全尾砂胶结充填技术应用和改造实施膏体充填探讨46页PPT
矿山尾砂充填探索
借 助 管 道 输 送 其 质 量 浓 度 为 70%~75% 及 体 积 浓 度 为 43%~50%，充填倍线为 3~4，采场脱水量为 3%~6%。
1.3 膏体泵送胶结充填
充填骨料有全尾砂、帮磨砂、粉煤灰、普通硅酸盐水泥、磨 碎炉渣等。配制的充填料浆浓度为 75%~80%，塌落度为 20cm 左右 ， 充填采场的脱水量几乎为零。这种浓度的充填料浆成为膏体 ，其 自流输送困难 ，一般需要泵送。
根据吴庄铁矿现有条件 ，按骨料不同有两个充填方案可供选 择。一是废石胶结充填 ；二是尾砂胶结充填。排土场废石需要破 碎筛分 ，向井下输送还需要打深至少 370m 直径 3m 的废石溜井或 在地面建混凝土搅拌站 ；而尾砂不需要加工筛分只需要送至充填 站。与尾砂相比 ，废石还可以作为建筑材料 ，所以确定采用尾砂 充填方案。
征 ；三是采场充填接顶效果或充填率 ；四是采场脱水率要小。
充填强度大小取决于灰砂比和灰水比（或砂浆浓度）两个参
数 ，灰砂比和灰水比越大 ，则强度越高 ，但是灰砂比和灰水比愈高 ，
管道输送越困难 ，采场充填率低 ，接顶效果差。
从充填体强度、输送、脱水率等方面综合考虑 ，决定采用
68%~73%。
浓度全尾砂胶结充填方案和工艺 ，其特点是 ：充填体内粒级
分布均匀 ，水泥分布均匀 ，充填体整体性好、稳定性高 ；在胶结
过程中具有泌水密实作用 ，泌水率仅 3%~5%，料浆中多余的水浮
在充填体表面 ，通过悬挂在采场顶板的脱水管排出采场挡墙外水
沟内 ；具有初始强度 ，2 天 ~3 天即凝固。
砂浆浓度
料浆浓度
单轴抗压强度
全尾砂胶结充填技术应用和改造实施膏体充填探讨共47页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
全尾砂胶结充填技术应用和改造实施膏 体充填探讨
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用
全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用为了解决采空区及地表陷落的安全隐患，同时为矿山生产的大量尾矿砂寻找堆存场地，经试验充分论证，可利用全尾砂对井下采空区进行充填处理，消除地表陷落及采空区垮塌安全隐患。
井下采空区充填密闭是全尾砂充填的必要条件之一。
文章较详细介绍了全尾砂胶结充填技术在某金属矿采空区治理中发挥的作用，治理效果显著，基本消除了矿区采空塌陷地质灾害隐患，为小型矿山采空区治理工作提供技术指导。
标签：采空区；全尾砂；胶结充填；金属矿全尾砂胶结充填技术近十几年来，在我国不断得到发展、完善，已在不少矿山推广应用。
某金属矿于2005年建矿，2008年正式投产，设计生产能力15万t/a。
矿山采用中央下盘斜井开拓，采矿方法为房柱法和浅孔留矿法。
经多年开采已经形成了较大范围的地下采空区，对周围居民、工厂构成威胁，矿山和各级政府对地表安全监控管理和环境保护治理的工作责任重大。
1 矿山基本概述1.1 地质条件矿区处于某向斜盆地的东北边缘，分布有奥陶系马家沟组、石炭系本溪组及二叠系地层。
由于金岭岩体的侵入作用，形成向东北倾伏的金岭短轴背斜，沿接触带形成一系列大小不等的磁铁矿床。
该金属矿山开采矿床矿体-150m以上部分。
矿体形态呈扁豆状，走向N30°E，倾向SE，倾角20°～40°，矿体沿走向南北长180m，沿倾向延伸165m，水平宽度50～150m。
主要有益组分TFe含量一般为30%～55%，最高可达64.74%，平均含量51.41%；矿体最小厚度4.34m，最大厚度16.48m。
1.2 水文地质条件矿区地处鲁中南陆背斜水文地质区、山间盆地亚区的水文地质单元北部。
依据含水介质及赋存条件，含水岩组分为第四系松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组和岩浆岩类裂隙含水岩组。
