上向进路低强度膏体充填体强度设计研究

谦比希铜矿西矿体矿岩破碎、遇水泥化崩解,矿石回采困难,回采率在50%左右。谦比希矿建设了膏体充填系统,采用上向进路膏体充填采矿法对矿石进行回采。由于赞比亚水泥价格昂贵、供应不足,因此合理的充填体强度是影响膏体充填应用成功与否的关键因素。采用类比、理论分析、室内实验等方法确定了谦比希充填体自立强度为0.36MPa、抵抗爆破影响充填体强度为0.8MPa。通过室内实验确定现场充填料浓度在70%~71%、灰砂比为1:8时,充填体单轴抗压强度可以达到0.8MPa。通过井下应用,充填体在受到爆破振动作用时能够自立,满足采矿需求。     

上向水平进路分层膏体充填采矿法在谦比希铜矿的应用

介绍了谦比希铜矿西矿体厚大矿体回采方案和膏体充填系统,运用自立强度计算方法论证了膏体充填强度的适用性,引入小断面控制爆破技术有效控制了爆破震动对充填体的破坏。上向水平进路分层膏体充填采矿法成功应用,回采率提高至75%~80%,贫化率控制在6%,采切比降低至90～100 m3/kt,实现了采场的安全高效回采。     

某铅锌矿全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究

云南某铅锌矿一直采用嗣后干式充填的房柱法回采,由于接顶不理想,形成大面积的采空区,对深部矿体的回采和矿柱的回收产生了较大的影响,另外地表尾砂堆置对环境影响较大,为满足采空区对充填体不同的强度要求和实现绿色开采,需开展全尾砂膏体胶结充填料配比实验研究。从全尾砂充填料的物理化学性能入手,测量充填料浆的坍落度并分析其流变性能以确定实验重量浓度范围,制备充填体试块,测量其3、7、14、28 d强度,分析膏体充填料的初凝强度、长期强度和固结性能。通过对充填料流变性能和强度性能的分析,得到了不同用途的灰砂比和充填料配比。     

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。     

破碎废石膏体充填材料性能试验研究

山阳秦鼎公司Ⅱ号矿体设计充填系统方案时,考虑到全尾砂含有氰化物,从环保和安全角度出发采用废石作为主要充填材料,并以此结合现场条件开展了以破碎废石为骨料的膏体充填材料性能试验研究。从不同配比的充填料浆下分别进行了塌落度试验、凝结时间试验和泌水率试验,最后结合充填试块的强度试验,为废石膏体胶结充填系统设计、设备选型和充填采矿法的实施提供了数据支持。     

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。     

适应大型采掘设备运行的充填体强度研究

上向进路充填采矿法在矿山的应用越来越广泛,但充填体的稳定性受爆破震动和铲运机等设备运行的影响,因此,充填体的强度设计是否合理直接影响矿山的安全和高效生产。以谦比希铜矿西矿体为研究对象,结合矿山的开采技术条件,采用经验类比法和理论计算法确定充填体的强度。研究结果表明,采用工程类比法确定的充填体强度需达到1.5 MPa,浇面层的充填体强度需达到2.5～3 MPa,且浇面层的厚度为1.0 m;充填体需达到自立时,充填体的强度应大于0.1MPa;充填体需满足铲运机的运行时,浇面强度须大于2.15 MPa,浇面层厚度大于0.7 m。     

某矿山全尾砂似膏体充填配比试验研究

某矿山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,存在充填体泌水量较大,凝固时间长,强度低等问题。针对该矿山现有充填方式存在的问题,结合膏体充填的优势,开展了该矿山尾砂似膏体充填配比试验研究。主要对该矿山全尾砂和分级尾砂进行了物化性质分析,在此基础上开展了全尾砂和分级尾砂似膏体充填配比试验研究,对比分析了2种尾砂充填体的坍落度、泌水率以及单轴抗压强度等指标,结合矿山生产对充填体强度的要求,确定满足生产要求的最佳配比。研究结果表明:充填骨料采用全尾砂较分级尾砂效果好,全尾砂充填体强度能满足矿山生产需要,并根据矿山生产实际,提出了全尾砂似膏体充填配比方案。     

