充填采矿方法与充填技术2.ppt

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1、充填采矿方法与充填技术充填采矿方法与充填技术充填采矿方法与充填技术充填采矿方法与充填技术王新民王新民王新民王新民 中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院二二二二0000九年十二月九年十二月九年十二月九年十二月提提 纲纲充填法应用现状充填法应用现状充充 填填 法法 开开 采采 方方 案案充充 填填 采采 矿矿 技技 术术讨讨 论论充填法应用现状充填法应用现状应用背景应用背景浅地表矿产资源逐渐开采枯竭浅地表矿产资源逐渐开采枯竭采深剧增使开采环境更加严峻采深剧增使开采环境更加严峻众多矿床的开采条件复杂多变众多矿床的开采条件复杂多变“三

2、下三下”和城镇附近的矿床众多和城镇附近的矿床众多大量开采废料地表堆积污染严重大量开采废料地表堆积污染严重 政府对环境保护要求越来越高政府对环境保护要求越来越高充填法应用现状充填法应用现状应用背景应用背景空场采矿法空场采矿法留设大量永久矿留设大量永久矿柱柱,资源损失量大资源损失量大崩落采矿法崩落采矿法地表塌陷、灾害地表塌陷、灾害和环境破坏严重和环境破坏严重充填采矿法充填采矿法将地表堆积废料回填到井下，将地表堆积废料回填到井下，处理空区，大大提高回采作处理空区，大大提高回采作业安全程度，提高深部资源业安全程度，提高深部资源回收率回收率30%，且解决地表堆，且解决地表堆积废料造成的环境污染，实积废料

3、造成的环境污染，实现绿色开采。现绿色开采。充填法应用现状充填法应用现状充填优点充填优点支护岩层，控制地压活动，保护地表地物支护岩层，控制地压活动，保护地表地物改善矿柱受力状态，最大限度回收资源改善矿柱受力状态，最大限度回收资源保证安全回采有内因火灾危险的高硫矿床保证安全回采有内因火灾危险的高硫矿床控制深井开采岩爆，降低深部地温控制深井开采岩爆，降低深部地温保证露天和地下联合开采的安全生产保证露天和地下联合开采的安全生产处理固体废料，保护地表环境处理固体废料，保护地表环境充填法应用现状充填法应用现状发展历程发展历程1985年，有色矿山充填法比重达年，有色矿山充填法比重达19%1990年，有色矿山

4、充填法比重达年，有色矿山充填法比重达19.6%1997年至今，有色矿山充填法比重超过年至今，有色矿山充填法比重超过22.37%近年来，充填采矿法在非金属矿山，如开阳磷近年来，充填采矿法在非金属矿山，如开阳磷矿、孙村煤矿、淮南煤矿等得到了广泛应用矿、孙村煤矿、淮南煤矿等得到了广泛应用充填采矿法在国外，如加拿大、澳大利亚、印充填采矿法在国外，如加拿大、澳大利亚、印度、波兰、法国、德国、瑞典、意大利、芬兰、度、波兰、法国、德国、瑞典、意大利、芬兰、爱尔兰、墨西哥、南非等国都等到了广泛应用爱尔兰、墨西哥、南非等国都等到了广泛应用 充填法应用现状充填法应用现状应用现状应用现状充充 填填 采采 矿矿 法法

5、分分 类类 情情 况况应应 用用 实实 例例上向水平分层充填法上向水平分层充填法普通方式普通方式 凡口铅锌矿、新桥硫铁矿、康家湾铅锌矿、红透山铜矿、凡口铅锌矿、新桥硫铁矿、康家湾铅锌矿、红透山铜矿、澳大利亚芒特澳大利亚芒特艾萨矿和布罗肯艾萨矿和布罗肯希尔铅锌矿、加拿大希尔铅锌矿、加拿大汤普森镍矿、瑞典乌登铅锌矿汤普森镍矿、瑞典乌登铅锌矿点柱方式点柱方式 三山岛金矿、凤凰山铜矿、铜录山硐矿、加拿大斯特拉三山岛金矿、凤凰山铜矿、铜录山硐矿、加拿大斯特拉思科纳镍矿、澳大利亚王岛多尔芬白钨矿思科纳镍矿、澳大利亚王岛多尔芬白钨矿进路方式进路方式 焦家金矿、小铁山多金属矿、金川二矿区、铜录山铜矿、焦家金矿

6、、小铁山多金属矿、金川二矿区、铜录山铜矿、新城金矿、瑞典克里斯汀贝格矿和伦斯吐姆多金属矿新城金矿、瑞典克里斯汀贝格矿和伦斯吐姆多金属矿下向水平分层充填法下向水平分层充填法普通方式普通方式 应用极少应用极少进路方式进路方式 金川龙首矿、二矿、武山铜矿、焦家金矿、招远金矿、金川龙首矿、二矿、武山铜矿、焦家金矿、招远金矿、黄沙坪铅锌矿、柏坊铜矿、磐石镍矿、德国格伦德铅锌黄沙坪铅锌矿、柏坊铜矿、磐石镍矿、德国格伦德铅锌矿、拉梅尔斯贝格铅锌矿矿、拉梅尔斯贝格铅锌矿两步骤回采空场嗣后两步骤回采空场嗣后充填法充填法分段充填方式分段充填方式 小铁山多金属矿、鸡冠咀金矿、丰山铜矿、德国巴德小铁山多金属矿、鸡冠咀

