深井水力充填系统

本文参照了南非金矿的开采经验。回顾了深井矿山充填料输送系统的演变过程；讨论了各种形态的充填料浆的流动特性，并且强调了选择正确的模拟方法来计算管线压力梯度的重要性，给出了一个南美洲金矿的充填输送系统的设计实例。     

计算流体力学在充填料浆管道输送模拟分析的应用及研究发展方向

充填料浆的管道输送作为矿山充填的重要环节,直接影响着充填系统的效率,亟需新的研究手段对浆体管道输送试验方法进行探究。结合计算流体力学(CFD)在充填料浆管道输送分析的应用,介绍了CFD技术的计算方法及流程;分析了近些年CFD在充填料浆流动特性、管道输送特性及管网参数优化等方面的研究现状及应用难点;认为目前CFD应用于膏体输送存在复杂管道输送系统建模和网格划分困难、无法进行料浆输送过程的微观机理研究、料浆输送参数选择困难等问题;对CFD应用于充填料浆输送模拟分析的研究发展趋势进行了探讨,认为提高计算精度和工业化应用将成为CFD在充填领域应用的主要研究方向。     

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。     

充填料浆大直径管道输送流动型态研究现状与关键问题

充填料浆大能力管道输送是大规模地下矿山充填开采的关键环节,需要建立与之配套的大直径管道输送系统。充填料浆的流动型态是造成管道堵塞、磨损等输送故障的根本原因,决定了大直径管道输送充填料浆的稳定性。为探究充填料浆大直径管道输送流动型态的本质和变化规律,总结论述了沉降性浆体管道输送流动型态研究现状,分析了充填料浆大直径管道输送流动型态研究的关键问题和研究价值,为充填料浆大直径管道输送流动型态研究提供理论依据,指明研究方向。     

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。     

减水剂在充填料浆中的作用机理及应用研究

提高充填料浆的输送浓度是提高充填体质量、降低充填成本的有效途径之一。为此，开展了减水剂在充填料浆中的作用机理研究并在金川矿山进行了试验与应用，结果表明：在充填料浆中添加高效减水剂可以大大提高充填料浆的输送浓度，并显著改善高浓度充填料浆管道输送性能，减水效率可达15％，充填体强度增大25％～46％，并且可以进一步降低充填材料成本，节省排水排泥费用。     

全尾砂高浓度充填料浆自流输送系统特性分析及设计

本文参照矿山实例,应用试验室测定的不同浓度及配比的全尾砂料浆的塌落度及管道输送料浆流速和流变参数,对全尾砂高浓度输送系统的各种特性参数进行了分析计算,确定了深井矿山充填系统的输送浓度、流速、输送管径和可实现顺利输送时的充填倍线等参数,为类似矿山充填自流输送系统设计提供参考。     

充填工艺技改初探

针对高峰公司矿山充填系统中存在输送管道长、弯道和接头多的问题,对输送管道进行了重新布置,并改进了弯管的结构,从而缩短了充填料浆的输送距离,提高弯管的使用寿命.以试块单轴抗压强度为评价指标,对充填料进行了配比试验,从而确定了合理的充填料配比及有关技术参数.     

全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

充填采矿技术因其自身的特点，在矿山领域得到了大力推广，确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数，是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例，选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象，以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径，分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆，对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析，并对其进行优化。研究结果表明：管道阻力损失与管径呈反比例函数关系，料浆浓度越高，管道阻力损失越大；管径增大到240 mm和260 mm时，管道底部料浆流速过快，会加速底部管道磨损；为实现矿山生产中的采充平衡，建议该矿山输送管径为200 mm或220 mm，料浆输送浓度为70%。     

金川矿山混合充填料浆环管试验系统与管输特性研究

料浆流变特性是影响管道输送的重要因素,其流变参数是进行料浆管道输送阻力分析的重要指标。针对金川矿山充填材料的复杂多变性,开展了多种混合充填料浆流变特性研究和管输阻力因素分析。首先,简要介绍了金川矿山充填料浆管道输送的环管试验系统及检测技术;然后,概述了金川矿山充填料浆环管试验的部分研究成果。通过分析不同条件下的充填料浆管道输送试验成果,揭示了多种混合充填骨料粒径级配、料浆浓度、管道流速和水灰比对管输阻力的影响规律。最后,给出棒磨砂集料的高浓度充填料浆优化配比,为金川矿山安全、高效和高浓度充填法采矿奠定了基础。     

玲南金矿尾砂充填系统改造

针对玲南金矿原有分级尾砂非胶结充填系统存在的问题, 采用全尾砂结构流胶结充填工艺, 对原有系统进行改造, 充填参数为: 充填浓度69％±1%, 充填流量180 m³/h, 充填能力70万立方米/年, 充填料浆进入采场后基本无析水, 改善了矿山的开采环境和安全条件, 提高了资源回收率。     

矿山充填技术研究与应用新进展──第七届国际充填采矿大会论文述评

综述了第七届国际充填采矿大会论文集的主要内容,着重介绍充填材料、充填体力学、膏体充填、充填设备与系统的应用现状与最新进展。     

矿山充填技术的演进历程与基本类别

充填采矿技术是实现矿山绿色发展的重要技术载体,在历时几十年矿山实践中有了长足发展.在综述常规矿山充填技术发展历程和基本类别的基础上,提出以矿山充填、固废处置、采空区再利用、地热开发、战略资源储备和智能控制等为协同发展目标,以充填能效为发展主线,将矿山充填技术演进历程划分为体积性充填、结构性充填、功能性充填和智能性充填4...     

