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金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展摘要：随着我国社会经济的快速发展和科学技术的创新,对矿产资源开发的要求越来越高，尤其是环境方面。
金属矿山选矿工艺比较多样化，主要包含三段抛尾，粗尾砂用做建筑材料、细粒级尾砂全部充填至采空区的开采技术。
为了加强环境保护力度，降低对农田的影响,需要创新出绿色、安全的开采技术，为铁矿山开采领域的持续发展奠定基础。
关键词：胶结充填；全尾砂；封堵墙；充填设备；充填体固结前言近年来,我国越来越重视环境问题,传统的表面尾矿处理方法无法彻底解决问题,需要创新出安全、有效的尾矿处理新技术,并进一步扩大技术的应用范围,利用尾矿充填采矿空区有效实施尾矿处理,其主要原理是填充尾矿填充空地,支撑两组围岩，防止岩石移动,有效控制地下压力。
总之，利用尾矿胶结充填技术处理地下采矿空区，减少了尾矿占用面积，实现了地下采矿空区和地表沉陷的有效治理。
1、全尾砂胶结充填技术工艺1.1分段回采嗣后充填法矿房和矿柱的划分分两步进行回采,先用分段空场法中的深孔回采矿房,开采后进行适当的填充，仅此一次就可以返回矿山进行无粘土填充;或者是连续回采,不进行任何的划分，矿房和矿柱两者之间一直保持连续回采,但是回采工作区受空间暴露面积的影响，如果达到一定极限值,充填采空区,重视地下压力活动的控制。
对于不同倾角、厚度的矿体结构，需要比较矿石的稳定性和规则性,否则人员不得随意进入露天场地作业。
1.2采空区的充填及时对采矿现场的矿物质进行清理，土壤清理后为采矿做好准备工作,采场内的积水，需要采取措施排净，充填管路，确保架设效果，并做好充填挡墙的砌筑工作,确保良好的照明和通风效果,仔细检查顶板的防护脚、周围围岩的稳定性,是否满足采矿的所有准备条件。
充填人员在充填之前，需要对井下仔细检查，尤其是管道泄漏问题,并仔细观察充填料浆的流量及流动效果，以此来确保巷道、溜井挡墙的安全性和稳定性。
在填充过程中,还需要根据需求严格控制填充物的起升高度,进一步确保填充墙的稳定性。
我国矿山尾砂充填技术发展趋势与未来展望【摘要】：随着我国对建设绿色矿山的号召，尾砂胶结充填技术成为了矿山开采的重要发展发现。
尾砂充填技术是将尾砂与水泥等胶结剂混合后充填到井下采矿空区的一种技术措施，该技术不仅可以大幅度提升尾砂的利用率、降低尾砂堆存，而且还具有显著的环保效益，因而受到国内学者的高度关注。
随着尾砂充填技术的发展，尾砂充填效率越来越高、效果越来越好，为我国的绿色矿山建设提供了重要的技术保障。
【关键词】：尾砂充填；环境保护；采矿技术0引言我国很早就提出了绿色矿山发展战略，同时在政策上、理论上都对绿色矿山建设提供了制度和技术指导，这为我国矿山的绿色化建设提供了很好的发展路线。
2003年，我国提出了科学发展观，这为我国绿色矿山建设提供了理论支撑，2010年，《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》的提出，完善了绿色矿山建设意见，为我国绿色矿山建设指明了方向。
在上述背景下，尾砂胶结充填技术成为了我国建设绿色矿山的重要举措。
由于尾砂充填具有对地面植被保护好、井下工程稳定性好、作业安全、经济环境效益突出等优势，使得尾砂胶结充填技术具有广阔的发展前景1尾砂胶结充填技术概况尾砂是选矿厂对矿石进行精细化选磨后产生的细粒级固体废物，是目前我国堆存量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物。
传统的尾砂处理方式是将尾砂排放到尾矿库中。
尾矿库一般建在山坳里，建设尾矿库需要征地，而在尾矿库中堆存尾砂不仅需要消耗大量人力物力，而且还对环境带来了严重危害。
我国此前发生了多起尾矿库溃坝事件，导致了大量人员伤亡，给国家造成了重大的直接或间接经济损失。
为了提高尾砂利用率，使尾砂资源化利用，相关学者开展了大量研究，最终成功开发了尾砂充填采矿技术，相关技术大幅度降低了尾砂堆存量，取得了良好的经济效益和环保效益。
尾砂充填技术，是将选厂排出的尾砂输送到充填站的尾砂仓中，然后将尾砂、水泥和水按照一定配合比在搅拌槽中充分混合后通过管道输送到井下采空区，待充填料浆凝固后，可以形成具有一定强度的块体，有效维护了采空区的稳定。