7、金矿、丰山铜矿、德国巴德格德铅锌矿、爱尔兰纳范铅锌矿、俄罗斯诺德斯贝格矿格德铅锌矿、爱尔兰纳范铅锌矿、俄罗斯诺德斯贝格矿阶段充填方式阶段充填方式 安庆铜矿、铜录山铜矿、凡口铅锌矿、开阳磷矿、锡矿安庆铜矿、铜录山铜矿、凡口铅锌矿、开阳磷矿、锡矿山南矿、红透山铜矿、澳大利亚芒特山南矿、红透山铜矿、澳大利亚芒特艾萨矿艾萨矿充填法应用现状充填法应用现状发展趋势发展趋势大型化、机械化、盘区化、连续化大型化、机械化、盘区化、连续化开采无废害化开采无废害化两步骤回采嗣后充填法广泛应用两步骤回采嗣后充填法广泛应用充填理论及技术不断发展充填理论及技术不断发展充填设施、机械、监测仪表更新充填设施、机械、监测仪表更

8、新 充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案凡口铅锌矿凡口铅锌矿机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法金川镍矿金川镍矿VCR两步骤回采嗣后充填法两步骤回采嗣后充填法安庆铜矿安庆铜矿两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法新桥硫铁矿新桥硫铁矿开阳磷矿开阳磷矿充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法工作面工作面溜溜 井井运运输输平平巷巷斜斜 坡坡 道道充充填填体体充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法划分矿房和矿柱，先采

9、矿房，后采矿柱划分矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱矿房自下而上分层回采，依次充填以维护上矿房自下而上分层回采，依次充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件，矿下盘围岩，并创造不断上采的作业条件，矿房回采到最后一个分层时，进行接顶充填房回采到最后一个分层时，进行接顶充填矿柱在采完若干矿房或全阶段后，进行回采矿柱在采完若干矿房或全阶段后，进行回采机械化程度高，生产能力大机械化程度高，生产能力大该法占我国充填法该法占我国充填法60%以上以上基本特征基本特征基本特征基本特征充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法 IIII III-III-II

10、井溜矿出天井6ma硐室底柱底柱充填体矿体充填体川脉川脉井天a炮孔溜井矿界a脱水井采场界线矿石线界8m8m40m川脉川脉D3tbD3tb川脉脱水井一分段二分段三分段四分段凡凡口口盘盘区区机机械械化化上上向向水水平平分分层层充充填填采采矿矿法法 充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法凿岩：凿岩：HS150X型上向接杆台车型上向接杆台车装药：装药：NT30/NBB150型井下装药车型井下装药车起爆：起爆：导爆索毫秒雷管非电复式网络导爆索毫秒雷管非电复式网络出矿：出矿：ST-311/2型型3m3铲运机铲运机充填：充填：灰砂比灰砂比1:4 的的-3

11、mm棒磨砂棒磨砂开采工艺开采工艺开采工艺开采工艺充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法技术参数技术参数技术参数技术参数采场能采场能力力(t/d)凿岩效凿岩效率率(m/台班台班)出矿效率出矿效率(t/台班台班)采切采切比比(m/kt)损失损失率率/%贫化贫化率率/%炸药单炸药单耗耗(kg/t)采矿直采矿直接成本接成本(元元/t)充填成充填成本本(元元/m3)资料资料年限年限327.39638823.50.397.260.225.7390.661994充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填

12、法适用于矿岩稳固或围岩稳固性较差、矿体轮廓复适用于矿岩稳固或围岩稳固性较差、矿体轮廓复杂、品位高或稀贵矿体杂、品位高或稀贵矿体“三下三下”、有内因火灾危险的矿体及深部矿体、有内因火灾危险的矿体及深部矿体使用的回采方案多，机动灵活，适应多种开采技使用的回采方案多，机动灵活，适应多种开采技术条件的需要术条件的需要损失贫化率低损失贫化率低 方法评价方法评价方法评价方法评价充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案1机械化上向水平分层充填法机械化上向水平分层充填法提高分层高度，节省辅助工时提高分层高度，节省辅助工时构筑高强度人工砼底柱，取消留设矿柱构筑高强度人工砼底柱，取消留设矿柱应用机械化盘区上向

13、分层充填法回采矿岩中应用机械化盘区上向分层充填法回采矿岩中等稳固以上的厚大富矿体等稳固以上的厚大富矿体寻求来源丰富且符合技术要求的充填材料寻求来源丰富且符合技术要求的充填材料研究制备简单、输送方便、易于自动控制的研究制备简单、输送方便、易于自动控制的充填工艺充填工艺发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法金川六角形进路金川六角形进路充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法从上往下分层回采、逐层充填从上往下分层回采、逐层充填一般将分层划分为进路出矿回采一般将

