某矿充填浓密方式选择及充填系统设计

某新建地下矿山采用充填采矿法进行开采,需要新建充填系统。因此,对全尾砂立式砂仓方案和深锥浓密机方案两种浓密方案进行了对比选择,由于全尾砂立式砂仓相比深锥浓密机,具有投资少以及储砂功能,因此,选择采用全尾砂立式砂仓方案。并对其进行了充填料的制备和输送系统的设计,以及充填管道计算和充填倍线的校核以满足该矿山的充填需要。     

紫金山金铜矿分级尾砂充填体强度参数试验研究

紫金山金铜矿为露天转地下开采,为了保障地下开采安全,需对井下采空区进行分级尾砂充填。因此,展开了充填体室内试验。选用紫金山金铜矿的分级尾砂制成不同配比条件下的圆柱形试件,研究试件在不同围压、灰砂比、浓度的条件下的三轴抗压强度和变形破坏特征,以选择出适合矿山充填的配比参数。     

不同配合比下尾砂充填体的动载冲击破坏研究

以紫金山金铜矿分级尾砂作为充填骨料,按灰砂比1∶4,1∶8,1∶12,浆料浓度66%,70%,74%配制的胶结充填体试件共9组。采用SHPB杆对充填体进行单轴冲击试验,并与单轴压缩试验对比,以确定动载条件下充填体抵抗破坏的能力及特征。结果表明:充填体在动载情况下,其峰值应力与灰砂比和浓度的关系与静载条件下表现出相同的性质,但极限应力是静载的6~10倍。根据动载时充填体的本构关系曲线的特征,可以得出随着应变的增加,充填体在抵抗冲击时具有应变软化与强化的阶段,且各试件的应力应变曲线在最初上升阶段具有较好的重合性,判断其弹性模量具有较好的一致性,但应力的增幅并不一致,表现出差异性。根据对不同配比充填体的流动应变对比,可以判断出其变形能力与砂浆浓度、灰砂比成反比。充填体变形能力越强,破坏所吸收的能量值也越大。     

全尾砂絮凝沉降规律研究

通过试验,研究了某铜矿的细粒级全尾砂沉降特性,寻求不同尾砂浆浓度下最合适的絮凝剂添加量;工业试验中立式砂仓仓顶溢流水符合回水要求,砂仓实现连续放砂,相关参数达到技术要求。研究成果为矿山在细粒级全尾砂充填系统中,不经过浓密机,直接由立式砂仓进行重力、絮凝浓缩提供参考。     

铜绿山矿露天坑尾砂胶结充填配比试验研究

针对露天坑亟需充填治理和尾矿库容积匮乏的问题,铜绿山矿计划采用全尾砂胶结充填露天坑的解决方案。为满足露天坑充填强度要求,在引入新型胶结充填材料的基础上,开展了粗颗粒尾砂和细粒级尾砂的充填配比试验研究。尾砂粒级分析表明,铜绿山矿现阶段尾砂粒度较细,使用砂仓尾砂和砂仓溢流水底流极细尾砂进行了多种浓度和灰砂比的充填强度交叉试验,重点研究了底流极细尾砂高浓度低灰砂比和低浓度高灰砂比2种情况下新型胶凝料的固化效果。结果表明,料浆浓度对充填强度影响更显著。基于成本控制和技术可行性,极细尾砂充填推荐高浓度低灰砂比方案:浓度66%,灰砂比1∶15,充填体强度满足充填要求。     

深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的应用与改进

膏体充填工艺具有绿色环保、经济高效的优势，是充填工艺技术发展的方向和趋势，全尾砂浆的沉降浓缩技术对膏体工艺的效率、膏体料浆的质量和生产成本具有直接影响。本文在概述深锥浓密机工艺特点的基础上，详细介绍了深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的应用与改进，针对矿山尾砂浆给料参数（尾砂粒径和质量浓度）不稳定和采场充填不连续等问题，提出了增加旋流器调控给料参数，生产中采取“一控二调三稳”的深锥浓密机进料法则，并借助数字化和智能化方面的技术，实现了深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的顺利运行，深锥浓密机底流浓度达到72%~76%，充填料浆浓度控制在74%~76%，灰砂比1:4充填体28d单轴抗压强度达到5MPa以上。     

