充填体主动接顶膨胀材料性能试验研究

充填接顶是充填采矿工艺的重要工序,其效果关系到矿石回采安全性及回收率。为解决目前充填采场接顶率低的难题,本文提出了充填体主动接顶技术。经试验研究,在充填料浆中添加与其相匹配的自膨胀材料,利用其自膨胀功能使充填体体积增大,可实现采场充填体主动膨胀接顶。通过开展自膨胀充填料浆的流动性能和自膨胀充填体的强度试验,并借助扫描电镜(SEM)分析充填体的微观结构,确定了广东某铅锌矿充填接顶的技术参数,在充填料浆浓度为73%、灰砂比为1∶4、膨胀材料添加量为3%时,充填体体积膨胀率为22%～23%,充填体强度约2.0MPa,满足接顶充填工艺要求。     

金川集团公司充填采矿技术与应用

金川镍矿处在"富、大、深、碎"的复杂矿岩条件下,全部采用胶结充填采矿法开采.40多年来,金川公司坚持正确的胶结充填采矿技术路线,通过组织大规模的环管试验研究,上世纪70年代初发现了高浓度料浆的管流特性,提出了"临界流态浓度"的概念,推导出了计算砂浆管道输送水力坡度的金川经验公式;1987年以后试验验证了金川膏体充填料浆符合赫谢尔-布尔克莱流变模型,解决了金川膏体泵送充填工艺在理论计算方面的关键技术,并于1999年7月建成投产了尾砂膏体泵送充填工艺系统.长期的试验研究与生产实践,金川镍矿提出了合理的高浓度细砂胶结充填和膏体充填料浆的配合比参数,解决了相应充填工艺中的主要技术问题,并开展了连续回采充填体及采场围岩稳定性的研究,得出了采场围岩与充填体的稳定性取决于原岩水平应力、充填体的支撑作用和回采顺序的科学结论,形成了由中央向两翼推进,并保持中央两个盘区嗣后充填一步回采的方案,满足了金川镍矿目前年采矿量460万t、年充填量150万m3的要求,使充填采矿法在中国成为一种高效率、高回收率的采矿方法.     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

冬瓜山铜矿提高采场接顶率的技术措施

铜陵冬瓜山铜矿近年来二步骤采场增多,存在一步骤采场充填接顶效果不理想的问题,且该问题日益突出,直接影响了下一步回采安全。分析了影响充填接顶的因素,认为尾矿特性、充填下料孔位置和数量、尾矿流平性、采场接顶观测条件限制、充填浆体浓度、滤水速度、充填浆体阻力、采矿方法等为影响该矿充填接顶的主要因素。在此基础上,提出了提高采场充填接顶率的一些技术措施,包括选择适宜的充填料及合适的浆体浓度、提高充填料滤水能力、高位接顶、多点实施下料、多次强制挤压接顶、速凝充填等。该类措施的成功实践,将充填接顶率平均值由91. 1%提高至98. 8%,成效显著,为确保冬瓜山铜矿后续安全、高效开采提供了技术保障。     

全尾砂似膏体充填参数优化及设备优选研究

为了处理枨冲矿区的采空区,实现矿区浅部残矿和深部矿体的安全高效回采,提出采用全尾砂似膏体胶结充填法处理采空区。首先通过室内试验确定了全尾砂胶结充填料的浓度、灰砂比等充填料浆参数;然后在充填料浆参数的基础上,根据不同机械设备工作原理和参数,以料浆连续制备为基础优化选择了充填料浆制备设备,为矿区高效充填提供基础研究数据。     

似膏体充填系统管网参数及泵送压力选择

湖南闪星锑业有限责任公司对浅部残矿进行回采,并采用高浓度的似膏体充填系统进行充填。通过从锡矿山选场选取尾砂充填体,在实验室测试其物理力学性质,同时测定不同浓度下不同配比的充填体的抗压强度及泌水率,得出适合矿山的充填材料配比为 1∶2∶8(水泥∶粉煤灰∶分级尾砂),质量浓度为70%~76%。通过充填管道输送参数计算,选用外径为0.114 m,壁厚为0.007 m的钢管,得出似膏体料浆的临界流速为0.97 m/s,充填料浆水力坡度为885.92 Pa/m,充填管道最大输送阻力为1.53 MPa,工业泵的启动压力2 MPa,得出泵的最小压力值为3.53 MPa,从而设计出适合锡矿山的似膏体充填系统,为矿区充填可靠性提供了保障。     