14、分层划分为进路出矿回采每分层的回采、充填工作在上一分层人工假每分层的回采、充填工作在上一分层人工假顶的保护下进行顶的保护下进行开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固高品位或价值矿石高品位或价值矿石基本特征基本特征基本特征基本特征充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法金川二矿区金川二矿区机械化下向机械化下向水平分层进水平分层进路充填法路充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法凿岩：凿岩：COP1032HD液压凿岩台车液压凿岩台车装药：装药：PT

15、45A装药车型井下装药车装药车型井下装药车起爆：起爆：非电导爆管一次点火起爆非电导爆管一次点火起爆出矿：出矿：928LHD型型6.1m3铲运机铲运机充填：充填：-3mm棒磨砂灰砂比棒磨砂灰砂比1:4 打底充打底充 填，填，1:61:8普通充填普通充填开采工艺开采工艺开采工艺开采工艺充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法技术参数技术参数技术参数技术参数采场能采场能力力(t/d)凿岩效凿岩效率率(m/台班台班)出矿效率出矿效率(t/台班台班)采切采切比比(m/kt)损失损失率率/%贫化贫化率率/%炸药单炸药单耗耗(kg/t)采矿直采矿直接成本

16、接成本(元元/t)充填成充填成本本(元元/m3)资料资料年限年限6404004003.252.064.710.355.0616.431996充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法适用于矿岩均不稳固，矿石破碎的品位、价适用于矿岩均不稳固，矿石破碎的品位、价值高的矿体和地压活动大，致使开裂的矿柱值高的矿体和地压活动大，致使开裂的矿柱在完整的假顶（砼或高配比的充填体）下进在完整的假顶（砼或高配比的充填体）下进行作业，工作安全行作业，工作安全 损失与贫化率低，一般矿石损失率为损失与贫化率低，一般矿石损失率为4%5%，贫化率，贫化率8%10%方法评

17、价方法评价方法评价方法评价充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案2机械化下向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法增大进路断面规格，变低进路为高进路增大进路断面规格，变低进路为高进路采用新型人工假顶，改善构筑工艺采用新型人工假顶，改善构筑工艺大力推广应用无轨自行设备，大幅度提大力推广应用无轨自行设备，大幅度提高劳动生产率和生产能力高劳动生产率和生产能力研制、研发新型充填材料及技术研制、研发新型充填材料及技术,降低充降低充填成本填成本发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法工作采场工作采场充填体柱充填体柱

18、充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3划分矿房和矿柱，分两步骤回采，先用分段划分矿房和矿柱，分两步骤回采，先用分段空场法中深孔回采矿房，采后一次胶结充填，空场法中深孔回采矿房，采后一次胶结充填，再回采矿柱非胶充填再回采矿柱非胶充填或不划分矿房和矿柱连续回采，即回采工作或不划分矿房和矿柱连续回采，即回采工作空间暴露面积达到一定极限值时，充填空区空间暴露面积达到一定极限值时，充填空区控制地压活动控制地压活动基本特征基本特征基本特征基本特征两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法-12435

19、6798-230m-180m新新桥桥硫硫铁铁矿矿两两步步骤骤分分段段回回采采嗣嗣后后充充填填法法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3凿岩：凿岩：YGZ90液压凿岩机液压凿岩机装药：装药：BQF-50装药器装药器起爆：起爆：导爆管毫秒雷管起爆导爆管毫秒雷管起爆出矿：出矿：30kW电耙电耙充填：充填：块石嗣后充填块石嗣后充填(灰砂比灰砂比1:15)开采工艺开采工艺开采工艺开采工艺两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3技术参数技术参数技术参数技术参数采场能采场能力力(t/d)凿岩效率凿岩效率(m/台班台班)出矿效率出矿效率(t/台班台

20、班)采切比采切比(m/kt)损失损失率率/%贫化贫化率率/%炸药单炸药单耗耗(kg/t)采矿直采矿直接成本接成本(元元/t)充填充填成本成本(元元/m3)资资料料年年限限400501629.165150.274.2621.121996两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法开开阳阳磷磷矿矿两两步步骤骤分分段段回回采采嗣嗣后后充充填填法法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3凿岩：凿岩：YGZ90液压凿岩机液压凿岩机装药：装药：BQF-50装药器装药器起爆：起爆：非电毫秒导爆管同排同段非

21、电毫秒导爆管同排同段 出矿：出矿：TORO400E、ST-6C铲运机出矿铲运机出矿 充填：充填：磷石膏、黄磷渣嗣后充填磷石膏、黄磷渣嗣后充填 开采工艺开采工艺开采工艺开采工艺两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3技术参数技术参数技术参数技术参数盘区能盘区能力力(t/d)凿岩效率凿岩效率(m/台班台班)出矿效率出矿效率(t/台班台班)采切比采切比(m/kt)损失损失率率/%贫化贫化率率/%炸药单炸药单耗耗(kg/t)采矿直采矿直接成本接成本(元元/t)充填充填成本成本(元元/m3)资资料料年年限限10005078012.188100.451