充填配比方案优化的正交试验研究

为解决国内某铜矿充填分级尾砂供应量不足,充填料浆离析严重,充填体强度低的问题,应用正交试验展开了充填配比方案优化研究,试验以充填料浆质量浓度、灰砂比和细砂含量作为影响因素,以试块28 d单轴抗压强度、充填料浆泌水率和充填料浆扩散度作为试验指标,运用极差和方差分析法分析影响因素对试验指标影响的敏感性和显著性。试验结果表明：影响试块强度敏感性最强的因素是灰砂比,影响料浆泌水率和料浆扩散度敏感性最强的因素都是浓度;灰砂比对试块强度影响显著,浓度和细砂含量都对料浆泌水率影响显著（其中浓度影响最显著）,浓度对料浆扩散度影响显著。最终推荐充填配比方案为充填料浆浓度70%~72%,灰砂比1∶6~1∶8,细砂含量15%~20%;最优充填配比方案为充填料浆浓度72%,灰砂比1∶6,细砂含量15%。     

某矿全尾砂胶结充填物料性能研究

某矿现有分级尾砂充填系统效率低、尾砂供应不足、工艺复杂。对该矿全尾砂作为充填骨料的可行性进行研究,配制浓度为66%、68%、70%和72%,灰砂比为1∶4、1∶8、1∶12的全尾砂胶结充填物料,并检测物料的沉降、渗透、凝结、强度等性能。检测表明,全尾矿孔隙率为39.71%,自然安息角为40°,平均粒径为0.049 7 mm,尾砂较细。试验结果表明,料浆的沉降作用产生的泌水率为6.39%~23.76%,浓度提高幅度为1.81%~8.77%,渗透速度为0.25~0.36 cm/h;灰砂比1∶4时,充填料浆终凝时间为26.2~23.9 h;灰砂比1∶8时,终凝时间41.4~40 h,初终凝时间差不超过2 h;各组胶结料浆塌落度为24.9~26.8 cm,流动性较好。各组试样28 d强度在0.38~1.9 MPa,且浓度、水泥量与强度呈正相关的关系。结合矿山采矿方法对凝结时间、强度等的要求,推荐配比为灰砂比1∶8,浓度70%~72%。研究成果可为同类矿山全尾砂胶结充填物力学性能的确定提供参考。     

冬瓜山铜矿采空区分布特征及充填治理方案设计

冬瓜山铜矿早期开采多采用阶段矿房法和浅孔留矿法,遗留了大量老采空区;该矿新区采用阶段空场嗣后充填采矿法生产,基本处于采充平衡状态,不存在采空区。结合现场勘查成果,详细分析了东、西狮子山矿段,大团山矿段,老鸦岭矿段,桦树坡矿段以及冬瓜山矿段的生产现状及采空区分布特征。在此基础上,结合矿山现有的充填系统,设计了采空区充填方案。研究表明:大团山矿段和桦树坡矿段宜采用灰砂比1∶6尾砂胶结充填和灰砂比1∶15尾砂微胶充填法进行采空区治理,老鸦岭矿段可全部采用灰砂比1∶15尾砂微胶充填采空区,冬瓜山铜矿新区宜采用灰砂比1∶6尾砂胶结充填和1∶15尾砂微胶充填采空区,也可与矸石充填法相结合对采空区进行治理。     

马钢罗河铁矿充填系统方案优化

安徽马钢罗河铁矿充填工艺较为落后，难以实现连续高效充填生产，为解决该问题提出了可行性的改造指导方案。通过尾矿稀释与深锥浓密机扩大产能试验，将原设计处理砂仓溢流水的深锥浓密机改为浓缩沉砂设备供日常充填生产使用，总尾砂泵站泵送至充填站的尾矿不再打入4座立式砂仓，而是经浓度稀释后直接进入深锥浓密机，得到了连续稳定浓度的尾矿供充填生产使用。4座砂仓改为临时存砂设备，储存无法及时充填的深锥底流。通过不断的摸索与实践，取得了良好的效果，提高了充填劳动生产率和设备能力，满足矿山充填生产需求。     