谦比希铜矿东南矿体大流量膏体自流充填技术及应用

膏体充填是矿山固废高效处置和井下安全开采的重要技术手段.介绍了谦比希铜矿东南矿体大流量膏体自流充填和长距离高浓排尾联合处置工艺,概括了谦比希铜矿东南矿体膏体充填系统的4大关键技术,分别为基于深锥浓密的膏体充填与排尾联合处置技术、细粒级全尾砂膏体大能力均质搅拌技术、势能负压联合作用下膏体长距离自流输送技术、基于膏体充填的缓倾斜复杂矿体高效开采技术.提出了膏体充填系统"打通工艺—提升浓度—提高强度"工业试验思路,最终实现了在充填浓度70％～72％,实际灰砂比1:8.6的情况下,28 d充填体强度大于1 MPa.谦比希铜矿东南矿体膏体充填系统成功应用是我国膏体技术"走出国门"的又一次突破,该系统目前已在矿山全面使用,为矿山产能达标、安全高效开采提供了有力支撑.     

充填材料及其强度研究

充填开采是煤矿保水开采的重要技术,充填材料的强度决定着充填尺寸和充填效果,也决定着充填工艺和充填成本,是充填开采的关键因素。为此,分析了煤矿充填开采充填材料的研究和应用进展,总结了膏体材料的力学特点和强度性能,分析了充填开采对充填材料早期强度和后期强度的要求,提出了确定充填材料强度的方法。     

固体废物膏体充填岩层控制的数值模拟研究

为确定充填体强度和承压水上充填开采的安全性,预测充填开采控制岩层活动的效果,结合现场地质条件,基于充填体的充填作用机理,采用数值模拟软件FLAC,研究了在上层煤未采和已采两种情况下,利用不同的充填体强度开采下层煤后的地表沉陷和顶底板弹塑性区分布,分析了充填开采时工作面矿压及顶板稳定性．研究结果表明：膏体充填开采可有效控制岩层移动,减少地表沉陷效果显著;充填体强度越高减沉效果越好,但大于1MPa后,地表沉陷变化趋缓．综合安全、经济等因素考虑,充填体强度1MPa即可保证安全开采．     

黄麦岭磷矿胶结充填开采配比试验及数值模拟

黄麦岭磷矿露天转地下所面临着怎样选取合理充填材料、充填料配比以及合理选取矿房、矿柱宽度的问题,为此进行了充填体的配比试验,同时结合得到的充填体物理力学参数,运用FLAC3D软件对矿块进行了数值模拟,验证了实际充填体强度要求,判断了不同矿块参数情况下矿房的稳定性和安全性问题。研究表明：黄麦岭尾矿库尾砂具有良好的充填特性,试验得到的不同配比充填体在28 d养护临期的强度值在0.18～2.48 MPa之间;不同充填体维持自稳性的极限宽度在18～25 m之间;矿柱采用灰砂比为1∶6的全尾砂胶结充填方案,合理宽度为15 m,矿房采用水砂充填,合理宽度为15 m。     

某铁矿全尾砂胶结充填材料配比试验研究（增刊）

安徽某铁矿是国内一座设计采选能力450万t/a的大型铁矿山,主要采用阶段空场嗣后充填采矿法,设计充填能力为100m₃/h。本文介绍了该铁矿全尾砂胶结充填砂浆配合比实验研究过程,从全尾砂充填料的物理化学性能入手,对充填料浆的扩散度、坍落度和充填试块7d、28d和60d的单轴抗压强度等进行试验,获得了充填材料的配比与其流变性能和抗压强度的关系,有效评价了充填材料特性对充填体质量的影响,为矿山提供了符合采矿工艺要求的充填物料配比参数。     