22、1.1895.09 2005两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3适用于矿体轮廓比较规则的任何倾角、厚适用于矿体轮廓比较规则的任何倾角、厚度的矿体，一般应用于矿岩相对稳固或矿度的矿体，一般应用于矿岩相对稳固或矿岩不稳固，人员不宜进入空场作业的情况岩不稳固，人员不宜进入空场作业的情况同时具有充填法和空场法优点，矿石损失同时具有充填法和空场法优点，矿石损失贫化较小，采场生产能力和工人劳动生产贫化较小，采场生产能力和工人劳动生产率高率高，充填成本低，充填成本低方法评价方法评价方法评价方法评价两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法

23、开采方案充填法开采方案典型方案典型方案3大力推广无轨自行设备大力推广无轨自行设备研制新型高效率深孔凿岩机，尽量采用研制新型高效率深孔凿岩机，尽量采用分段凿岩，减少采切工作量分段凿岩，减少采切工作量大体积充填，利用胶结充填体的后期强大体积充填，利用胶结充填体的后期强度，配比设计时可节约水泥，且可利用度，配比设计时可节约水泥，且可利用多种充填骨料多种充填骨料发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势两步骤分段回采嗣后充填法两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法两步骤回采嗣后充填法基本特征基本特征基本特征基本特征划分矿房和矿柱，两步骤回采，先一步采矿划

24、分矿房和矿柱，两步骤回采，先一步采矿房，再二步采矿柱房，再二步采矿柱采用大直径深孔崩落落矿采用大直径深孔崩落落矿大阶段高度回采，阶段高度达大阶段高度回采，阶段高度达120m以上，设以上，设辅助中段，高度辅助中段，高度60m一步采尾砂嗣后胶结充填，二步采尾砂非胶一步采尾砂嗣后胶结充填，二步采尾砂非胶结充填结充填充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法两步骤回采嗣后充填法安安 庆庆 铜铜 矿矿 高高 阶阶 段段 大大 直直 径径 深深 孔孔 崩崩 矿矿 嗣嗣 后后 充充 填填 法法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案4凿岩：凿岩：Sinba-261型潜孔钻型

25、潜孔钻装药：装药：矿渣堵孔、乳化炸药不耦合装药矿渣堵孔、乳化炸药不耦合装药崩矿：崩矿：大直径炮孔分层微差爆破崩矿大直径炮孔分层微差爆破崩矿出矿：出矿：SCT-5C型铲运机型铲运机充填：充填：尾砂胶结（尾砂胶结（325号水泥号水泥1:412,质质 量浓度量浓度72%）与尾砂非胶结交替）与尾砂非胶结交替 开采工艺开采工艺开采工艺开采工艺VCR两步骤回采嗣后充填法两步骤回采嗣后充填法充填法开采方案充填法开采方案典型方案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法两步骤回采嗣后充填法技术参数技术参数技术参数技术参数采场能采场能力力(t/d)凿岩效率凿岩效率(m/台班台班)出矿效率出矿效率(t/台班台班)采切比

26、采切比(m/kt)损失损失率率/%贫化贫化率率/%炸药单炸药单耗耗(kg/t)充填充填成本成本(m3/h)资资料料年年限限900303009.1615150.301201302008充填法开采方案充填法开采方案适用于矿体轮廓比较规则的倾至极倾中厚适用于矿体轮廓比较规则的倾至极倾中厚至厚大矿体至厚大矿体凿岩、装药在硐室内进行，安全性程度高凿岩、装药在硐室内进行，安全性程度高高阶段大直径深孔爆破集中出矿，效率高高阶段大直径深孔爆破集中出矿，效率高采矿成本低采矿成本低凿岩技术要求高、爆破成本高、矿石损失凿岩技术要求高、爆破成本高、矿石损失贫化相对较大贫化相对较大方法评价方法评价方法评价方法评价典型方

27、案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法两步骤回采嗣后充填法发展历程发展历程充填采矿技术充填采矿技术上世纪上世纪50年代以前，废石干式充填年代以前，废石干式充填60年代开始采用水砂充填年代开始采用水砂充填 70年代开始发展细砂胶结充填技术年代开始发展细砂胶结充填技术 8090年代发展高浓度全尾矿充填、年代发展高浓度全尾矿充填、膏体充填和废石胶结充填等新技术膏体充填和废石胶结充填等新技术 发展历程发展历程充填采矿技术充填采矿技术砼充填水砂充填胶结充填以水泥作为胶结材料的胶结充填新型的胶凝材料的胶结充填细砂胶结充填块石胶结充填全尾砂胶结充填膏体泵送充填高水胶结充填全砂土胶结充填赤泥胶结充填废石干式充

