缓倾斜薄矿体采矿方法与工艺优化研究

锡矿山闪星锑业有限责任公司南矿采用杆柱砂浆充填法开采缓倾斜薄矿体,为提高杆柱砂浆充填法充填料浆浓度,防止采场充填水泛滥,满足浅部中段残矿和保安矿柱回采的需要,改进了采准方式,并优化研究了充填工艺。优化后的充填工艺采用水泥、粉煤灰、分级尾矿、水制成尾矿似膏体,使用柱塞泵高浓度输送至采场充填。满足了采矿安全生产需要,具有明显的经济效益和环境效益。     

细粒级尾矿流变特性及自流输送条件试验研究

某矿山采用细粒级尾矿进行充填，充填料浆浓度不稳定，易出现堵管或爆管事件，严重影响井下生产接续。开展了细粒级尾矿和胶结料浆的坍落度、扩展度、黏度及屈服应力试验。结合对采场充填基础参数分析与计算，可知管道阻力小于自然压头时即能实现自流输送。在确定胶结料浆浓度、流量、管径时，通过计算调整充填倍线实现自流输送，为现场充填自流输送提供了重要的理论依据。     

全尾矿及分级尾矿胶结性能试验研究

采用自制胶固粉为胶结材料对河西金矿全尾矿及分级尾矿进行了胶结对比试验。通过对不同的养护龄期、料浆浓度及灰砂比条件下胶结体的单轴抗压强度进行测定,对自制胶固粉胶结全尾矿以及分级尾矿(-100目尾矿,-200目尾矿和+325目尾矿)进行胶结试验,得出不同粒度尾矿控制合适的料浆浓度和灰砂比可以满足不同强度要求的底层充填和面层充填需要,可为现场充填技术的应用提供工艺条件设计依据。     

早强剂在膏体充填中的作用机理及其应用研究

缩短充填料浆的凝结时间是提高充填体早期强度、降低充填成本的有效途径之一。为此,开展了早强剂在膏体充填中的应用研究。试验表明,充填料浆中添加水玻璃能满足采场对膏体凝结的要求。工业试验表明,添加10%水玻璃后膏体最终初凝时间为450 min,采场终凝时间为3 d。     

Kidd Creek矿深部开采中膏体充填料的研究

高密度的浆状充填料和膏体充填料都可看作是Falconbridge公司Kidd Creek矿深部水平现在采用的块石胶结充填料的代用品。高密度浆体充填料尽管其多余的含水极少,但必须以临界流速或大于临界流速的速度输送才能避免泥砂沉积于输送管路中。膏体充填料的含义是它是以尾矿为主要原料的混合物,处于静止状态下不会有水析出,因而这种充填料的输送过程中不存在临界速度的问题。     

全尾矿单管路自流输送胶固充填新工艺研究

本文介绍了一种岩金矿山全尾矿单管路自流输送胶固充填新工艺，该工艺使用一种“全不 固材料”作固化剂，与全尾砂制成浓度６０％～７２％的充填料浆，经单管路自流到井下采场，不用脱水便可以凝结为固态充填体，经１２ｈ后可以承载新工艺的试验成功地解决了尾砂胶结充填作业中充填体井下脱水和强度不均等一系列难题，工艺简单，效益好。     

谈全尾矿膏体制备与沉降的关系

尾矿的特性直接决定尾矿膏体的质量及输送特性,而在全尾矿高浓度连续充填过程中,由于充填能力和膏体质量的需要,在膏体制备过程中需要在极短时间内实现尾矿的快速沉降,因此,采用絮凝沉降的方法是保证膏体质量,实现溢流澄清,改善充填料浆的输送性能的重要方法.     

全尾砂膏体充填配比优化正交试验

某新建矿山计划采用全尾砂膏体嗣后充填采矿法进行地下开采。为了提供经济合理、满足强度要求且有利于管道输送的全尾砂膏体充填最优配比方案,以料浆流动性能和充填体强度性能为考察指标进行正交组合配比试验。运用MATLAB软件对试验数据进行极差分析和多元线性回归分析,获得了灰砂比和料浆浓度对充填体强度影响的敏感性以及各力学参数预测模型。结果表明：（1）料浆质量浓度对塌落度的影响起主要作用,灰砂比次之;（2）充填体强度的敏感性随着灰砂比和料浆浓度的增加而增强,充填体强度对灰砂比更敏感,而对料浆浓度的敏感性较弱;（3）确定了全尾砂膏体最优配比：水泥用量为13%,充填料浆质量浓度为77%,此时全尾砂、水泥和水的用量分别占制备全尾砂膏体质量的68.14%、8.86%和23.00%。在该配比条件下,经28 d养护龄期后的抗压强度为2.6279 MPa、弹性模量为205.2 MPa、塌落度为23.7 cm,以较少的水泥用量满足了矿山充填强度指标和自流输送要求。     