基于采矿环境再造的古矿冶炉渣矿开采稳定性数值模拟研究

针对昭通铅锌矿古矿冶炉渣矿开采环境极其复杂,用常规方法难以开采的现状,提出了先胶结(充填)古矿冶炉渣矿上下盘散体(空区),实现采矿环境再造,再用上向水平分层充填法回采古矿冶炉渣矿。采矿环境再造选择了尾砂水力充填和全尾砂胶结充填两种方案,对基于两种方案的古矿冶炉渣矿开采稳定性分别进行有限元数值模拟。     

大红山铜矿西矿段充填采矿数值模拟研究

根据大红山铜矿西矿段矿体赋存的地质条件及现有的开采技术,提出了盘区机械化分条—分层充填联合的采矿方法。初步确定18种回采的方案,选取了FLAC3D数值分析软件进行数值模拟。将各方案的结果进行了对比,选出了最好的回采方案。结果表明,采场结构参数为:用混凝土胶结充填的矿柱宽度6 m,用选矿的尾砂充填的矿房宽度8 m,每个分层的高度4 m;用混凝土胶结充填的矿柱的抗压强度2.5 MPa;开采顺序上下同时回采,间隔100 m时采场的稳定性最好。     

膏体充填参数对岩层移动控制作用数值模拟分析

为研究膏体充填开采对上覆岩层移动控制作用及地表沉陷影响,以某矿建筑物下固体废弃物充填采煤项目为工程背景,针对充填开采3个主要参数:充填体强度、充填率和压实率,充填效果评判标准选取地表最大下沉值和水平变形极值,利用FLAC数值模拟软件,采用控制变量的方法,研究了各参数对上覆岩层移动的影响。研究结果表明,为保证充填效果,充填体强度应不小于1.5 MPa,充填率不小于85%,压实率控制在20%以内。研究可为煤矿开采中膏体充填成巷技术的现场利用提供理论参考。     

煤矸石梯形条带充填采空区可行性研究

煤矸石充填采煤技术能用于低成本、安全、高效回收“三下”压煤和煤柱资源,有效循环利用矿区矸石是绿色开采的关键。提出了梯形条带充填采煤岩层控制的等价采体理论。进一步对梯形充填体的尺寸确定和稳定性进行了分析。分析表明：充填体的稳定性随采深和采高的增大而减小,随充填体截面尺寸的增大而增大;梯形充填方式适用于采高较小的中薄煤层开采,密实充填方式更适用于采高较大的厚煤层深度开采。     

缓倾斜薄矿体机械化上向水平高分层分区充填采矿法

华东某金矿属于贵重金属缓倾斜类难采薄矿体。针对原采矿方法中存在的矿石损失贫化率高,采场生产能力低的问题,提出了充填开采新方案。新方案基于矿体和围岩均稳固的矿岩性质,增加采场的长度、阶段高度至100、50 m,提高开采分层高度至5 m,结合机械化开采生产效率高、作业安全的特点提出机械化上向水平高分层充填采矿法。为增大采场生产能力,降低矿石的损失率和贫化率,减少矿石开采成本,采用两步凿岩、分次出矿、一次分区充填的不留矿柱连续回采工艺,充填物料选用复合早强胶结材料和尾砂。生产实践表明:新方案回采效率明显增加,采场生产能力提高40%左右,矿石损失率和贫化率分别下降6%、5%,采矿直接成本与原采矿方法相当,矿山开采可以获得较高的经济效益和生态效益。     

井下膏体充填新材料试验

将炉渣粉、石膏、熟料按不同比例配合,进行膏体试块净浆强度试验,根据净浆强度等级划分炉渣水泥强度,并进行掺合全尾砂的膏体强度试验。结果证实了铅渣开发水泥的可行性。但由于铅渣的胶凝活性较弱,在应用于矿山充填中可采用部分替代普通硅酸盐水泥,可节约充填成本,混合胶凝材料具有较强的胶凝活性,满足矿山充填强度的需要。