28、填研究成果研究成果充填采矿技术充填采矿技术水泥替代品研究取得重大突破水泥替代品研究取得重大突破 充填骨料应用范围日益扩大充填骨料应用范围日益扩大 混凝土外加剂得到广泛应用混凝土外加剂得到广泛应用充填体承载机理研究成果丰硕充填体承载机理研究成果丰硕两相流理论得到重大发展两相流理论得到重大发展 深井充填材料与技术研究广泛深井充填材料与技术研究广泛管道磨损对策研究成果丰硕管道磨损对策研究成果丰硕应用现状应用现状充填采矿技术充填采矿技术分级尾矿充填分级尾矿充填高浓度全尾矿胶结充填高浓度全尾矿胶结充填废石胶结充填废石胶结充填膏体泵送胶结充填膏体泵送胶结充填其它：磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、其它：磨砂胶结

29、充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、天然砂胶结充填高水固化胶结充填、天然砂胶结充填和干式充填和干式充填 应用现状应用现状充填采矿技术充填采矿技术分级尾矿充填分级尾矿充填n分分级级尾尾矿矿充充填填是是中中国国矿矿山山应应用用最最为为广广泛泛的的充充填填工工艺艺，约约在在60余余座座矿矿山山得得到到应用，其输送浓度为应用，其输送浓度为65%70左右左右应用现状应用现状充填采矿技术充填采矿技术全尾矿胶结充填全尾矿胶结充填n自上世纪自上世纪90年代初在凡口年代初在凡口矿建成第一个全尾矿胶结矿建成第一个全尾矿胶结充填系统后，先后在张马充填系统后，先后在张马屯铁矿、铜绿山铜矿、武屯铁矿、铜绿山铜矿、武山

30、铜矿、湘西金矿和南京山铜矿、湘西金矿和南京铅锌矿等矿山应用铅锌矿等矿山应用n尾矿利用率尾矿利用率85以上，其以上，其中南京铅锌矿计划将全部中南京铅锌矿计划将全部尾矿充入井下，地表不建尾矿充入井下，地表不建尾矿库尾矿库应用现状应用现状充填采矿技术充填采矿技术废石胶结充填废石胶结充填n成规模应用废石胶结成规模应用废石胶结充填的矿山有新桥硫充填的矿山有新桥硫铁矿、丰山铜矿、铜铁矿、丰山铜矿、铜坑锡矿和吉林镍矿等坑锡矿和吉林镍矿等n局部应用的矿山较多，局部应用的矿山较多，如金川二矿、凡口矿如金川二矿、凡口矿和金山金矿等，主要和金山金矿等，主要利用井下掘进废石进利用井下掘进废石进行胶结充填行胶结充填应用

31、现状应用现状充填采矿技术充填采矿技术膏体泵送胶结充填膏体泵送胶结充填n中中国国于于1994年年和和2000年年先先后后在在金金川川二二矿矿和和铜铜绿绿山山铜铜矿矿建建成成了了膏膏体体泵泵送送充充填填系系统统，均均采用德国泵采用德国泵n山东湖田铝土矿曾采山东湖田铝土矿曾采用中国沈阳泵建成了用中国沈阳泵建成了赤泥膏体泵送充填系赤泥膏体泵送充填系统统 应用现状应用现状充填采矿技术充填采矿技术其它充填技术其它充填技术磨砂胶结充填磨砂胶结充填已逐步减少，目前成规模应用的矿山主要有金川镍矿、已逐步减少，目前成规模应用的矿山主要有金川镍矿、武山铜矿和建德铜矿武山铜矿和建德铜矿赤泥胶结充填赤泥胶结充填于于20

32、世纪世纪90年代在山东湖田铝土矿应用成功，并在山东年代在山东湖田铝土矿应用成功，并在山东莱芜铁矿开展了赤泥全尾矿胶结充填工业试验莱芜铁矿开展了赤泥全尾矿胶结充填工业试验高水固化胶结充填高水固化胶结充填成规模应用的矿山主要有鸡冠嘴金矿和焦家金矿成规模应用的矿山主要有鸡冠嘴金矿和焦家金矿新型充填材料新型充填材料充填采矿技术充填采矿技术粉煤灰、磷石膏、煤矸石、黄磷渣、跳粉煤灰、磷石膏、煤矸石、黄磷渣、跳汰砂、钢渣等汰砂、钢渣等本课题组本课题组研究成果研究成果新新桥桥硫硫铁铁矿矿、开开阳阳磷磷矿矿、高高峰峰矿矿业业公公司司、华华泰泰矿矿业业公公司司、孙孙村村煤煤矿矿、淮淮南南煤煤矿矿、焦家金矿、康家湾

33、铅锌矿、金川集团等焦家金矿、康家湾铅锌矿、金川集团等新型充填材料新型充填材料充填采矿技术充填采矿技术粉粉煤煤灰灰n粉煤灰是具有一定活性的火粉煤灰是具有一定活性的火山灰质材料山灰质材料n活性成分活性成分AI2O3占占45%60%、SiO2 占占20%30%n具有潜在胶凝特性，可作为具有潜在胶凝特性，可作为水泥的替代品水泥的替代品n改善料浆输送特性，提高后改善料浆输送特性，提高后期强度，降低水泥消耗期强度，降低水泥消耗多个矿山多个矿山多个矿山多个矿山新型充填材料新型充填材料充填采矿技术充填采矿技术磷磷石石膏膏n多作建筑材料和水泥缓凝剂多作建筑材料和水泥缓凝剂n粒颗较细，且有缓凝作用，粒颗较细，且有

