金川二矿区充填工艺优化及效益评价

金川二矿区高浓度细砂管道自流胶结充填工艺,为二矿区采富保贫、稳产高产做出了巨大的贡献.根据金川二矿区充填工艺现状并结合笔者多年研究成果和实践经验的体会,提出了对充填工艺进行优化的思路,即优化进路底部充填和进行井下固体废料资源化利用,并对其经济效益做出了分析与评价.     

张赵煤矿尾砂膏体充填技术研究与应用

为释放村庄下压煤,提高资源回采率,减少开采引发的环境破坏,根据张赵煤矿生产地质条件,提出利用尾砂膏体充填技术对102采区进行跳采充填,采5m,留煤柱15m,待充填后再对15m煤柱进行分段回收充填。介绍了尾砂膏体充填过程中密封墙的砌筑、充填管路铺设、管路清洗和制浆工作等。充填后实测分析表明,采区上方地表下沉系数为0.10,最大下沉量为240 mm,最大水平变形为0.8 mm/m,最大倾斜值为2.2mm/m,充填效果较好。     

金川二矿区深部开采充填管路设计优化

金川二矿区深部开采工程纵深达1 000 m左右,充填料浆需从地表搅拌站经管道自流输送至700 m中段各生产水平,充填系统管路设计是深部开采的重要保障。针对深部开采各个充填管路方案预设计工程量、钻孔和管线的长度、高差,分析对比了充填倍线,运用Surpac软件进行方案模拟,确定出1 350,1 150,1 000 m 3个转段水平和四级钻孔设计方案,在避开了F_1、F_(16)断层带,减少工程量的同时,确保了充填料浆自流输送合理倍线值为2～5.5,满足56万m~3/a的充填能力,充填管道采用金属耐磨管,延缓了管道和钻孔磨损,为类似深部开采矿山充填系统管路优化提供了借鉴。     

新技术 新设备

金川矿区开发新技术解决充填难题金川矿区龙首矿"粗骨料管道自流输送胶结充填技术研究"经过前期的工作,取得了阶段性成果。目前,该项目已经完成室内试验,首次半工业试验取得成功。金川公司科技部、昆明理工大学等研究"粗骨料管道自流输送胶结充填技术"课题,被公司列为公司2011年重点科研项目。     

全尾砂胶结充填技术在李楼铁矿中的应用

简述李楼铁矿基本概况及全尾砂胶结充填的基本工艺流程。将全尾砂浆、水泥及适量调浓水经两段连续搅拌均匀后形成充填料浆,并通过充填钻孔及井下充填管路自流输送至采场空区进行充填。通过对李楼铁矿-200m水平16-1#、16-3#、16-5#采场空区进行充填,确保了-180m水平矿体及二步矿柱的安全回采,同时提高了铁矿石回采率,降低了贫化率。     

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.     

基于组合赋权的大体积充填体下回采进路参数优化

针对金川二矿区深部大体积充填体下下向进路式胶结充填法进路参数合理性的问题,以深部850 m水平中段采场为研究对象,依据Mathews稳定图解法确定了9组不同回采进路宽度和高度的试验方案。通过数值模拟获得了不同方案的采场最大主应力、最大拉应力、平均屈服率和顶板下沉量4项指标,利用响应面法获得了不同进路参数对4项指标的影响程度及变化规律。构建了回采进路参数优化综合评价指标体系,利用层次分析法和熵权法进行组合赋权,并通过模糊综合评价得出金川二矿区深部850 m水平中段采场在进路宽度5～6 m、分层高度4～4.5 m时均能取得较好的综合效益,且回采进路宽度6 m、分层高度4.5 m时的综合效益最大。     

深井低倍线充填管道调压技术研究

从理论角度分析了充填竖管或钻孔底部压力的影响因素,得到水平管道越长,阻力系数越大,则竖管底部压力越大。倍线较大时,充填料浆自重不能克服竖管及水平管段沿程阻力损失,仍能维持较小的自流输送流量。根据分析结果,介绍了井下料仓分配系统、小直径竖管大直径水平管系统、节流板调压装置、压力耗散器调压4种常见的深井充填管道调压方法。研究成果为实现金川二矿区充填系统的稳定、安全运行提供指导。     

三通装置在管道自流充填采场改口的应用

矿山高浓度细砂管道自流冲填中,在采场改口或者设备临时故障时,必须停机清洗管道或者为确保管道稳流而持续注水,将大量的地表水通过管道输送到井下采场,造成料浆浓度大幅度降低,对采场充填体破坏极大,同时也易造成跑灰、漏浆,对生产造成严重影响.在管道输送系统加装三通装置后,避免了因采场改口造成的频繁停机和洗管注水,实现了持续高浓度充填,提高了充填体强度.     

基于模糊算法的充填不满管控制系统研究应用

低倍线采场进行充填时,充填管路垂直段料浆不满管问题显现,从而加速垂直管路磨损,甚至引发料浆相变造成管路堵塞,目前缺少提高满管度的有效控制方法。通过现场调研和理论分析计算,建立自流输送模型,在保障充填量的条件下,建立模糊控制算法,调节充填浓度和管路有效直径,提高料浆输送阻力和满管度,算法稳定调节时间17S,超调量6%,控制效果优于PID控制算法,可改善深井低倍线充填不满管状态。     

金川二矿贫矿开采充填设计优化及数值分析

针对金川二矿区1 250 m水平以上贫矿开采充填进行了有关设计优化及数值模拟的研究,根据该矿区实际开采充填情况,设计了9个开采充填方案,采用FLAC2D对各方案进行了数值模拟,从各方案对采场的稳定性、地表的沉降、贫矿顶板及竖井地表位移的影响等方面进行分析,从而选出最佳方案;并对最佳开采充填方案与现行开采充填方案进行数值模拟,对模拟结果做对比分析,揭示了贫矿开采对地表沉降、采场应力及竖井工程的影响。     

