金属矿山充填浓度多目标优化控制研究

在常规PID控制时充填浓度存在滞后性、时变性等特点,且易受尾砂性质和粒径等因素影响,提出了一种充填浓度的多目标优化控制策略。通过对充填工艺流程进行分析,构建充填浓度的多目标控制模型,设定多目标决策变量,建立对应的目标函数和约束条件,从底流浓度、充填质量、充填成本方面对充填浓度进行多目标优化,采用遗传算法进行求解,并在MATLAB中进行仿真。通过仿真曲线可知,多目标优化算法在评价指标方面满足质量合格、低成本的控制需求,与传统PID控制算法相比,多目标优化控制算法响应速度更快,鲁棒性更强,该充填系统运行以来,充填浓度稳定在70+-1% 左右,成本降低15%,满足工业生产要求。     

某金矿全尾砂高浓度充填流变特性与微观结构的分析

以小东沟金矿全尾砂为研究对象,开展了充填料浆流变性质研究,采用Brookfield RSR-SST流变仪准确测定其流变参数。实验结果表明,该矿全尾砂充填料浆流变曲线符合H-B流变模型,随着全尾砂浓度的增加,屈服应力呈典型的指数函数关系,当其浓度超过72%时,屈服应力和塑性黏度明显增大。通过对不同浓度、不同灰砂比的全尾砂进行3、7、14 d单轴抗压强度测试,获得充填体强度与充填材料配比参数的关系。通过SEM扫描电镜对充填体内部水化产物微观结构分析,得到充填体内部水化产物随灰砂比提高的演化规律,为小东沟金矿实现全尾砂高浓度充填提供理论依据。     

基于微型圆柱塌落度筒的膏体流动性测试与屈服应力分析

塌 落 度 是 反 映 充 填 料 浆 流 动 性 的 重 要 指 标,采 用 ASTM 标准塌落度筒测试塌落度时尾砂用量较大,试验操 作不够灵活,因此,研究开发了一种适用于膏体充填的微型 圆柱塌落度筒,通过塌落度测试对比分析,给出了微型圆柱 塌落度筒的高径比,建立了塌落度 屈服应力之间的关系模 型,且用微型圆柱塌落度筒测试得到的塌落度通过数学模型 计算屈服应力与流变仪测量所得屈服应力吻合.通过线性 回归精度 比 较 和 误 差 分 析,最 终 选 出 高 １００ mm、直 径 ６７ mm(高径比１．５∶１)的０．３５２L圆柱形塌落度筒替代 ASTM 标准塌落度筒进行膏体流动性测试,工业试验结果表明,微 型圆柱塌落度筒测试结果能更好反映膏体的流动性能.     

某金矿充填用分级细尾砂浓密试验研究与应用

基于某金矿－３７μm 含量８０％以上的充填用分级细 尾砂,开展了室内静态絮凝沉降试验、室内动态浓密沉降试 验和现场半工业浓密试验,进行了砂浆质量浓度、絮凝剂类 型、絮凝剂用量对分级细尾砂沉降的影响规律研究,掌握了 泥层高度与浓密机底流质量浓度的匹配关系.试验结果表 明:室内静态絮凝沉降试验和动态浓密沉降试验确定的最佳 砂浆稀释质量浓度、最佳絮凝剂用量、单位面积处理量可用 于指导矿山确定充填用浓密机合理直径,而室内试验的底流 质量浓度试验数据均低于现场半工业浓密试验,一定时间内 浓密机的底流质量浓度随着泥层高度的增加先增大后趋于 稳定不变,现场半工业浓密试验数据可用于指导矿山确定充 填用浓密机合理高度.     