34、缓凝作用，不是理想的充填骨料不是理想的充填骨料n粉煤灰可以改善其性能，后粉煤灰可以改善其性能，后期强度大，有利于嗣后充填期强度大，有利于嗣后充填n推荐水泥推荐水泥:粉煤灰粉煤灰:磷石膏磷石膏1:1:61:1:8，质量浓度，质量浓度60%63%，强度达，强度达2Mpa开阳磷矿开阳磷矿开阳磷矿开阳磷矿新桥硫铁矿新桥硫铁矿新桥硫铁矿新桥硫铁矿新型充填材料新型充填材料充填采矿技术充填采矿技术n煤炭开采、洗选加工过程煤炭开采、洗选加工过程中排放的废弃物中排放的废弃物 nSiO2含量达含量达50%以上，具以上，具有一定的散体强度有一定的散体强度，是较，是较好的充填骨料好的充填骨料n推荐水泥推荐水泥:粉煤灰

35、粉煤灰:煤矸石煤矸石1:4:15，质量浓度，质量浓度70%72%，7d强度高于强度高于0.7Mpa煤煤矸矸石石孙村煤矿孙村煤矿孙村煤矿孙村煤矿淮南煤矿淮南煤矿淮南煤矿淮南煤矿新型充填材料新型充填材料充填采矿技术充填采矿技术n黄磷生产过程中的水淬渣黄磷生产过程中的水淬渣n粒级细，渗透系数小，具有缓凝粒级细，渗透系数小，具有缓凝作用，非理想充填骨料作用，非理想充填骨料nSiO2、Al2O3含量达含量达39.90%和和2.99%，具有一定潜在胶结性能，具有一定潜在胶结性能，需用石灰作激发剂需用石灰作激发剂n推荐水泥推荐水泥:黄磷渣黄磷渣:磷石膏磷石膏1:4:10，质量浓度质量浓度60%，强度，强度2

36、.26Mpa黄黄磷磷渣渣开阳磷矿开阳磷矿开阳磷矿开阳磷矿新型充填材料新型充填材料充填采矿技术充填采矿技术跳跳汰汰砂砂n跳汰砂粒度大，管输性能差，易堵管且磨损严重，跳汰砂粒度大，管输性能差，易堵管且磨损严重，造成水泥离析，不是理想的骨料造成水泥离析，不是理想的骨料 n尾砂料度较小，与跳汰砂混合后，改善了骨料粒尾砂料度较小，与跳汰砂混合后，改善了骨料粒级组成，骨料本身强度得到提高，充填体强度也级组成，骨料本身强度得到提高，充填体强度也大大提高，推荐尾砂大大提高，推荐尾砂75%、跳汰砂、跳汰砂25%n推荐水泥推荐水泥:煤灰煤灰:混合骨料混合骨料1:2:6，质量浓度，质量浓度68%，28、60d强度强

37、度1.57、2.37MPa，降低水泥耗量，降低水泥耗量26%高峰矿业高峰矿业高峰矿业高峰矿业新型充填材料新型充填材料钢钢渣渣n钢渣中含玻璃质的活化成分，钢渣中含玻璃质的活化成分，有利于提高胶结体强度有利于提高胶结体强度n密度大，易沉淀，通过添加粉密度大，易沉淀，通过添加粉煤灰、并提高浓度，有望改善煤灰、并提高浓度，有望改善n推荐钢渣粒径小于推荐钢渣粒径小于5mm，0.0075mm以下不高于以下不高于25%，水，水泥泥:粉煤灰粉煤灰:钢渣钢渣1:8:15，质量浓，质量浓度度70%72%，强度达，强度达2.92Mpa华泰矿业华泰矿业华泰矿业华泰矿业充填采矿技术充填采矿技术输送技术输送技术充填采矿技

38、术充填采矿技术充填倍线充填倍线充填倍线充填倍线表示料浆表示料浆表示料浆表示料浆流动竖直流动竖直流动竖直流动竖直段自然压段自然压段自然压段自然压头与沿程头与沿程头与沿程头与沿程阻力关系阻力关系阻力关系阻力关系输送技术输送技术充填采矿技术充填采矿技术管道输送管道输送管道输送管道输送料浆的压头不足以克服料浆的压头不足以克服其沿程阻力损失，系统处其沿程阻力损失，系统处于不能流动或堵管状态于不能流动或堵管状态料浆的压头正好平衡掉料浆的压头正好平衡掉其沿程阻力损失，系统处其沿程阻力损失，系统处于满管流动状态于满管流动状态系统中料浆的自然压头过系统中料浆的自然压头过剩，垂直管段上部处于自剩，垂直管段上部处于