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。
全尾砂胶结充填技术在金属矿山的应用发布时间：2021-07-08T06:03:21.182Z 来源：《防护工程》2021年7期作者：张涛[导读] 在空场法作业开采的过程中，主要通过剩下矿柱来完成矿体的支撑，但是在时间逐步推移的情况下，随着环境与地质的变化，矿柱有可能受外部因素的影响产生不同程度的崩塌或者透水、地震等灾害，如果情况严重，还会造成部分区域地表凹陷、房屋陷落等情况，后果不堪设想。
本文主要分析研究全尾砂胶结充填技术的现状，并且探讨其在金属矿山的具体应用，以供参考。
张涛福建龙岩朴原建设工程有限公司福建省龙岩市 364000摘要：在空场法作业开采的过程中，主要通过剩下矿柱来完成矿体的支撑，但是在时间逐步推移的情况下，随着环境与地质的变化，矿柱有可能受外部因素的影响产生不同程度的崩塌或者透水、地震等灾害，如果情况严重，还会造成部分区域地表凹陷、房屋陷落等情况，后果不堪设想。
本文主要分析研究全尾砂胶结充填技术的现状，并且探讨其在金属矿山的具体应用，以供参考。
关键词：全尾砂胶结充填技术；金属矿山；应用1 全尾砂胶结充填技术介绍全尾砂胶结充填工艺应用非常广泛，主要是通过理化学和胶体化学的理论，使用厂尾砂浆通过浓密机和砂仓沉降脱水，逐步拌和全尾砂，将其与水泥和水通过双轴叶片式搅拌机和高速活化搅拌机等设备逐步合成，产生均质的胶结充填料，在实践中通过管道将充填料逐步充入到采场当中。
在该技术应用过程中，主要以矿渣、水泥为基础，并且将石膏等材料与生石灰拌和，在机械设备当中形成胶凝材料，与此同时可以加入少量萘系高效减水剂，生成全尾砂胶结充填材料。
在应用过程中，需要重视加强细节的管理，保证充填体的质量，要求全尾砂充填料浆以高浓度状态进行输送。
在矿山开采的深度逐步增加的情况下，管道输送的距离也进一步加长，相对高差逐步增大，在输送过程中，管道越来越多，而且系统更加复杂，系统的可靠性尤显重要。
由于管道输送系统较为复杂，在设计充填料浆管道输送系统的过程中，需要与实际情况结合，不能单单依靠理论计算，否则可能会造成较大的误差。
全尾砂胶结充填技术在杨山铁矿的应用【摘要】为最大限度的回收矿产资源，保证矿山安全生产，实现矿山绿色开采，本文针对杨山铁矿床地质及开采技术条件进行了简要分析，提出采空区采用嗣后全尾砂胶结充填。
并说明矿山采用嗣后胶结充填的矿石回采率比不进行充填的矿石回采率高18%左右。
【关键词】全尾砂充填；充填管道；尾矿库；绿色开采1、前言庐江县矾山矿业有限公司杨山铁矿为一矿体埋藏较浅、资源零散，由杨山矿段和阳山洼矿段组成的小型矿山。
目前矿山分两个采区，一采区开采Ⅱ号矿带（回收原开采剩余铁矿资源）的矿体，二采区开采Ⅳ号矿带的矿体。
由于两矿体相距400～500m，独立开采。
整个矿山设计规模为30万t/a，两采区分别15万t/a。
由于矿体规模较小，形态不规则，分布零星，总的控制程度不足，矿山已近多年的露天开采，且在Ⅱ号和Ⅳ号矿带上部形成了多个露天采坑，从而给Ⅱ号和Ⅳ号矿带的地下采矿工作带来了困难。
针对上述问题，矿山对采空区进行了嗣后全尾砂胶结充填。
全尾砂胶结充填采空区是对尾砂进行环保处理，实现矿山绿色开采的新技术，同时具有保护生态、防止大规模地压，节约尾矿库占地、充分回收资源等诸多优点。
2、矿床地质及开采技术条件杨山铁矿床为小型岩浆后期贯入型（大庙）矿，两采区共12个独立矿体，主要赋存于辉石斜长正长岩中，从构造来说，矿体主要分布于构造破碎发育地段。
Ⅱ号矿带总体走向SN，走向长400m，矿体倾角向E，倾角14～45°，个别0～5°，矿体平均厚16～29m，矿带赋存标高+45～-121m；Ⅳ号矿带总体走向NE70°，走向长350m，矿体倾向NW，倾角15～35°，矿体平均厚9～42m，矿带赋存标高+46～-204m。
矿体多呈不规则层状或似层状，矿体围岩为辉石正长岩或辉石斜长正长岩岩。
矿床前期为露采矿山，矿体位于地下水位线以上，但深部开采趋于复杂，矿床水文地质条件中等。
由于裂隙发育，蚀变强烈，边坡围岩稳定性差，矿区已出现坍塌、滑坡等不良地质现象，矿床工程地质条件中等。
全尾砂胶结充填技术在金属矿山的应用与发展