矿山投产以来，坑内一直无水，只是在雨季的后期，坑壁上有少量渗水，并不影响坑内作业，也无需排水疏干。
铁矿全尾砂胶结充填技术研究
铁矿全尾砂胶结充填技术研究摘要分级尾砂充填系前些年采矿行业特别流行的一种矿山采空区充填技术，此技术的使用以对于矿山的开采而言起到了一定的促进作用，然而它给矿山开采带来了的不利影响也是不容忽视的。
为了更好地促进矿山行业的发展，相关人员对于矿山采空区充填技术进行了深入的研究及分析，最终提出了一种新型的矿山采空区充填技术——全尾砂胶结充填技术。
本文以全尾砂胶结充填为立足点，对其作用进行了深入的分析，并以山东金鼎矿业有限责任公司王旺庄铁矿为例对全尾砂胶结充填这一技术进行了全面的介绍。
关键词铁矿；全尾砂；胶结充填；技术多年前，人们在进行矿山采空区的充填时通常采用分级尾砂充填技术。
分级尾砂充填技术即对尾砂先实施分级脱泥处理，如此充填体料浆在流入采场后便可以进行更有效的脱水，当然充填体的强度也能够得到较好地增强，所以，分级尾砂充填这一技术在西方国家矿山开采方面得到了广泛的运用，然而此技术却导致了充填材料来源不足情况的出现，而且其生产出来的细泥尾砂也加大了堆坝的难度，增大了尾矿库的创建成本。
鉴于国民经济及技术的发展，全尾砂胶结充填这一全新的矿山充填技术便登上了历史的舞台。
全尾砂胶结充填系以未实施分级脱泥的全粒级尾砂充当充填材料，和适当比例的胶结材料及水混合，再经均匀混合之后注入井下采空区的一种新型充填技术。
它的出现对于采矿行业的发展而言起到了特别大的促进作用。
此种技术可以充分利用尾矿资源，达到铁矿无废开采的目的，当然它也是一种把尾砂当成远景资源埋藏在井下的技术。
待技术经济成熟时，我们又可以对那些被埋藏于地下的尾砂进行二次开采，以促进国民经济的增长。
1 全尾砂胶结充填技术概述全尾砂胶结充填系一种以物理化学及胶体化学为前提的矿山采空区充填技术，此种技术所使用的主要原料为尾砂浆，选择好原料之后，工作人员会使用浓密机及砂仓机对原料进行沉降及脱水，然后再把全尾砂与适当比例的水泥及水充分混合在一起通过相关的机器让其形成胶结充填料，最后再将能运送至采空区进行填充。
全尾砂膏体充填技术试验研究与设计.
第八届国际充填采矿会议论文全尾砂膏体充填技术及工艺流程的试验研究王方汉①姚中亮②曹维勤①摘要：南京栖霞山铅锌银矿地处风景区，是典型三下矿山，应用充填采矿已二十余年。
为不断提高充填质量，先后进行了一系列实验室及工业试验，研究分析了膏体充填技术特性与规律，并在此基础上，设计了新的全尾砂膏体充填工艺流程。
新的膏体充填系统具有工艺简便、流程短、稳定性强、运行成本低的特点，适合于在全国中小型以上地下矿山中推广应用。
关键词：全尾砂、膏体充填、试验研究、工艺流程1.概况：南京栖霞山铅锌银矿地处南京东北郊，北靠长江，南邻京沪铁路及沪宁高速公路，西邻南京新生圩外贸港口，沿江东侧有龙潭深水港集装箱码头，矿区有栖霞山铁路货运北站，交通十分便利。
矿区处于旅游胜地—栖霞山风景区脚下，与佛教胜地—栖霞寺及全国重点文物保护单位舍利塔和千佛岩仅一街之隔。
栖霞街居民密集，矿区有河流经过，矿区附近有金陵石化炼油厂、栖霞山化肥厂及江南小野田水泥厂等大型企业，属典型的“三下”矿山。
南京栖霞山矿为华东地区最大的铅锌矿床，现在保有矿石储量一千三百多万吨。
矿山现有采选能力为35万吨/年，采用平硐盲竖井开拓，上向水平分层全尾砂胶结充填法采矿。
由于处城市风景区，对地表及环境保护要求严格，矿山没有尾矿库，井下废石不出窿用于空区充填，选矿尾砂全部输送于井下采场进行充填；选矿过程采用清洁生产技术，废水经净化处理后全部回用；矿山已通过了ISO9000标准体系认证，并且在全国矿山中率先通过了ISO14001环境体系认证。
因此，矿山已实现了“零排放”无废开采。
2.全尾砂胶结充填系统及存在问题2.1现有全尾砂充填工艺流程矿山全尾砂胶结充填系统始建于上世纪八十年代末，几经改造，现采用的充填工艺流程如图一所示。