谦比希铜矿膏体充填技术应用研究

谦比希铜矿西矿体围岩稳定性差、遇水泥化,前期采用分级尾砂上向进路充填采矿法,在使用过程中存在充填成本高、矿石回收率低等诸多问题,因此谦比希铜矿建设了赞比亚首套膏体充填系统。本文对谦比希铜矿膏体充填系统进行介绍.研究了不同配比条件下膏体流动特性及强度性能,开展了多工况下地表环管和井下上向进路膏体充填采矿方法工业试验,结果表明:充填系统实际充填能力为65m~3/h,深锥底流浓度最高可达72%;充填浓度为68%~70%、输送管内径为124mm时输送摩擦阻力为4~6MPa/km;一步骤回采时灰砂比为1:12或1:16,二步骤回采时灰砂比为1:24;一步骤回采充填体强度大于0.36MPa即可满足自立要求;充填综合成本为15~20美元/m~3;采用膏体充填后,矿石回收率提高35%,采切比降低80m~3/kt。矿体服务年限延长10年。     

立式砂仓连续高浓度稳定放砂工作模式最佳储砂高度研究

针对传统立式砂仓工作模式充填效率慢，放砂浓度低且不稳定的问题，提出一种连续高浓度稳定放砂的工作模式，储砂高度的保持是此工作模式的关键。本文先通过离心试验探究了底流浓度随储砂高度变化的函数关系，再通过静态沉降试验得到进料参数，以流体力学软件对立式砂仓储砂过程进行模拟分析，验证其函数关系的可行性，并运用动网格技术对不同储砂高度放砂过程的放砂浓度、溢流浓度和砂面高度变化进行模拟监测，综合探究最佳储砂高度，为立式砂仓连续放砂的研究提供重要参考。结果表明：数值模拟计算值与函数关系计算值没有显著性差异，底流浓度随储砂高度变化的函数关系是可行的；11.8m为立式砂仓连续高浓度稳定放砂的最佳储砂高度。     

短流程无砂仓分级尾砂胶结充填工艺

为满足低品位难采矿床低成本高效充填的生产要求,通过研究分级尾砂胶结充填流量与浓度控制,分析优化矿山生产作业循环和尾砂分级旋流器组,研发了短流程无砂仓分级尾砂胶结充填工艺,充填系统不建砂仓,建设时间缩短为4个月,减少投资70%、降低运行成本20%,灰砂比1∶4胶结充填体28d强度达到3.2 MPa,实现了安全开采和采充选作业有序循环,提高了矿山的盈利能力。     

全尾砂充填性能试验研究

针对拟使用充填法将深部矿产资源采出的某矿山,为研究充填性能,取其尾砂进行试验,通过探索充填料浆性能在灰砂比和质量浓度有差异时的变化情况,判断灰砂比和质量浓度对充填料浆性能的影响。采用极差分析法获取两者影响充填料浆性能的主次关系,明确充填料浆配比的适合范畴,随之建立代表料浆性能参数和两因素之间的回归方程。由试验可得:在灰砂比1∶4～1∶12、料浆浓度66%～74%的情况下,料浆流动性能受质量浓度的影响较灰砂比大,但影响充填体强度的关键要素还是灰砂比。根据该矿山的生产需要及室内试验,再联系灰砂比、浓度与充填料浆性能参数间的回归方程,推荐选择最佳参数,灰砂比1∶8,料浆浓度72%。     