长进路梯次分段半封闭充填工艺在焦家金矿的应用

焦家金矿充填料浆浓度与灰砂比,充填站制备工艺,采场充填工艺影响充填体强度和接顶率。其中采场充填工艺与充填体质量关系最为密切。通过分析充填体质量影响因素,针对寺庄矿区长进路充填,提出梯次分段半封闭充填工艺。新充填工艺提高了充填体强度,保证了长进路的充填接顶率,减少板材和充填管路的消耗,同时提高了充填效率,有效避免了充填料浆的溢流跑浆现象,对矿山长进路充填具有重要的指导借鉴意义。     

黄沙坪多金属矿全尾砂胶结充填试验研究及工程应用

黄沙坪多金属矿原设计采用上向水平分层废石充填采矿法,存在开拓工程量大、采场接顶率低、矿柱回采难度大、充填成本高等问题.为更安全高效采矿、降低充填成本,改为全尾砂胶结充填.在尾砂基本物理性质、流动性及强度试验的基础上,提出了黄沙坪多金属矿全尾砂胶结充填工艺.工业试验结果表明:采用全尾砂做充填骨料、新型充填 G 料做胶结剂,能够满足矿山生产对充填工艺和充填体强度的要求,且选厂尾砂可以全部充填到井下,实现无尾砂排放;充填料浆质量浓度为６７％,充填流量最大８０m３/h,灰砂比１∶６~１∶１０,充填料浆能够顺利进入待充填区域,料浆达到结构流状态,各项指标均满足要求.全尾砂胶结充填系统的建成使用,为黄沙坪多金属矿安全、高效充填开采奠定了基础.     

基于 L管实验的全尾砂膏体流变特性研究

膏体的流变特性是影响膏体管道输送的重要因素。为获取膏体充填料浆真实的输送流变特性,利用 L 管实验装置,基于宾汉塑性模型获得膏体料浆的屈服应力及塑性粘度,得到不同料浆浓度和灰砂比条件下的管道输送阻力和充填倍线。结果表明：料浆浓度和灰砂比的上升都会导致剪切应力的增加,充填倍线的降低,其中,料浆浓度是影响充填体流动特性的最关键因素,而灰砂比是影响膏体强度的关键因素,但是膏体浓度的影响也不能忽视。根据 L 管和强度特性实验结果以及一二步骤采场的强度和输送需求,分别推荐了采场最佳膏体配比。     

王家庄铜矿充填料浆浓度优化可行性及效果

针对王家庄铜矿充填料浆浓度过低(低于68%)对采场脱水、充填体质量和充填成本造成的诸多不利影响,在实验室测试较高浓度充填料浆的流变参数及养护至不同龄期试块的抗压强度,分析充填料浆浓度优化的效果及可行性。结果表明,1)提升料浆浓度至70%、72%可显著提高充填体试块强度,尤其对回采进度中至关重要的早期强度有明显提升;2)70%浓度料浆输送参数变化甚微,对输送构成较小影响,而72%浓度料浆初始切应力及黏度值均较高,可能会引发堵管事故。试验结果对矿山生产具有重要的指导意义,矿山可进行70%~72%料浆浓度的工业试验,进一步验证浓度优化的可行性。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

井下采空区全尾砂充填材料试验研究

银鑫矿经过多年开采,井下形成较大采空区,为充填治理井下采空区,需要进行实验室充填材料试验。通过进行流动性和强度试验,并在室内和矿山井下采场中进行养护,优选得到最佳的充填料浆质量浓度和材料配比,确定了银鑫矿的充填工艺。结果表明,使用胶固粉G料作为胶凝材料,74%质量浓度、灰砂比1∶10可以达到3 d强度1 MPa以上;74%质量浓度、灰砂比1∶6可以达到28 d强度4 MPa以上,银鑫矿充填料浆在其井下采场条件下,充填体的强度明显降低,采场中的充填体强度只有室内试验试块强度的80%左右。     