胶结充填采矿法充填作用机理与稳定性研究

结合金川二矿区的充填采矿工艺，采用现场观测方法及三维有限元分析方法研究了机械化下向分层水平进路胶结充填和无底柱大面积连续开采的充填机理和稳定性，研究表明充填体承受采场地压和变形，盘区间以不留矿柱为宜，推荐采用交错布置的回采与充填方式。     

金川矿区充填钻孔的应用经验与体会

胶结充填采矿是金川二矿区目前唯一的根本的采矿方法。充填细砂料浆是靠自流输送。管道自流输送技术是70年代由国外引进的。二矿区的管道自流输送曾获国家科技进步一等奖。金川矿区的充填设施、料浆制备的自动化程度、充填规模和充填技术等方面都处于国内领先水平。1983年投产以来,累计出矿量999.4万t,充填量达321万m~3。1987年出矿量突破百万t大关后,每年仍以十几万t的速度递增,出矿量居高不下,一个重要的原因是狠抓充填系统的完善和充填技术,做到采充平衡,使矿山生产处于主动的地位。     

充填料挤压输送泵的研究

充填料挤压输送泵是一种用于矿山充填的专用设备。与矿山自流输送充填料工艺相结合，利用充填管路中垂直管（或斜管）内充填料浆自重和浆体沿管壁的屈服应力，将输送泵安装于充填管路中的适当位置，可将充填料浆输送到远距离的采场。与传统的混凝土泵相比，充填料挤压输送泵具有原理独特、新颖，技术先进，没有分配阀，结构简单等优点，是解决矿山充填料远距离输送难题的有效设备。     

似膏体充填工艺在锡矿山锑矿采选厂的应用

锡矿山锑矿采选厂浅部中段残矿分布较广,充填高差较小且输送距离较远,原块石胶结充填系统的料浆采用自流输送,输送质量浓度低,采场脱水量大,充填密闭工作繁重,充填体不能充分接顶。为满足残矿安全回采要求,推广应用了似膏体充填工艺。该充填工艺采用水泥、粉煤灰、分级尾矿、水制成尾矿似膏体,采用内径为100mm的无缝钢管,使用柱塞泵高浓度输送至采场充填。结果表明,充填料浆输送质量浓度达到了74%～76%,充填料浆成本为62.18元/m3,充填体抗压强度1.5MPa,充填可充分接顶,满足了高分段回采工艺以及残矿安全回采的要求。     

金川二矿区16行垂直矿柱安全高效回采实践

分析16行垂直保安矿柱的受力状态以及对整个采场稳定性的作用,以采场稳定性为基础,研究金川二矿区大面积连续开采暂时留设的16行垂直矿柱资源回采技术,开展矿柱安全采矿设计和回采实践。结果表明,在二矿区大面积连续开采过程中,垂直矿柱在高应力作用下产生整体塑性屈服破坏。当回采水平低于垂直保安矿柱以后,整个矿柱对采场的支撑作用逐步减小直至作用不明显,因此回采矿柱对采场整体稳定将不产生显著影响。实践中有效回采了16行垂直矿柱资源。     

凡口铅锌矿高浓度尾砂充填材料特性试验研究

针对凡口铅锌矿目前充填浓度低,生产成本高,尾砂利用率不足等问题,研究了不同充填材料的配比参数,分析了不同条件下料浆流动性变化规律和管道输送阻力特性。结果表明,为满足采场机械化开采需要,采场浇面充填宜选择分级尾砂作为骨料,灰砂比为1∶4,质量分数为76%,充填体强度R3≥3.0 MPa;非浇面充填可选择混合尾砂作为骨料,灰砂比为1∶4,质量分数为70%,充填体强度R28≥3.0 MPa。充填料浆采用内径130 mm管道输送,流量为60 m~3/h时,分级尾砂料浆和混合尾砂料浆管道输送阻力分别为1.77 MPa/km和1.97 MPa/km。基于矿山现有充填管网系统及管道参数,采用高质量分数充填时,管网系统充填倍线均小于料浆自流充填倍线,均可实现自流输送。     

金川矿山两体岩石力学问题初探

金川二矿区深部采场面积将达到10万m2,埋深将接近1000m,深部采场围岩及充填体的稳定性成为当前的核心问题。针对由充填法开采引起的地表移动、变形和破坏等问题,分析了大量充填体形成的"人工岩体"、"空壳体"与天然地质体之间的性质差异及其相互作用机理,借鉴两体力学试验分析结果,提出了金川矿山深部开采面临的两体岩石力学问题。     

罗河铁矿高阶段采场充填体应力解析与强度设计

为了获得罗河铁矿高阶段采场充填体最优强度,通过分析高阶段采场充填体的受力特征,应用理论力学构建高阶段采场充填体应力解析模型,分析了充填体应力与采场长度、采场宽度的关系,最后结合应力解析模型计算获得充填体最优强度。结果表明,充填体暴露高度越高,充填体内垂直应力越大;充填体强度越低,充填体高度对其垂直应力的影响越敏感。罗河铁矿阶段采场高度为80 m＜H≤85 m时,充填体强度不低于2.5 MPa,当采场高度60 m＜H≤80 m时,充填体强度不低于2.3 MPa;分段采场高度30 m相似文献   

高浓度尾砂胶结充填在金川二矿区的应用

结合金川二矿区高浓度尾砂胶结自流充填工艺,详细介绍了尾砂胶结充填系统的工艺流程、工艺参数和过程控制手段,阐明了高浓度尾砂胶结充填在金川二矿区下向胶结充填采矿法中成功应用的现实和长远意义.