某矿山浮选尾矿充填材料特性试验研究

某矿山选矿工艺产生的浮选尾矿经处理后回填至井下，充填采空区。为研究该浮选尾矿用于井下回填的可行性，开展了相关充填材料试验。试验结果表明：该矿山浮选尾矿是一种比较好的惰性材料，有害成分较少，适合作为井下充填的材料；细粒级占比较多，粒度均匀，但级配不好；沉降性能一般，60 h才能沉降完毕；在灰砂比一定的条件下，料浆的初凝时间和终凝时间均随浓度的增加而缩短；充填体强度与灰砂比、浓度、养护龄期均成正相关，充填料浆最佳输送浓度为57%,若用于充填采矿，则灰砂比选择1∶4,若仅用来处理采空区，灰砂比1∶6～1∶8就可以满足充填要求。试验所得数据和结论对于矿山充填作业具有直接的指导意义。     

充填料浆沉降规律研究及输送可行性分析

通过分析充填料浆在管道自流输送系统中的运动形式与充填骨料固体颗粒的沉降规律,得知充填料浆能否稳定地输送到采空区跟输送速度及水平管道的长度有关.结合孙村煤矿的煤矸石似膏体充填料浆的特点,利用Fluent流体分析软件对料浆的管道输送过程进行了模拟,并从理论上分析了以煤矸石作为主要骨料的似膏体利用管道自流输送的可行性.模拟分析表明,料浆的自流压差能够克服在管道自流输送过程中的沿程阻力损失,并且在3.82 m/s的水平管道输送速度下,料浆垂直脉动速度分量38.3 cm/s大于煤矸石的干涉沉降速度0.99 cm/s,因此,似膏体能够自流输送到采空区.     

浓密增效剂对尾砂料浆浓密性能的影响及机理

针对膏体充填技术中添加絮凝剂对尾砂浓密后浓度提高有限,且屈服应力增大,流动性降低等问题,研究了絮凝剂?浓密增效剂共同作用,进一步提高全尾砂膏体充填料浆浓度,降低料浆屈服应力,并从微观角度进行机理分析. 结果表明:通过沉降与流变试验发现,最佳添加工艺为加入絮凝剂沉降完毕后再加入浓密增效剂,固相质量分数可提高8.57%～10.13%,同时屈服应力降低6.68～12.85 Pa;多组分浓密增效剂不仅能降低单耗与成本,还可以提高膏体充填材料的抗压强度;灰砂质量比1∶12并添加浓密增效剂的膏体充填材料28 d抗压强度为2.5 MPa,与灰砂质量比1∶6未添加浓密增效剂的膏体充填材料强度相差小于20%;通过总有机碳（TOC）吸附试验与Zeta电位试验发现,浓密增效剂具有吸附与分散的作用,会打开絮凝结构,释放絮团间水,从而提高尾砂浓度,并改善尾砂颗粒的流动性.      

全尾砂膏体充填系统充填质量稳定性研究

为研究武山铜矿全尾砂膏体充填系统充填质量稳定性,分别测试了充填系统的制浆输送稳定性、工业运行稳定性与充填体强度波动。试验结果表明,全尾砂膏体充填系统的深锥浓密机在储料时间不超过 3 d的情况下可实现相对稳定的排料与生产,若延长储料时间,物料易在深锥底部板结,进而导致排料流量与浓度的不稳定。考虑采矿充填的不平衡性,矿山应尽量避免深锥浓密机长时间储料,并可在深锥底部增加流态化活化造浆系统,保障排料稳定性。在工况条件相对稳定的情况下,武山铜矿全尾砂膏体充填系统工艺流畅,充填技术指标优异,超过设计和建设要求,且充填体 28 d 强度均能达到 4 MPa 以上,能够满足回采过程中充填体的强度需求。充填系统运行可靠、工艺参数稳定,极大地提高了充填体质量,为进一步实现安全高效开采提供了安全保障。     

良山铁矿全尾砂胶结充填参数的合理选择

结合良山铁矿全尾砂胶结充填工艺的主要影响因素,提出不同充填配比参数并对其进行回归预测分析,得到影响充填体强度的主要因子及其与充填强度的关系曲线。根据采场参数,运用不同的数学模型计算出充填体的设计强度范围为0.18~1.30 MPa,并利用ABAQUS软件对采场回采后相邻采场中充填体的受力变形情况进行了模拟分析。结果表明：充填采场中配比为1∶8时充填体强度略有盈余;配比为1∶20时充填体强度不足,充填体会发生压裂破坏;配比为1∶15时充填体强度能满足采场安全要求。选择浓度70%,灰砂比1∶15的充填配比能够控制采场的变形和破坏。     