尾砂充填料浆泌水特性及其对充填体影响研究

通常认为充填配比固定时,尾砂充填料浆浓度决定充填体强度,但该观点未考虑料浆泌水对充填体的影响.利用测试模具,测试并分析了不同配比与粒级组成的尾砂料浆泌水特性及其对充填体的影响.研究发现:1)少量水泥添加即可显著抑制料浆泌水,采用微胶充填可实现充填采场泌水控制.2)料浆泌水会显著降低不同初始浓度料浆间的浓度差.但泌水后各...     

分级细尾砂胶结充填强度和料浆流变性能试验研究

以某黄金矿山分级细尾砂为研究对象,在对充填材料基本物理化学性质检测分析的基础上,开展了强度试验和料浆流变特性试验。结果表明:新型胶凝材料固化分级细尾砂效果好,充填体早期强度较传统胶凝材料高,有利于缩短采矿周期。添加新型胶凝材料的分级细尾砂料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型,随尾砂浆浓度增加,料浆屈服应力呈指数增长,而塑性黏度缓慢增加;料浆屈服应力随新型胶凝材料掺量增加不断增大,塑性黏度则先增大后降低。     

阿勒泰某金矿采矿方法优化研究

阿勒泰某金矿目前使用浅孔留矿法开采,具有明显的优点和突出的缺点。随着矿脉在深部合并、变厚,为实现矿山安全高效开采,需要对采矿方法进行优化。本文对该矿上部采空区的稳定性进行了评价,设计了优选出的阶段空场嗣后充填采矿法,并提出了充填系统框图。阶段空场嗣后充填采矿法试验采场的采准施工正在进行中,可以预计采矿作业的安全性和经济效益将大幅提高。     

充填钻孔内管道磨损的影响因素及保护措施

针对充填钻孔内管道磨损导致钻孔报废的问题, 调查了金川矿区充填钻孔的使用情况, 根据破损报废充填钻孔的统计参数, 发现充填钻孔内管道磨损的影响因素有: 充填料浆特性、管道直径、钻孔偏斜率、管道材质、管道安装质量、充填倍线及钻孔级数等。探讨了充填钻孔内管道局部严重磨损的原因, 提出了钻孔内管道严重磨损深度位置的确定方法以及延长充填钻孔使用寿命的措施, 为深井矿山充填钻孔设计维护提供了理论依据。     

高水膨胀材料充填采煤试验研究

为在王庄煤矿进行充填采煤,研制出具有高水膨胀特性的充填材料并对采空区充填系统工艺进行了研究。该材料具有膨胀性能好、固化时间短、早期强度高、可自流输送等特点。材料2 h内呈液态并具有良好的流动性,可自流输送;2 h后开始固化并伴随体积膨胀,能够实现主动接顶支护;12 h单向抗压强度达0.5 MPa;28 d单向抗压强度达2.2 MPa。结果表明:采用该高水膨胀材料充填开采后,采煤工作面超前压力峰值大幅减小,矿压显现不明显;充填区域顶底板移近量最大仅为20 mm;工作面对应的地表最大下沉值为5 mm。     

基于似膏体充填的建筑物下采煤新模式

概要地介绍了似膏体充填技术的形成；结合煤矿的实际情况，提出了建筑物下似膏体充填开采新模式；分析了这种新的建筑物下采煤系统的特点，重点介绍了全砂土材料及充填系统的几个重要组成部分：充填制备站系统、充填料浆管输系统、综采工作面充填系统、充填工艺流程。     

阶段空场嗣后充填体三维拱应力及强度需求模型

在地下厚大金属矿体的两步骤阶段空场嗣后充填采矿法中,合理平衡一步骤矿房采场胶结充填体的揭露稳定性及其强度需求对安全经济充填采矿影响重大。为获取该采矿法中胶结充填体强度需求的三维解析模型与方法,解决类似矿山确定充填体强度需求主要采用经验类比、缺乏科学合理计算方法的问题,本文借鉴土力学应力拱理论,分析了两步骤采充时序过程中的相邻采场充填体空间接触关系,分别研究了二步骤采场非胶结充填体、一步骤采场胶结充填体(揭露后)的应力分布模式,基于Marston拱应力二维模型,拓展建立了各采场充填体的三维拱应力解析模型,得出了非胶结充填体-胶结充填体-采场围岩之间的应力传递规律及接触力学边界解析方法,并通过FLAC3D模拟的拱应力分布结果进行了三维拱应力解析模型的对比验证。进一步将提出的拱应力解析方法应用至Mitchell强度需求解析模型中,考虑了三维成拱作用下非胶结充填体对胶结充填体的侧向推力作用、采场上下盘围岩对胶结充填体的接触摩擦作用,以底部滑动面方向角、滑动体与围岩接触面摩擦力方向角的不同取值情况,定量表征了揭露后胶结充填体的潜在破坏模式,并据此提出了4种胶结充填体安全系数和强度需求的三维解析模型与方法。再利用FLAC3D开展了不同采场尺寸(长度、宽度、高度)、不同充填体参数(容重、内摩擦角)等条件下的充填体强度需求数值解搜索计算,与4种解析方法计算的强度需求结果进行了对比验证,得出了当胶结充填体底部滑动面方向角α=45°+φ_c/2且滑动体与围岩接触面摩擦力方向角β=45°-φ_c/2时,胶结充填体强度需求的三维解析解和三维数值解吻合度最佳,最终获取了最优的一步骤采场胶结充填体强度需求三维解析模型与方法。