39、自由下落流动状态由下落流动状态。浆体容重浆体容重水力坡度水力坡度管道磨损研究管道磨损研究充填采矿技术充填采矿技术磨损机理磨损机理磨损机理磨损机理非满管流非满管流非满管流非满管流压头过剩压头过剩压头过剩压头过剩L充填料浆自由落体区空气砂浆交界面H2满管输送区压力分布Q(m3/h)H1料浆在空气与砂浆料浆在空气与砂浆交界面因碰撞产生交界面因碰撞产生巨大的冲击压力，巨大的冲击压力，导致管路的破裂导致管路的破裂充填采矿技术充填采矿技术管道磨损研究管道磨损研究磨损机理磨损机理磨损机理磨损机理DEF料浆运动轨迹G管道倾斜管道倾斜管道倾斜管道倾斜料浆撞击料浆撞击料浆撞击料浆撞击料浆沿着料浆沿着DEFG轨迹与

40、管道壁轨迹与管道壁撞击磨擦造成磨损撞击磨擦造成磨损充填采矿技术充填采矿技术变径满管流技术变径满管流技术提高垂直管道安装质量提高垂直管道安装质量 降低料浆对管道的侵蚀降低料浆对管道的侵蚀 采用耐磨性能好的管材和内衬采用耐磨性能好的管材和内衬充填倍线小的矿山充填系统要进行减压充填倍线小的矿山充填系统要进行减压 在磨损率高的部位应用丁字管或缓冲盒弯头在磨损率高的部位应用丁字管或缓冲盒弯头使用中性水制备充填料浆并冲管使用中性水制备充填料浆并冲管管道磨损研究管道磨损研究防治措施防治措施防治措施防治措施充填采矿技术充填采矿技术满管输送满管输送满管输送满管输送充填料浆充填料浆Q(m3/h)压压力力分分布布状

41、状况况HL管道磨损研究管道磨损研究防治措施防治措施防治措施防治措施1-7m直径的储料槽2-压气搅拌；3-内径2D的管道；4-弯管；5-根管段长2D立管；6-70渐缩管；7-内径D的垂直管道；8-大半径弯管；9-鹅颈管；10-内径2D的水平管5810602346719自由下落情况磨损自由下落情况磨损满流情况磨损形式满流情况磨损形式充填采矿技术充填采矿技术破损钻孔重复永久修复技术破损钻孔重复永久修复技术取定向管钻机安装调试清洗钻孔套管与岩体分离切割套管打捞切割套管扩孔安装管道固定管道下充填管道下外部套管工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程已成功应用已成功应用于金川矿业于金川矿业充填采矿技术充填采矿技术

42、破损钻孔重复永久修复技术破损钻孔重复永久修复技术工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程取定向管取定向管 钻孔施工过程中，为保证钻孔垂直度，在开口部分须安钻孔施工过程中，为保证钻孔垂直度，在开口部分须安装定向管，采用人工开挖方式取出装定向管，采用人工开挖方式取出钻机安装调试钻机安装调试 定向管取出后，即可安装、调试钻机定向管取出后，即可安装、调试钻机清洗充填管清洗充填管 分离切割之前要先清洗充填管，防止切割刀具下不去分离切割之前要先清洗充填管，防止切割刀具下不去充填采矿技术充填采矿技术破损钻孔重复永久修复技术破损钻孔重复永久修复技术工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程分离分离切割切割打捞（关键技术）打捞（

43、关键技术）1、分离的目的是利用岩芯钻将钻孔套管与周围岩体或固、分离的目的是利用岩芯钻将钻孔套管与周围岩体或固井水泥分离，以利后续套管切割井水泥分离，以利后续套管切割 2、切割时，钻杆尺寸一定要计算准确，确保切割深度要、切割时，钻杆尺寸一定要计算准确，确保切割深度要小于分离深度，以便留设管道余头，便于下次分离时分小于分离深度，以便留设管道余头，便于下次分离时分离钻具容易套进充填管离钻具容易套进充填管 3、切割完后，进行打捞，打捞出管道后，再次进行分离、切割完后，进行打捞，打捞出管道后，再次进行分离切割，直到破损钻孔中的充填管道全部取出切割，直到破损钻孔中的充填管道全部取出 充填采矿技术充填采矿技

44、术破损钻孔重复永久修复技术破损钻孔重复永久修复技术工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程扩孔扩孔 整条管道取出后，根据设计荒孔直径进行扩孔整条管道取出后，根据设计荒孔直径进行扩孔安装管道安装管道 首先安装钻孔套管，然后在套管内不耦合安装充填管道首先安装钻孔套管，然后在套管内不耦合安装充填管道 固定固定 充填管道下好后，要用角钢和槽钢焊接将其固定，避免充填管道下好后，要用角钢和槽钢焊接将其固定，避免管道安装出现偏斜管道安装出现偏斜 充填采矿技术充填采矿技术破损钻孔重复永久修复技术破损钻孔重复永久修复技术金川施工现场金川施工现场金川施工现场金川施工现场堵爆管道研究堵爆管道研究充填采矿技术充填采矿技术堵爆