摘要：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。
全尾砂胶结充填是以没有进行分级脱泥的的全粒级尾砂作为充填骨料，与一定比例的胶结材料和水混合均匀搅拌后充入井下采空区的一种充填方式。
分级尾砂充填工艺是对尾砂先进行分级脱泥处理，这样使得充填体料浆进入采场更迅速地脱水，充填体的强度也可以得到明显的提高，因此，分级尾砂充填工艺已被国内外矿山广泛应用，但此工艺造成了充填骨料的来源不足，同时生产出来的细泥尾砂给堆坝增加了难度，提高了尾矿库的建设成本。
随着技术经济的发展，推广全尾砂胶结充填作为一种新型高效的充填方式，最大限度的利用尾矿资源，以减少对环境的污染和资源的浪费。
1.全尾砂充填的意义
随着现代科技和工业生产的高速发展，矿产需求量迅速增加，金属矿产资源的开发利用引发的地表破坏和尾砂排放，将带来资源、环境和安全等诸多问题。
通过利用全尾砂对采空区进行有效充填，可以从根本上解决矿产资源开采带来的环境和安全问题，同时还能充分地回收矿产资源，对促进采矿工业与资源、环境、安全和经济的协调发展有着重要的意义。
1、减少矿山固体废料排放，实现无尾化矿山生产，避免了尾砂的工业占地，节省尾矿库征地、建设和维护费用，同时也避免了可能造成的对大气、水体、土壤的污染，对保护地表生态环境具有重要的意义。
2、可以有效地阻止岩层发生明显的移动，防止地表塌陷，实现“三下”安全开采和优先开采下部或下盘富矿而不造成矿产资源的破坏，保护远景资源。
3、可以有效地控制地压，控制局部和区域岩层片落破坏，提高回采作业的安全性，减小采场冒顶事故风险，同时还可以缓解深井开采时岩爆的威胁。
4、通过尾砂充填可以安全地对残矿进行回采，从而提高矿石回采率，提高矿山经济效益。
2.全尾砂胶结充填工艺
该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。
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。
全尾砂胶结充填工艺流程图
2.1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。
2.2搅拌系统
通过双轴叶片式搅拌机进行第一次搅拌的料浆，然后再进入高速活化搅拌机进行二次搅拌，这样就打破了水泥浆中的絮状结构，提高水泥的活化性能，同时料浆表现出良好的流动性，且相对离析率低。
2.3管路输送系统
2.3.1全尾砂供给线。
选厂全尾砂料浆通过浓密机浓密后，其底流由渣浆泵加压通过管道输送至充填站的尾砂存储仓中。
全尾砂料浆在砂仓通过自然沉降脱选厂尾砂 尾砂仓 水泥仓 水 脱 水 电磁流量计搅拌 冲板式流量计 核子秤 充填 浓度计
水后，打开压气造浆喷嘴以对砂仓中的全尾砂进行压气造浆。
待砂仓中全尾砂造浆均匀后，则打开放砂阀通过放砂管向搅拌机供给全尾砂料浆。
2.3.2水泥供给线。
散装水泥由散装水泥罐车运至充填站后，通过吹灰管吹卸入水泥仓中。
充填时打开螺旋闸门，启动双管螺旋给料机即可向搅拌机供给水泥。
2.3.3水供给线。
充填站设置一条供水管道，由高位水池供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度。
2.3.4充填料浆的井下输送线。
充填料经两段搅拌均匀后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，通过自流或泵压的方式将充填料浆输送至井下采空区进行充填。
2.4自动检测及调节系统
为了保证充填料浆制备浓度、流量及配比的准确及稳定，充填站需要建立完善的自控系统，对充填系统各运行参数进行检测和调节。
系统自动检测的参数主要有：全尾砂放砂流量、水泥给料量、调浓水量、充填料浆流量、充填料浆浓度。
系统自动调节的参数主要有：全尾砂放砂流量、水泥给料量、调浓水量。
3.国内外应用及发展现状
2.1国外
20世纪50年代，加拿大矿山采用细颗粒浮选尾砂水力充填，由于非胶结充填体缺乏内聚特性，不能形成稳固自立的充填体，1962年加拿大Food矿首次采用尾砂和水泥胶结充填；1969年澳大利亚的芒特艾萨矿开始采用尾砂胶结充填工艺回采底柱，同时进行铅锌铜冶炼炉渣代替水泥的研究；20世纪70年代，随着胶结充填技术的发展，围绕充填材料、充填料浆的制备、充填体力学性能及承载特性、充填水力输送流体力学等进行了大量的试验研究，从而使得尾砂充填工艺在金属矿山推广应用；20世纪80到90年代，随着采矿工业的发展，原充填工艺不能满足回采工艺的要求和进一步降低采矿成本或环境保护的需要。