选矿全尾砂经300m3中转储砂池后由4PNJ衬胶泵输送到两个分别为800m3和880m3容积的立式砂仓中，起加速沉降作用的絮凝剂经搅拌后也添加于立式砂仓；然后全尾砂造浆放砂进搅拌桶进行一级、二级搅拌，同时，水泥则由水泥仓底部的双管螺旋给料进入立式搅拌桶。
充填开采技术ppt课件
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
（3）充填成本与采矿效益不均衡
（×10000）元/户
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0 1990
二、充填开采技术原理 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 2、充填开采地表沉陷的影响因素
充填开采地表沉陷 的影响因素
充填体充填率 充填体压缩率 顶板超前下沉
二、充填开采技术原理 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
1992
1994
1996
1998
2000
年份（年）
2002
某矿区1990-2001年采煤村庄搬迁费
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 （3）充填成本与采矿效益不均衡
某矿区采煤沉陷土地赔偿费与充填成本对比
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
（1）采煤生产能力与充填生产能力不均衡
例如抚顺老虎台矿采用采空区全部水砂充填采 煤法40余年，为了维持年生产能力300万吨水平， 需22个采煤工作面。而1999年改用综放开采后， 该矿采煤工作面减少到3个，生产准备工作面大幅 度减少，矿井生产能力超过300万吨。由于水砂充 填生产不适应高产高效的采煤工艺，3套充填系统 全部被废弃。
高浓度结构流全尾砂胶结充填实验研究与应用
一
２ ０ｍ以上 矿段 。初 步 设 计 生 产能 力 为 ９ ０ ９万 ｔａ ／ ，根 据 矿
１ 概 述
吴 集 铁 矿 （ 段 ） 位 于 霍 邱 矿 区南 部 ，霍 邱 铁 矿 区 分 北 布 南 北 长 约 ４ ｍ， 东 西 宽 ３ ８ｋ ０ｋ ～ ｍ的 范 围 内 ， 截 止 ２ ０ ０２ 年 全 区铁 矿 石 探 明储 量 累计 １ ． 亿 ｔ ７２ ，远 景储 量 为 ３ Ｏ亿 ｔ 。
摘要 ：针对吴集铁 矿矿 床被 约１ ０ｍ厚第 四系岩石覆 盖 ，采矿过 程 中地表不允许 塌落 ，合 理选择 了阶 ４ 段空 场嗣后充填法 采矿 ，开展了低品位铁矿高浓度全尾砂结 构流胶结 充填实验研 究并成功应 用 ，取 得 良好
的 经 济 和 社会 效 益 。 关 键 词 ：结 构 流 全 尾 砂 胶 结 充 填 ；充 填 体 ；强 度 ；效 益 中圈 分 类 号 ：Ｔ ２ ． Ｄ８３７ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ — ８ ５ （０ １ ６ ００ ３ ６ １ ５ ０ ２ １ ）０ —０ ２ —０
终 工 业 产 品为 单 一 优 质 铁 精 粉 ，铁 精 矿 含 铁 ６ ． 。选 矿 ６５ 工 艺 为 三 段 一 闭 路 流 程 ，综 合 选 比 ３ ７ ． 。若 选 矿 能 力 按 处 理 １０万 ｔａ 模 计 算 ，则 干 抛 尾 矿 比率 为 １ ， 干 抛 尾 ０ ／规 ５ 矿量 约 １ ５万 ｔ ，人 磨 矿 石 量 ８ ５万 ｔ ，精 矿 年 产 量 ２ ８万 ｔ ，
同时 全 尾 砂 粒 级 较 粗 ，一 ５ 一 １ ｚ 及 ０／ ｍ所 占 比例 分 别 为
当超 过 ７ 时 ，其 坍 落度 （ ２ ｍ ，料 浆 流 动 性 明 显 降低 ， ４ ２ｃ
尾矿回填-全尾砂胶结充填工艺
尾矿回填-全尾砂胶结充填工艺矿山机械选矿厂家尾矿库已到服务年限，如果不对尾矿做科学的综合治理方案，势必超期服役。
并且，随着尾矿量不断增加，建立新的尾矿库已势在必行，新的尾矿库的建立需要占用大量的农林用地。