45、机理堵爆机理堵爆机理堵爆机理abc水平管内料浆运动状态水平管内料浆运动状态 堵爆管道研究堵爆管道研究充填采矿技术充填采矿技术堵爆机理堵爆机理堵爆机理堵爆机理料浆流速很小时，固体颗粒沉在管底不动，当料浆流速很小时，固体颗粒沉在管底不动，当速度逐渐增大到某数值时，固体颗粒开始沿管速度逐渐增大到某数值时，固体颗粒开始沿管底滑动、滚动或不连续跳跃运动，如图底滑动、滚动或不连续跳跃运动，如图a a所示；所示；料浆流速度继续增大时，固体颗粒处于快速跳料浆流速度继续增大时，固体颗粒处于快速跳跃或间歇性悬浮状态，即固体颗粒时而在料浆跃或间歇性悬浮状态，即固体颗粒时而在料浆流中，时而又沉入管底，如图流中，时而又

46、沉入管底，如图b b所示；所示；料浆流速度进一步增大时，固体颗粒就处于完料浆流速度进一步增大时，固体颗粒就处于完全悬浮状态，并沿料浆流方向运动，如图全悬浮状态，并沿料浆流方向运动，如图c c所示所示堵爆管道研究堵爆管道研究充填采矿技术充填采矿技术堵爆机理堵爆机理堵爆机理堵爆机理堵塞水击物理模型堵塞水击物理模型淤积淤积堵塞堵塞v0h0L第一种为堵塞水击造成第一种为堵塞水击造成爆管：爆管：即出流端或管路即出流端或管路某部位瞬时淤塞，引发某部位瞬时淤塞，引发上游管道浆体产生压力上游管道浆体产生压力波水击，引进爆管。水波水击，引进爆管。水击波波速：击波波速：堵爆管道研究堵爆管道研究充填采矿技术充填采矿

47、技术堵爆机理堵爆机理堵爆机理堵爆机理第二种为真空弥全水击第二种为真空弥全水击造成爆管：造成爆管：即竖直管和即竖直管和水平管连接处因速度变水平管连接处因速度变化形成负压，产生真空化形成负压，产生真空弥合水击，形成很大的弥合水击，形成很大的水击附加压强，且在此水击附加压强，且在此部位因反复真空作用，部位因反复真空作用，产生气蚀，使其成为薄产生气蚀，使其成为薄弱段弱段 L12bbaav2，P2v1，P1Z110Z2Z0真空弥合水真空弥合水击物理模型击物理模型堵爆管道研究堵爆管道研究充填采矿技术充填采矿技术防治措施防治措施防治措施防治措施 高分子溶液减阻高分子溶液减阻在湍流的有机溶液中，溶解少量聚甲基

48、丙烯酸甲脂等，在湍流的有机溶液中，溶解少量聚甲基丙烯酸甲脂等，其阻力大幅度地降低其阻力大幅度地降低 弹性膜减阻弹性膜减阻在刚性边界上粘结一层弹性膜，以致在层流附面层发生在刚性边界上粘结一层弹性膜，以致在层流附面层发生渡动时，膜的表面产生同步渡动渡动时，膜的表面产生同步渡动磁液体粘性减阻磁液体粘性减阻利用外加磁场把磁性液体保持或固定在所需表面，在物利用外加磁场把磁性液体保持或固定在所需表面，在物体表面形成可控的柔顺磁性液体膜，使液体流过物体表体表面形成可控的柔顺磁性液体膜，使液体流过物体表面时，物体表面磁性液体膜与液体产生同步运动而减阻面时，物体表面磁性液体膜与液体产生同步运动而减阻堵爆管道研究

49、堵爆管道研究充填采矿技术充填采矿技术防治措施防治措施防治措施防治措施水环减阻水环减阻在管壁处注入薄薄一层清水，形成管壁处为清水，管道内在管壁处注入薄薄一层清水，形成管壁处为清水，管道内部为高浓度全尾砂的输送形式，用低粘度的流体局部置换部为高浓度全尾砂的输送形式，用低粘度的流体局部置换高粘度流体，高粘度流体，实现减阻实现减阻 气环减阻气环减阻在管道输送流体中掺入适量气体，使气体能依附在管壁上在管道输送流体中掺入适量气体，使气体能依附在管壁上形成一层微的气环，从而达到减阻作用形成一层微的气环，从而达到减阻作用振动减阻振动减阻 由于外部动力（振动），引起流体界面波动，从而达到减由于外部动力（振动），

50、引起流体界面波动，从而达到减阻效果阻效果 深井减压研究深井减压研究充填采矿技术充填采矿技术深井高压系统危害深井高压系统危害深井高压系统危害深井高压系统危害 深井充填垂深大、倍线小、管壁所承受的静压深井充填垂深大、倍线小、管壁所承受的静压增大，管道磨损更为严重，管道强烈振动、摆动增大，管道磨损更为严重，管道强烈振动、摆动幅度大甚至剧烈破坏以释放其能量，且压力造成幅度大甚至剧烈破坏以释放其能量，且压力造成爆管现象也时有发生爆管现象也时有发生研究深井管道输送减压理论与技术，对于保证研究深井管道输送减压理论与技术，对于保证深井充填安全，提高深井充填效率具有重要的理深井充填安全，提高深井充填效率具有重要