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

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。

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。

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。

鉴定材料莱芜钢铁集团有限公司2005年8月目录鉴定材料之一鉴定大纲 3 鉴定材料之二工作报告 6 鉴定材料之三技术报告 10 鉴定材料之四应用情况报告 15 鉴定材料之五经济效益分析报告 17 鉴定材料之六查新咨询报告 20鉴定材料之一鉴定材料鉴定委员会2005年8月全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用鉴定大纲山东省冶金工业总公司受山东省科技厅委托，对莱钢集团有限公司完成的“莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用”项目进行技术鉴定。

鉴定委员会制定的鉴定大纲如下：一、项目名称：莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用二、项目来源：自选二、项目内容：莱钢通过对先进的莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用，于2003年底并于当年年底投入生产实施，取得了十分显著的效果，矿石回采率由60%提高到目前的85%，延长矿山服务年限3年，年回采矿石6.5余万吨，年直接经济效益1125万元。

四、项目起止时间：2003年11月~2004年10月。

五、项目承担单位：莱芜钢铁集团有限公司六、鉴定材料及提供单位序号资料名称提供单位1、鉴定大纲鉴定委员会2、工作报告莱芜钢铁集团有限公司3、技术报告莱芜钢铁集团有限公司4、应用情况报告莱钢集团矿山建设有限公司5、经济效益分析报告莱钢集团矿山建设有限公司6、查新咨询报告山东省科学技术情报研究所七、鉴定程序1、讨论通过鉴定大纲2、听取项目工作报告3、听取项目技术报告4、听取应用情况报告5、听取经济效益分析报告6、现场考察7、专家评议8、讨论通过鉴定意见9、鉴定委员会委员签字鉴定委员会 2005年8月鉴定材料之二工作报告莱芜钢铁集团有限公司2005年8月工作报告1、项目提出的依据和目的杜官庄铁矿一期工程地质矿量100万吨，采矿方法为空场法，已采出矿量60万吨，现留下矿柱矿量达40万吨。

二期工程从2003年底开始回采，预计可开采5.5年，二期工程地质矿量42.13万吨，可采出矿量34.44万吨。

全尾砂膏体充填技术标准本技术标准适用于全尾砂膏体充填系统的设计和运行。

全尾砂膏体充填技术旨在通过使用膏体状尾砂进行充填，实现对矿山废料的有效处理和利用。

本标准详细介绍了全尾砂膏体充填技术的各个方面，包括充填材料、充填设备、充填工艺、质量检测与控制以及环境影响控制。

1. 充填材料全尾砂膏体充填材料应具备以下特性：1.1. 稳定性：膏体充填材料应具有良好的稳定性，以确保在运输和充填过程中不发生分离或沉淀。

1.2. 充填性能：膏体充填材料应具有良好的流动性，以便实现自流充填和泵送充填。

1.3. 固化性：膏体充填材料应能在一定时间内固化，以保持充填体的稳定性。

1.4. 抗侵蚀性：膏体充填材料应能抵抗地下水和外部环境的侵蚀，以确保充填体的长期稳定性。

1.5. 环保性：膏体充填材料应使用环保材料，减少对环境的影响。

2. 充填设备全尾砂膏体充填系统应配备以下设备：2.1. 搅拌设备：用于制备膏体状尾砂。

2.2. 输送设备：用于将膏体状尾砂输送到充填地点。

2.3. 充填设备：包括自流充填设备和泵送充填设备，根据实际情况选择使用。

2.4. 监测设备：用于监测充填过程和效果。

3. 充填工艺全尾砂膏体充填工艺应包括以下步骤：3.1. 搅拌：将尾砂和膏体粘合剂按一定比例混合，制备成膏体状尾砂。

3.2. 输送：将膏体状尾砂输送到充填地点。

3.3. 充填：根据设计要求，将膏体状尾砂充填到指定地点。

3.4. 监测：对充填过程和效果进行监测，确保达到设计要求。

4. 质量检测与控制全尾砂膏体充填系统的质量检测与控制应包括以下方面：4.1. 材料检测：对使用的尾砂和膏体粘合剂进行检测，确保符合设计要求。

4.2. 搅拌控制：控制搅拌设备的运行参数，确保制备出稳定的膏体状尾砂。

4.3. 输送监控：监控输送设备的运行情况，确保膏体状尾砂顺利输送到充填地点。

4.4. 充填效果检测：对充填后的区域进行检测，确保充填效果达到设计要求。

4.5. 数据分析与改进：对监测数据进行分析，发现存在的问题并采取改进措施。

全尾砂连续充填工艺及胶结材料技术的研究作者：郭大胜来源：《价值工程》2013年第36期摘要：某矿采用阶段空场嗣后充填采矿法，具有尾砂粒级细、含硫高、粘性大等特点，若用分级尾砂充填矿山充填材料缺口很大，同时在充填料浆中含有一定的有害气体。

