙 首矿 ，牺霞 山铅锌银 矿、大厂矿务局、鸡 冠 嘴 金 矿、凡 口铅锌 矿、焦家金矿、富家矿等 。高水充填材料有 双浆和单浆两种。富家矿艘浆垒承试块强度 知单浆棒密砂试块强度分鲥见襄3和裹 4 裹3 富家矿双浆全水试块诅度表 我 国矿 山殷储 亮填 拄赤 现 状 殛改 进方 向 高士 田 邮编 1 c o 3 8 3 一 维普资讯 裹4 富家矿 单浆 捧磨 砂 斌块强度表 富家矿已用高水双浆全水材料充填2 0 多 条 进路，采 出品粒高的矿 石9 k t，盘 泥片 j 量 3 5 0 0 t 。由于冬季充填气温 低，加上甲 乙 料配比不准确 充填体实 际 强度淘2 5 MP a 7 d ， ． 比试块强度4 ． 1 MP 8降 低4 0 ，但 也保证i进路安全凰采。 高水速凝固化充填最突出的特点是初凝 快，充填体早期强度高，-充填体不收缩 不 泄水， 破坏后有 自愈能力。最适宜浇注上向 分 层充填法的工作 面地板，可缩短采场循环 周期，提高开采强度。存在的主要问题是高 水材料价格比普通水泥高3 O ～5 0 ，而且 特种东泥厂数量少，在 全 再的 布 局也不均 衡，存在供货，运输和储存同题。 我国胶诘充填技术改进方向 3 ． 1 混凝土充填 技术 的改进 在相同木泥单耗条件下，混凝土充填体 强度高千尾砂充填体，因此在下向膝结壳填 法中， 渴凝土充填 尚占有重要地位 掘凝土 充填今后虚研究水平距离管道输送技术i控 制水荻比 ，防止水泥离析措施 。在规模较 小 的 混凝土充填矿 山， 可继续研制 和推广新型 的混凝土搅拌输 送机， 以提高机械化水平 。 3 ． 2 块石胶结充填 技术的改进 块石胶结充填对我国来 说 是 一 门新技 术 ，应 加强研究工作 ，内容包括 块石的性 质和粒度组成、块石塌落度试验、块石与砂 浆下料方式 、充填 区域特征 、充填体 强度特 征 ，提 高砂 浆浓 度技术 ，加入其 它辅助添加 剂 以降低水 泥消耗措旆， 降低 充填 成本 3 ． 3 尾砂 细砂 胶 结充填 的改 进 尾 砂胶 结充 填是我 国充填工 艺中最主要 的充 填技术， 由于充填体 强度低 目前 主要在 各种 上向充填法中应用 ， 而且 成本也较 高 。 提 高尾砂胶结充填体强度和降低充填成本是该 工艺主要改进方向。影响尾砂股 绪充填体强 度的因素很多，其中浓度是最重要 的因素． 浓度与充填体强度关系见表 5。 袭孑 料浆浓度与充填体强度燕系表 从表 5 酉I觅，砂浆浓度与充填体强廛成 正比。同时也看出 即使水鼯尾砂比为 1 t 4，砂浆液彦达秘7 s ％ 亢填体强魔的鲍对 值也比藏低。 ． 如果在尾矿臆绪充填料中加入 河砂、瘩淬渣 细石等较粗骨料，可大幅度 提高充填俸强度，见采 6。 3 ． 4 膏体泵送充填和高水遗凝 固 化充填发 展前甬 一 、 - - 。 ． ．膏棒泵送充填是究填新技术 应该积极 研制塌产P M象，进行管道阻力 l研 究，提高 充填料粒度 ，该 种充填工 艺前 景广阔，如发 展到泵避膏体琨耱土充填，将是挹凝土充填 技术重大变革。。 高水速凝伺化充填由于 垒 水 充 填成本 高 必须和尾砂，细石等 充填料配台使用或 者与普通水泥充填配含使用，才会有发展远 有色 矿 I 9 9 6 ． 2 S 6 ；8 ● f 2 “体 ● i 、 ； i【 I 4 5 6 维普资讯 一 7 富家矿7 号矿体贫、 富矿的分采方案 吉林镍业 公司李景 富赵海／ 一 【 要 l吉 业 露 井下∞中 型矿 ． 刺月现 ． _ F 向 懊斜高 路 结充填采矿法”的采准工程 采矿工艺和充填工艺，达到分采、分出、分帮 分运等 目的．蜜瞍审取得 蝌 决 童 魅 聋 『， 形镌 关 键 词 特 富 矿 贫 富 分 采 下 向 照 绪 壹 擅 l，， 形 ， ／ J ’ ， ． I 富 家 矿7 号 矿 体 在 露 天 开 采 过 程 中 ， 就 采 的 技 术 难 。 历 要 存 冀 喜 篡 l 特 富 矿 的 赋 存 条 件 及 产 状 矿 的 储 量 也 比 较 可 观 ， 转 井 下 后 贫 富 矿 如 何 。J q 目 ～ ． J I l ， 分采的问题 已迫在 眉睫 。几 年来，富家矿经 富家矿 7号矿体受西北 向辉发 河流断裂 过 不断总 结经验 ，逐步摸索 ，1 9 9 4 年终于实 的次一级压扭性 断裂构造控制，侵 入于泥盆 现了在利用现有 的采准工程 、采 矿工艺瓤充 系呼兰群红 旗岭组中，岩体走 向 北西 6 O 。 ， 填 工艺，达烈 了贫 、富矿分采 、 分 出、 分储 、 倾 向北东 、倾 角7 5 ～8 O 。 ，呈墙 状 产 出，平 分运等 目的。 l 9 9 4 年回采特 富矿7 0 0 09 7 8 t ， 面呈狭长状 ，中闻厚 两 端 薄， 长7 5 0 r 0 ，水 其镍 品 位1 2 ． 6 s ％，铜 品 位 3 ． o 1 ％，镍 含 平厚度从1 0 余米至几十米，最大垂深 5 2 0 m。 量 8 8 5 ． 6 2 4 t ，铜含 量2 1 O 7 2 9 t。直 接 效 益 岩体上 下盘为 黑云母 片麻 岩夹薄层状 或扁 豆 2 O O 多万元 ，实践 中基本解 决 了贫 ，富矿分 状花岗片麻岩， 角闪 片麻岩 及大理岩 。在 主 褒6 吉 林镍业 公司大岭矿充填材料试验 部分 结果 表 试 样绽 号 亮填 书 f 料 名称 配 比 浓鏖 ，嘶 充填 体 抗压强 度 ．MP 水诧 尾 砂 球 诧 尾 砂 水 记 尾 砂 术呢 昆 砂 水津 渣 5 球记 尾 砂 木淬渣 1 2； 2 T 0 3 ． 0 5 ． 9 6 戒涅 尾 砂 ； 球 淬筐 【 2{ 2 7 5 3 ． 6 7 ． 0 景 。应研究单 浆材料 、简化 充填系统，就 地 取材 建设 高水 材料 厂，降低生产成本 。 富骞扩T 号矿体贫．富矿时舟秉方寨李景富 邮编t 3 3 I 1 ， 、 、 ● 1二 l i 谴逝渣 津津萍 水水水 砂眇砂 尾尾尾 涅渑诧 术水水 0 2 维普资讯