全尾砂胶结充填体强度多元非线性回归分析

以莱西金矿分级尾砂为原料,制作灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10,料浆质量浓度为65%、68%、70%、72%和75%的充填体试件,分别养护3、7、14和28d后开展单轴抗压强度试验,探究充填体强度与各因素之间的定量关系。结果表明:充填体强度随灰砂比的增大遵循多项式函数递增、随料浆质量浓度的增大遵循指数函数递增、随养护龄期的增长遵循指数函数递增;灰砂比越大、料浆质量浓度越低,龄期对充填体强度影响越大,表明多因素耦合作用对充填体强度影响越显著;基于Excel和SPSS软件,建立了不同龄期充填体强度与灰砂比、料将质量浓度的回归方程,回归方程相关性系数较高、显著性较强,能较好地表征各因素对强度的影响规律。     

新型固化剂对铜矿全尾砂充填体抗压强度的影响

针对铜矿全尾砂颗粒细及胶结充填成本高问题,进行了新型固化剂对铜矿全尾砂充填抗压强度影响的研究。研究结果表明：当充填总浓度分别为65%、68%、70%,灰砂比为1∶8时,使用新型固化剂试块的28 d抗压强度达到2.556、3.333、3.842 MPa,比使用水泥时提高了650%、520%、461%;当总浓度为70%,灰砂比为1∶8,养护龄期为3、7、28 d时,使用新型固化剂试块的强度分别为1.454、2.983、3.842 MPa,比使用水泥提高了516%、665%、461%;当总浓度为70%,养护龄期为28 d,灰砂比为1∶10、1∶9、1∶8时,使用新型固化剂试块的分别为2.076、2.738、3.842 MPa,比使用水泥时提高了382%、449%、461%。该新型固化剂满足矿山生产要求,克服了水泥全尾砂充填体强度低及充填成本高等技术难题。     

基于不同养护龄期的充填体强度多元线性回归分析

为探究灰砂比、料浆浓度对充填体强度的影响规律,利用某金矿全尾砂作为原料,制备料浆浓度为65%、67%和69%,灰砂比为1∶4,1∶10和1∶20的胶结充填体试件,开展单轴压缩试验。试验结果表明:全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆浓度之间呈多元线性函数关系。养护龄期对充填体强度影响最大,灰砂比次之,料浆浓度最小。充填体强度随养护龄期的增长遵循线性增长规律,且灰砂比和料浆浓度越大,强度随龄期增长速率越大。     

基于不同养护龄期的充填体强度回归分析

为探究灰砂比、料浆浓度对充填体强度的影响规律,利用某金矿全尾砂制备料浆浓度为65%、68%、70%、72%和75%,灰砂比为1∶4,1∶5,1∶6,1∶8和1∶10的胶结充填体试件,开展单轴压缩试验。试验结果表明:全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆浓度之间呈多元线性函数关系。充填体强度随养护龄期的增长遵循线性增长规律,且灰砂比和料浆浓度越大,强度随龄期增长速率越大。     

高浓度尾砂充填室内试验研究

对某矿山高浓分级尾砂充填进行了室内实验,研究了充填物料理化性质、物料渗透性、直剪强度、胶结强度等。实验结果表明:尾砂的渗透系数超过了4cm/h,满足现场充填脱水要求;浓度75%、灰砂比1∶3或浓度78%、灰砂比1∶4的充填体的抗压强度R3大于3MPa,R7大于4.5MPa,可满足大型设备运行的浇面强度要求。     

不同配比全尾砂胶结充填体的动态损伤特性

为得到不同配比下某铜矿尾砂胶结充填体的动力学特性及损伤度,对灰砂比分别为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10,质量浓度为72%的充填体试件开展了相似加载应变率下的常规单轴冲击试验。结果表明:1)加载应变率为30s^-1,灰砂比为1∶4和1∶6的试件内部胶结力较强,受到冲击荷载后残余强度较高,仅在边缘处出现少量层状剥落,相同条件下灰砂比为1∶8、1∶10的试件破坏后多以粉质与劈裂柱状体的形式存在,基本丧失原有强度。2)灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10所对应的损伤值d分别为0.238、0.258、0.443和0.476,当灰砂比由1∶6变化为1∶8时,损伤变量值增幅达171.71%,此阶段充填体整体力学性质大幅度降低,动态抗压强度降低,动弹模量减小,但破坏应变增加,充填体变形性能趋向于脆性。