全尾砂胶结充填在某白钨矿山的应用

为防止或限制某白钨矿山采空区大面积塌方和地表沉陷,矿山对采空区进行了全尾砂胶结充填。该矿山根据尾砂粒级组成和胶结充填材料强度的试验结果,设计了全尾砂胶结充填系统的工艺流程,采用立式砂仓对低浓度全尾砂浆进行沉淀脱水形成高浓度全尾砂浆,将高浓度全尾砂浆、散装水泥及适量调浓水混合连续搅拌均匀后制备成充填料浆,经充填钻孔及井下充填管路自流或者加压输送至采场空区进行充填,并解决了一些胶结充填过程中的具体问题。     

全尾砂重力浓密导水通道分布与细观渗流规律

浓密床层导水通道分布特征及通道内部的细观渗流机制是影响全尾砂重力浓密效果的关键因素。利用连续浓密试验与CT扫描技术相结合的方法研究剪切作用对床层孔隙分布特征的影响,将扫描结果导入COMSOL软件进行床层内部液体逆向渗流规律模拟,揭示剪切作用对排水过程的影响机理。结果表明：在给料浓度为10%,絮凝剂浓度为0.01%时,无/有剪切作用下连续浓密平均浓度分别为50.10%和55.82%;内部孔隙率分别为49.90%和44.18%。无/有剪切作用下导水通道数量分别为6和2,剪切作用使导水通道的数量降低了66.7%;流出通道数分别为6和1,流出通道数量降低了83.3%;通道内液体最大渗流速度分别为9.574×10^-6 m/s和2.592×10^-6 m/s,出口最大流速分别为5.372×10^-6 m/s和1.468×10^-6 m/s;孔隙表面最大压力值随着液体逆向渗流逐渐降低。剪切前导水通道呈开放连通状态,排水后孔隙体积减小,导水通道闭合,床层浓度进一步提高。导水通道数量的降低说明剪切作用实现了床层的强化排水,为膏体材料的制备奠定基础。     

基于模糊PID算法的同步顶升控制系统设计

针对江西铜业集团公司德兴铜矿所配备的斗容35m3的WK-35电铲在检修时需将上下盘分离的需求,提出一种MATLAB的参数自整定PID控制方法,设计出一套满足顶升要求的简单、经济的液压同步顶升作业装置,数值模拟结果表明该液压系统具有较好的动态特性、符合工程技术要求;结合相应PID控制理论,借助AMESim/Simulink耦合并行运算,完成电液结合高精度、高响应的同步顶升控制系统。     

中国膏体技术发展现状与趋势

膏体技术能够有效解决采矿引发的环境和安全问题,是实现绿色开采的关键技术,近年来在国内矿山得到了迅速推广. 科学进步加速了膏体技术智能化控制、精准化制备和个性化采充的步伐,提升了我国膏体技术的研究水平. 介绍了膏体技术基本概念和特点并统计了膏体技术在中国的发展历程,系统性分析了我国全尾砂浓密脱水技术、结构流管输技术、采场多场影响机制、新材料开发和膏体工程化实验室建设最新研究进展,同时对膏体技术在井下充填和地表堆存领域的实践效果进行了介绍. 指出了膏体技术仍面临着严峻挑战,并将从数字化和智能化方面突破,实现浓度自适应控制、膏体精密制备、采场个性化充填和系统3D模块化设计装配,引领中国矿业绿色发展.      

上向分层充填采矿法尾砂充填体沉缩变形试验研究

尾砂充填体沉缩变形量较大且难于确定。基于大尹格庄金矿水砂充填生产实践,在室内试验测定分级尾砂粒级组成、孔隙率、载荷作用下沉缩变形量的基础上,通过采场内尾砂充填体厚度计算、回采作业前后充填面标高等参数的计算,推算出尾砂充填体最终沉缩率为11.6%。试验结果可为尾砂充填采场的清底标准提供依据,并根据生产需要适当采用胶结充填方式减少采矿贫化损失。     

盘区机械化上向水平分层充填采矿法分区域充填脱水技术及应用

大尹格庄金矿采用盘区机械化上向水平分层充填采矿法进行回采,采场充填采用水砂充填技术。水砂充填浓度约60%~70%,大量的充填水需要从采场内快速排出。详细介绍了对大尹格庄金矿采场充填脱水技术及应用,尤其是泄水、脱水、隔水3个工艺环节。生产实践表明:新型充填脱水技术的应用提高了采场充填脱水速度,实现了采场充填低成本和采场分区域局部充填,提高了采矿效率。