因此采用全尾砂高浓度连续充填和选择适宜的高强度充填胶结材料是冬瓜山铜矿实现安全文明生产，保证矿山生产能力的前提。

Abstract： Dongguashan copper adopts stage of open stope filling mining method， with fine grade of tail sand， high sulfur content， viscosity and other characteristics. The gap would be great if the classified tailings filling mining filling materials， also contain harmful gas in filling pulp. Therefore， high concentrations of tailings with full continuous filling and the appropriate choice of high-strength filler cementing material is the premise to achieve safe and civilized production，ensuring mine production capacity of Dongguashan copper mine.关键词：浓度；切向进料；多点絮凝；进出平衡；抑制悬浮；矿渣胶结Key words： concentration；tangential feed；multi point flocculation；feed-discharge balance；inhibition of suspension；slag cement中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）36-0089-020 引言某矿选矿排出尾砂极细，其细度在国内同行业矿山中是罕见的，同时由于大量的蛇纹岩矿石，尾砂中泥性物质含量多，通过对相关参数的测定和试验及尾矿的特性进行了研究分析，尾矿难以沉降，对冬瓜山铜矿的全尾充填要想做到高质量、高浓度的充填能力难度是相当大的，因此，必须进行充填科研攻关，具体尾矿基础参数[1-4]详见表1。

旋流器在全尾砂胶结充填工艺的优化与应用摘要: 中钢集团山东矿业有限公司在原建设完成的全尾砂胶结充填系统增加旋流器组进行浓缩充填，有效地增加了尾砂的可用充填量，提高了充填站的充填能力、充填料浆浓度及充填体质量，减少了充填造浆过程中空压机的使用，节约了大量的充填动力成本，为公司的采充平衡生产提供了有力保障，同时还减少了大量的尾砂外排给环境所带来的不利影响，具有良好的经济效益及巨大的环境及社会效益。

关键词: 旋流器；充填浓度；尾砂利用率；节约动力成本1砂仓气嘴造浆全尾砂胶结充填工艺中钢集团山东矿业有限公司（以下简称山东矿业）位于山东省临沂市兰陵县与枣庄市交界处，矿区地处鲁南山区与苏北平原的过渡地带，为坡度较缓、高度较小的低山丘陵区，海拔高在100m～130m之间，总体上形成中部高、东西低的丘陵地貌，地形比较平坦。

地表受村庄、206国道及其通讯、供电线路等建筑物影响，需要采取尾矿充填采空区的采矿方法对地表建筑物予以保护。

为有效保护地表及构建筑物，提高矿区范围内矿石资源得到有效利用，减少外排尾砂对周边环境带来的不利影响，山东矿业采用点柱式上向分层全尾砂胶结充填采矿法进行采矿施工，地表建设充填站。

山东矿业充填系统设计两座充填站，充填站新建建筑物占地面积约1600 m2。

每个充填站有两套系统，每套系统由2个钢筋混凝土立式尾砂仓和1个水泥仓组成。

充填系统共8个砂仓和4个水泥仓，每个尾砂仓的容积为850m3（去除溢流槽以上部分，实际充填施工时有效尾砂容积约720m3），水泥仓容积为220m3，每套充填系统料浆出口处对应两个管道直径为146mm厚竖管，分别通往井下不同充填中段。

充填料浆采用全尾砂、水泥和水为原料进行制备，选厂产出的全尾砂浆经浓缩后进入尾矿泵站（浓度约25%），粒度为-200μm含量小于或等于50%，平均粒度约0.1mm的尾砂，以500m3/h通过管道输送至充填站单个砂仓。

尾砂在砂仓内自然沉降，约5个小时后尾砂仓内尾砂沉积高度距砂仓顶部1.5m时停止供砂，此时尾砂仓内尾砂质量浓度约为65%，多余的尾矿浆溢流回选厂浓密池。