一个年产20万吨铅锌矿的选矿厂，建一座尾矿库需占地800～1000亩(1亩=667㎡)，能够维持10～15年生产之用。
由于土地资源越来越紧张，征地费用越来越高，导致尾矿库的基建投资占整个采选企业费用的比例越来越大，且尾矿库的维护也需消耗大量的资金。
每年的营运费用高达100万元之多，因此，实施尾矿综合开发治理，减少尾矿库投入成本，是企业降低经济负担，提高经济效益的需要。
目前在我国应用的充填工艺主要有全尾砂胶结充填、分级尾砂充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。
全尾砂胶结充填是充分利用尾矿资源，实现矿山无废开采，同时也是将尾砂视为一种远景资源储存于井下，待将来技术经济成熟再对其进行二次开发利用来满足国民经济发展的需要，是现代采矿工业中一项有利于矿业可持续发展的新技术。
一、全尾砂胶结充填工艺：全尾砂胶结充填工艺是以物理化学和胶体化学的理论为基础，直接采用选厂尾砂浆，经浓密机和砂仓沉降脱水，将全尾砂与一定比例的水泥和水通过双轴叶片式搅拌机和高速活化搅拌机合成均质的胶结充填料，利用管道将充填料充入采场。
尾砂流量，水泥流量，加水量以及合成充填体料浆的浓度等参数由自动控制系统进行控制。
二、全尾砂胶结充填系统：全尾砂胶结充填系统主要由脱水系统、搅拌系统、管路输送系统和自动检测及调节系统等四部分组成的。
1、脱水系统在生产过程中一般采用浓密、沉缩两段脱水工艺，选厂全尾砂料浆经高效浓密机第一段脱水后，泵入立式砂仓进行第二次沉缩脱水，从砂仓放出料浆直接进入搅拌。
2、搅拌系统通过脱水系统排除的矿砂与一定比例的胶结材料和水通过高浓度矿浆搅拌桶，受上、下螺旋方向相反的叶轮作用，形成两股相对流动的矿流，互相冲击、搅拌而使浆料混合均匀。
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2.2难点
• 张马屯铁矿的充填材料是选场的脱水不分级尾砂 。受矿石中含有的绿泥石、矽卡岩等成分影响， 尾砂泥化严重，粒级极细，﹣200目的颗粒约占 60%，特别是﹣400目的颗粒所占比例达40%；尾 砂的比重为2.8t/m3，松散容重1.17-1.2t/m3。
2.3全尾胶结料浆制备系统
2.3.1全尾砂胶结充填工艺
• 张马屯铁矿床是国内罕见的大水矿床，水文条件 极其复杂，先后投入巨大资金进行水文地质勘探 和地下水治理工程。
• 在1970～1975年对该矿床进行了大规模的水文地 质勘探，表明该矿床水文地质条件极为复杂，矿 坑涌水量特别大，预测﹣360（最低开采水平）坑 道涌水量41.4万m3/d。
• 确定采用“以堵为主，排、堵结合”的防治水方 法。1975年12月至1979年9月对7勘探线以东、水 文地质条件相对简单的Ⅰ号矿体实施了小帷幕注 浆堵水试验工程。
• 采用高速活化搅拌工艺，将浓密脱水后的选矿尾 砂按一定的灰砂比，与适量的水泥和水混合，先 经双轴搅拌机初步搅拌后，再经高速搅拌机进行 强力活化搅拌，制成浓度60％左右的全尾砂料浆 ，通过Φ125mm充填管自流输送充填采空区，形 成的充填体自立高度可达60m，具有良好的稳定 性。
2.3.2全尾砂胶结充填系统
• 建矿以来一直开采的张马屯铁矿床，属矽卡岩型 磁铁矿床，位于矿区中部济南辉长岩体东部接触
带，是济南铁矿区中规模较大的一个隐伏矿床， 由Ⅰ、Ⅱ号两个主要矿体和少量零星矿体组成。 矿体范围内为平原地形，地势平坦，标高在29～ 33m之间。地表为村庄农田，又紧邻胶济铁路和 公路，无河流通过，无汇水体，矿体埋藏深。累 计探明储量2883.8万吨，平均地质品位54%，属高 硫半自熔高炉富矿。
• 公司在帷幕注浆堵水和全尾砂胶结充填技术方面 积累了比较丰富的经验，为国内地下金属矿山提 供了范例，在一些同类型矿山已得到了很好的应 用；也被教材、专家学者研究引用。
2.全尾砂胶结充填技术及应用
2.1项目背景