澳大利亚的坎宁顿矿，加拿大的基德克里克矿、洛维考特矿，德国的格德隆铅锌矿开始采用了全尾砂胶结充填的新技术；膏体泵送充填技术首先在德国的格隆德矿应用成功，随后又在美国、英国、澳大利亚、加拿大、土耳其和葡萄牙等主要采矿国家的金属矿山得到了广泛应用。
2.2国内
我国尾砂充填工艺是20世纪60年代开始采用，1965年在锡矿山南矿为了控制大面积地压活动，首次采用了尾砂水力充填采空区工艺。
由于非胶结充填体无自立能力，难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率的要求20世纪70年代，我国开始开发和利用尾砂胶结充填技术。
在这一阶段，尾砂胶结充填技术的研究内容主要包括充填骨料的物理化学性质和化学成分对充填体的影响，充填体与围岩的相互作用、充填体的稳定性和充填胶凝材料等。
这一时期的胶结充填均为传统的混凝土充填，即完全按照建筑混凝土的要求工艺制备和输送胶结充填料，这种传统的粗骨料胶结充填输送工艺复杂，且对物料的级配要求较高，因而一直未获得大规
模的推广使用，后来几乎被细砂胶结充填完全取代，细砂胶结充填以尾砂和棒磨砂等材料作为充填骨料，以水泥作为胶结剂，集料与胶结剂通过搅拌备成料浆后，以两相流管道输送方式输入采场进行充填，因细砂胶结充填具有胶结性强和适于管道水力输送的特点，自80年代开始在凡口铅锌矿应用并得到推广，20世纪90年代初在凡口铅锌矿建成我国第一个全尾砂胶结充填系统，其后随着活化搅拌技术和全尾砂高效浓密、贮仓沉降脱水技术的开发和不断成熟，全尾砂胶结充填的应用不断增加，如张马屯铁矿、武山铜矿、铜录山铜矿、湘西金矿和南京铅锌矿等。
1994 年金川有色金属公司二矿区建成了膏体泵送充填系统，这又为全尾砂胶结充填技术的推广应用拓展了应用前景。
3.展望
随着我国倡议建设绿色矿山，提高资源综合利用率，节能减排，保护环境，
科学发展的模式得到人们的普遍认同，然而全尾砂胶结充填在以上这些方面具有
明显的优越性。
因此，其应用和发展前景是十分广阔的，但是，全尾砂胶结充填
作为一项新技术，在理论和试验研究方面还有待于我们进一步的探索，朝着改进
充填工艺、改善充填体质量、降低充填成本、减少环境污染和生态破坏等方向努
力，进一步推广全尾砂胶结充填的应用，以便提高矿山企业的经济和社会效益。
1、充填料浆的高浓度输送
高浓度全尾砂胶结充填以其充填能力大，脱水少，充填体强度高等优点，高
浓度全尾砂充填料的制备和管道输送是其中的关键技术。
全尾砂充填料制备的主要技术环节包括全尾砂脱水、充填料浆搅拌。
选厂全尾砂的质量浓度一般在20%左右，因此，需要排出大量的水才能满足高浓度的要求。
但全尾砂的含泥量高，渗透性差，并且在脱水过程中要避免细泥物料的排放。
因此，全尾砂的高效脱水技术成为全尾砂充填工艺的一项关键工艺和技术。
同时，需要我们进一步加强对搅拌技术的研究，制备出流动性好的均质充填料浆，为高浓度输送创造有利条件。
充填料浆浓度越高，其流动性越差，不利于进行管道输送。
因此，可以通过ANSYS建立模型，对输送浓度、输送管径、输送速度、阻力损失、充填倍线等输送参数进行优化。
2、充填胶凝材料和添加剂的研究
全尾砂胶结充填的高成本制约了其应用和推广，加强低廉充填胶凝材料的开发与应用研究，以减少水泥的消耗或替代水泥来降低成本是今后发展的一个方向，例如，积极推广利用冶炼厂水淬炉渣、铝厂赤泥以及火力发电厂粉煤灰等工业废料替代水泥作胶凝材料。
同时，应加强低廉的添加剂的研制，如在充填料浆中的加入减阻剂等添加剂，会有效地改善全尾砂的泵送性能, 从而提高充填料浆的输送浓度；在充填料浆中加入吸水剂，为在低浓度输送条件下采场不需脱水提供了可能性。
3、仪表自动检测与微机综合处理系统的研究。
不少矿山充填系统的浓度和流量检测仪表寿命短、故障多、检测失准，使得制备的充填料浆达不到设计的要求。
然而对于充填系统中充填料浆灰砂比和浓度的准确控制，最为关键的是要研制和引进适合于矿山应用的自动化设备和仪表，建立真正意义上的自动控制系统。