膏体充填料浆管道自流输送分析及管线布置

自流充填具有充填效率高、工艺流程简单等优势,但膏体充填料浆由于浓度高,管道输送阻力大,易发生堵管等输送风险,因此,膏体充填料浆自流充填难度大。为了使膏体充填料浆实现安全可靠的自流充填,简化充填工艺流程,节约充填成本,本文以探究膏体料浆自流充填的可行性、确定膏体充填料浆自流充填条件为研究目标,通过试验确定合理的充填工艺参数,从而制备了均质性较好的膏体充填料浆,计算了膏体充填料浆在管道输送中的阻力,论证了膏体充填料浆自流输送的可行性,确定了膏体自流充填最大允许倍线。并根据膏体充填料浆的基本参数,结合膏体料浆管道输送的特性及井下实际生产情况,优化了充填管道布置。经生产实践验证,膏体充填料浆的自流充填能力由原先的50m~3/h提高到了110m~3/h,且生产运行过程中,膏体充填料浆管道输送系统稳定可靠,料浆管道输送流畅,能够满足膏体充填料浆自流输送需求,极大提高了充填效率,简化了充填工艺流程。     

充填采场内膏体流动规律及接顶率预测模型

为了探明下料点位置、充填流量和料浆质量分数对充填接顶率的影响规律和采场内膏体流动规律。利用自主研发的采场模型，开展相似模拟试验。依据实验结果建立接顶率预测模型，并与采场实际接顶率相对比验证模型可靠性。研究结果表明：地下采场膏体流动规律分为四个阶段，分别是简单剪切流动阶段、双层剪切流动阶段、下部沉积与上层剪切阶段及上层剪切阶段。料浆质量分数、下料口位置和充填流量是影响采场接顶率的重要因素，就影响程度而言料浆质量分数＞下料口位置＞充填流量。接顶率随料浆质量分数增加而降低，随下料口位置向采场内延伸而升高，随充填流量的变化很小。基于实验结果构建了三因素接顶率预测模型，与实际接顶率对比，预测误差约7.6%。本研究成果可为充填采场接顶率预测提供理论支撑。     

井下泵送混凝土充填工艺配比参数试验研究

兴发集团兴隆矿利用经废石破碎成-10mm且具有连续级配的碎渣作为充填骨料,采用泵送混凝土充填工艺,经充填料浆流动性试验及强度配比试验确定,其充填浓度为82%、砂灰比为4时,能够满足泵压输送及回采强度的要求。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

尾矿特性对充填工艺及胶结强度的影响

尾矿胶结充填的质量与料浆浓度和成分有关,因此对尾矿特性进行深入研究,实现低成本制备高浓度尾矿、确定合理输送浓度有着非常重要的意义.通过对不同特性和浓度尾矿的研究,即对尾矿成分、粒径、级配、稠度、粘度、孔隙压力、密度、孔隙率、悬浮物组成等的研究,解决尾矿制备过程中进料、沉降、浓缩、溢流澄清、去除有害物质中的问题,从而确定高浓度尾矿的输送方法、采场接顶方法、脱水方式等,创建合理的矿山充填系统.     

煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用

近年来,采用煤矸石为骨料的似膏体或膏体充填采煤技术开采"三下"压煤已成为煤矿绿色开采的一个重要方向。分析充填料浆流变参数是充填管输系统设计的基础工作。针对常规流变仪无法测试煤矸石高浓度充填料浆流变参数的实际问题,根据充填料浆粗骨料、粘度高的物料特征和流变参数测试原理,研制了煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试仪和相应的测试方法。采用自制流变仪对公格营子矿似膏体充填料浆的流变参数进行了测试分析,确定了充填料浆管道输送的摩阻系数,为该矿充填管道系统优化设计提供了科学依据。     

分级尾砂充填系统振动给料技术试验研究

本文介绍了武山铜矿分级尾砂充填尾砂振动给科系统的技术原理、破拱装置与砂仓结构之间的关系、振动给料机性能及其试验。试验结果证明,采用尾砂振动给料后,尾砂给料均匀连续,易于控制,尾砂充填料浆浓度高于71%,解决了矿山原分级尾砂充填工艺中因为水量和尾砂量无法控制,导致充填料浆重量浓度和充填效率低、采场充填接顶困难和充填料严重离析等一系列问题。     

下向分层进路似膏体充填采矿法在大水矿山帷幕注浆后的应用实践

谷家台铁矿采用近矿体顶板灰岩立体帷幕注浆堵水技术成功解决了地下水难题.在隔水帷幕体的保护下,应用下向分层进路似膏体充填采矿法进行矿房回采,对该采矿方法的采场结构参数、回采工艺、似膏体充填工艺等做了介绍.谷家台铁矿的生产实践证实帷幕注浆后该采矿方法能满足采矿要求,对类似矿山开采有一定借鉴意义.