某金矿合理级配尾砂膏体充填体强度研究与试验

尾砂级配为影响膏体充填体强度力学性质的主要因素之一。配制8组不同颗粒级配的尾砂试样,在实验室中进行标准养护条件下和井下养护条件下充填体抗压强度的试验测试,对比分析尾砂级配对充填体强度的影响,并到井下采场进行试验验证。试验结果表明:在一定范围内,随着尾砂中+150μm含量的增加,配制的充填料浆形成的充填体强度先增大后降低。优化组合后的合理级配尾砂制备成的膏体充填料浆在同等条件下充填体强度最高。试验数据可为该矿膏体充填工艺流程选择提供参考。     

多矿区充填系统整合提效生产模式在焦家金矿的应用

目前,焦家金矿主矿区周边有多个小矿区,由于地表不允许陷落,小矿区生产存在充填制备难、效率低以及生产成本高等一系列问题。通过利用主矿区成熟的胶结充填系统,为主矿区和周边小矿区充填服务,同时,通过集中供砂、集中储砂和集中充填,彻底解决了周边小矿区充填制备难的问题。该模式的成功应用,为矿山企业充分利用资源、开采资源提供保障,提高了企业的经济效益和社会效益,并可为其他同类型矿山、矿区开采提供借鉴,具有较好的推广应用前景。     

新型充填胶凝材料影响因素分析及配比优化

为解决山东某金矿充填成本高、早期强度低、二步骤回 采时充填体早期强度要求高等问题,将该金矿全尾砂作为充 填骨料,以水泥、石膏、生石灰和矿渣为胶结剂制备充填料 浆.在分析材料物化特性的基础上,开展３因素５水平正交 试验,借助 Designexpert软件分析充填体早期强度影响因 素的敏感性排序.试验结果表明:影响充填体强度最显著性 因素为水泥掺量,在龄期为３d和１４d时,石膏对充填体强 度的敏感性大于生石灰;龄期为７d时,生石灰对充填体强 度影响高于石膏.通过方差分析及回归优化,获得新型充填 胶凝 材 料 最 优 配 比 为 石 膏 ∶ 水 泥 ∶ 生 石 灰 ∶ 矿 渣 ＝ １．５∶５０∶４０∶８．５,充填体３d、７d、１４d强度可达０．８４MPa、 ２．４６MPa、２．６MPa,可满足该金矿开采的要求.     

减水剂对尾砂充填材料综合性能影响的实验研究

焦家金矿采用上向分层进路充填采矿法进行开采,目前现场使用的尾砂充填料浆固体浓度为68%,其对尾砂利用不够充分,且早期强度也较低,因此采用提高浓度的方式来增加尾砂利用率,由于提高浓度必然使得充填料浆的流动性能变差,不再满足自流输送的需求,因此在充填料浆中加入减水剂改善高浓度料浆的流动特性。经试验发现在加入萘系减水剂之后,明显提高了充填料浆的流动性,同时泌水率有所增加但增幅较小,凝结时间相应缩短,此外随着减水剂的加入,略微增高了尾砂充填体的强度,随着龄期的增长,减水剂对强度的增加作用越明显,相比不掺减水剂的分级尾砂充填体,3d强度提高了10.8%,28d强度增长了29.6%。     

某金矿两段分级超细尾砂静态沉降与半工业浓密试验研究

某金矿对分级细尾砂进行旋流分级,得到+37μm含量25%以下、-19μm含量60%以上的超细尾砂。基于该两段分级超细尾砂开展了室内静态絮凝沉降试验和半工业浓密试验。静态沉降试验分析了砂浆浓度、絮凝剂单耗对絮团沉降行为的影响,试验发现絮团沉降速度随着砂浆浓度的增加而减小,而絮凝剂单耗存在最优值,高于或低于该值,絮团沉降速度反而变慢。半工业浓密试验探究了泥层高度对浓密的影响,研究了固体通量对溢流水含固量和底流浓度的影响,试验结果表明:泥层高度与浓密的底流浓度呈非线性,底流浓度随着泥层高度的增加呈先增大后最终趋于平稳;随着固体通量的增加,溢流水含固量逐渐增大,而底流浓度与固体通量呈线性负相关。试验数据成功应用到1 000 m³无动力高效浓密机,实现了工业应用。     

下向进路假底胶结充填采矿法在焦家金矿的应用

结合焦家金矿下向进路假底胶结充填采矿法的成功应用实例,详细介绍假底胶结充填技术的工艺特点和方法应用的技术条件,并比较了该方法与传统人工假底的优缺点.结果表明,该方法工艺简单,解决了人工假底劳动强度大、效率低等影响生产的难题,为企业发展提供有力保障,可为同类型矿山开采提供借鉴.