• 矿山扩产，将原矿生产能力提高到50万吨，同时 建设选矿厂。扩产带来两个问题：一个是充填料 的来源。矿山地表为村庄农田，又紧邻胶济铁路 和公路，不能塌陷变形，必须充填。矿山年产原 矿50万t,每年形成约12万m3的采空区，需充填料 20万t，而井下产生废石只有3～4万t，大量充填 料靠外购或建采石场解决，经济上不合理，也难 以实施。另一个是尾矿的堆存。为了满足炼铁的 精料需求，建设选矿厂，生产品位65％以上的铁 精矿。而矿山紧邻高新技术开发区，在矿区内或 附近无建尾矿库的合适场地，无法解决尾矿排放 问题。
2.5灰砂比和料浆浓度
• 在料浆浓度为54～67％，张马屯铁矿的灰砂比1： 4，1：5，1：6， 60天龄期单轴抗压强度在0.85～ 2.38MPa，大部分在1.0～1.68Mpa。
• 张马屯铁矿的全尾砂胶结充填设计为高浓度充填 ，浓度在60-65%。但生产难以达到。通过斜井自 流输送浓度最高只能到62%，超过既发生堵管。 生产应用55-57%，由于尾砂给料不均匀，再高极 易堵管。试验表明在灰砂比不变时，随浓度的增 加，其强度的增加还是比较显著的。
• 如果将选厂产出的尾矿，全部充入井下采空区， 既解决了地表无法设尾矿库的难题，又满足了井 下充填料的需求。同时在尾矿中再加入一定量的 胶凝材料，保证充填体达到适宜的强度，使回采 矿柱成为可能，提高了矿石综合回收率，充分利 用矿产资源，可获得更好的技术经济效果。
• 经过慎重决策，矿山从1993年6月开始与长沙矿山 研究院合作，共同试验研究和应用全尾砂胶结充 填技术，目标主要有两个：其一是解决充填料的 不足和地表无法建造尾矿库，选厂尾砂须返回井 下充填采空区，实现采、选、充的综合平衡；其 二是回采矿柱，提高矿石的回收率。全尾砂胶结 充填技术的成功研究应用实现了预期的目标。
• 根据试验结果，设计建设了全尾砂胶结充填系统 ，于1994年7月建成投产，
• 受场地的限制，系统全部建在矿区院内，由充填 料浆制备系统由尾砂输送线；水泥输送线；供水 线和砂浆制备线四条生产线组成。
全尾砂胶结充填料• 经过计算充填倍线在3.5以内可以实现自流输送； 在充填倍线大于3.5区域当时选用混凝土输送泵加 压输送。经过试验混凝土输送泵间歇输送与连续 制浆不匹配，应用不成功，后来放弃了，全部采 用自流输送充填料浆。全尾砂胶结充填料浆通过 Φ125mm充填管沿25°的斜井自流到井下充填水 平，进入采空区充填。
• 借鉴小帷幕注浆堵水的成功技术经验，于1993年3 月到2019年12月，对矿床西段（7勘探线以西）的 矿体实施大帷幕注浆堵水工程。
• 堵水效果达85%以上，保障了矿床的安全开采， 开辟了我国特大水矿山帷幕注浆治水的先河。
• 1993年矿山与长沙矿山研究院合作成功研究应用 了具有国际领先水平的全尾砂胶结充填综合技术 ，建成了国内第一个全尾砂胶结充填系统和高炉 水渣细磨系统，实现了选矿不设尾矿库的绿色选 矿目标。在此基础上，进一步完善采矿工艺，形 成了不留矿柱的分段空场嗣后充填采矿新工艺， 提高矿石回采率20%以上。资源化综合利用废石 和矿坑水，将采矿的废石加工成建筑用的石子， 将矿坑水输送到集团供冶炼使用。实现了采矿、 选矿、充填互为原料、综合平衡的良性闭路循环 ，建成了年产矿石50万吨，铁精粉33万吨的安全 、高效、无废排放的生态文明矿山。
主要内容
• 企业基本情况 • 全尾砂胶结充填技术及应用 • 高炉水渣代替部分水泥充填 • 全尾砂胶结充填应用综合评价 • 需要改进完善的问题 • 改造全尾砂胶结充填系统实施膏体充填的
探讨
1.企业基本情况
• 济南钢城矿业有限公司原为济南张马屯铁矿，位 于济南市的东郊，1966年11月建矿，因水文地质 条件复杂,1977年11月部分投产，形成年产20万吨 矿石的生产规模。1990年并入济南钢铁集团公司 ，称为济钢张马屯铁矿，2000年根据济钢股份公 司上市需要，注册为有限责任公司，是济南钢铁 集团有限公司的全资子公司。矿山在1993～2019 年实施扩产工程后，生产能力达到年产原矿50万 吨、铁精矿33万吨。现已发展成以自有矿山采选 生产为主，外购矿石、煤炭加工并举的综合型资 源企业，成为济钢集团公司的重要原料基地。