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分级尾砂与全尾砂充填性能对比分析—以强度为例1前言全尾砂是指尾砂粒级组成未经人工干扰，分级尾砂就是经过分级的全尾砂，尾砂分级的指标通常以37μm（400目以上）为界限，但各矿山也可以根据自己的实际情况和生产条件具体确定。
充填开采由早期的废石充填发展到如今的高浓度及膏体充填，其发展趋势以提高浓度为主线[1]，而分级尾砂一般用于低浓度充填，全尾砂可用于高浓度和膏体充填，自膏体充填技术诞生以来，由于其良好的经济和环境效益使其获得不断推广和发展[2]，在世界范围内引起极大兴趣。
膏体充填是一种全新的矿山开采模式，其料浆不离析、不脱水、不沉淀；充填质量高，充填体强度增长迅速，成本低，效率高，是充填技术发展的主要方向[3−4]。
国外的研究成果显示：当料浆中颗粒粒径＜20μm的尾砂质量分数为15%~20%[5]，且当屈服应力大于(200±25)Pa[6]时，可以视为膏体，分级尾砂一般以37μm为界限，+37μm用于充填，-37μm一般排入尾矿库，因此小于20 μm尾砂质量分数达不到膏体要求，也就形成不了膏体。
2.充填体强度胶结充填料由骨料、胶凝材料和水三部分组搅和而成，在尾砂胶结充填工艺中，影响充填体质量的因素很多，从充填材料和工艺技术的角度来看，影响充填体质量因素主要有灰砂比、充填体质量浓度、充填骨料粒级分布（全尾砂、分级尾砂）、龄期等。
国内外学者已经在料浆浓度、灰砂比和龄期对充填体强度影响方面做过很多研究但关于尾砂级配对充填体强度影响方面的研究还很少，从尾砂强度影响因素来看，充填体强度一般与灰砂比、质量浓度、龄期呈正相关[7-8]，但尾砂级配（全尾砂、分级尾砂）对强度影响因素是多方面的[9-11]。
尾砂级配是影响胶结充填体强度的重要因素[12]，良好级配的尾砂充填料，应当是孔隙率最小，密实性最大的集合体，并能保证良好的承载特性和必要的渗透率，从而使充填料在脱水过程中，细粒颗成分损失最小。
使用分级尾砂作为充填骨料：一方面，无论是否添加水泥，分级尾砂渗透系数均大于同源全尾砂，充填料渗透性能的优劣，表征水从固体颗粒间的孔隙流过的能力，它决定着充填料的脱水速度，因此分级尾砂理论上强度上升速度快于全尾砂；另一方面，分级尾砂一般呈单粒结构，与全尾砂相比细粒少，颗粒间孔隙大，级配不良，悬浮于水中的细粒与水泥极易随水从粗粒架构的通道中流失，造成离析分层现象，导致充填体的整体性不好，弱化了分级尾砂的强度上升速度，使强度降低[13]。
背景：近20年来,膏体充填技术取得了很大的进步,在全世界范围内备受关注,尤其是加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国等矿业发达国家得到应用。
优势：膏体充填技术可以使用全尾砂,具有料浆不脱水离析、充填体强度高、水泥耗量小等优点,是充填技术的发展方向。
限制条件：不得不承认,相对于浆体充填乃至高浓度充填而言,膏体充填所涉及的工艺环节多、控制精度高、初期投资大。
同时,膏体充填还有一些关键技术及理论亟待解决,比如尾砂浓密制备工序的完善、管道磨损、膏体输送理论、关键设备的消化与吸收等。
实质：膏体充填的实质在于膏体材料的胶质性及保水性分类：全尾砂膏体充填和粗骨料膏体充填（是在全尾砂中添加粗颗粒物料,如风砂、棒磨砂、水淬碴、碎石等,其目的是为了提高充填体强度,改善膏体流动性）。
现状：通过长期试验研究,在理论方面,膏体可泵性测定、膏体物料流变特性、膏体充填系统可靠性取得了可喜的成果,并提出了金川似均质料浆水力坡度经验公式;在工艺方面,膏体制备工艺、膏体输送工艺等方面成绩斐然,其中膏体二段连续搅拌设备已经定型,得到推广应用。
但是,试验过程中暴露出工艺复杂、设备较多、故障率较高等问题,尤其是全尾砂过滤脱水工艺设备存在一定的问题,井下添加水泥浆致使膏体浓度下降,影响了在金川的工业化应用。
技术原理：要制备合格的膏体并输送至井下充填采场(或尾矿库)一般要经过3个大环节，即尾矿脱水浓缩物料搅拌制浆高浓度管道输送尾砂膏体泵送充填工艺要求尾砂浆浓度为65%~80%,而选矿厂输送出的尾砂浆浓度通常很低,一般在25%~30%之间,因此,将选矿厂输送来的尾砂浆进行高效浓缩脱水非常重要。
金川公司全尾砂浓缩采用两级脱水浓缩工艺。
第1级为旋流器与高效浓缩机配套使用,共安装了Φ250旋流器64台,Φ100m浓缩机2台。
第2级为采用过滤机将尾砂浆制成含水率为20%左右的尾砂滤饼,其型号为DZ G30/1800水平带式真空过滤机,共2台。
但在试验过程中,过滤系统出现了过滤机的滤带调节阀损坏、过滤机不稳定、滤饼浓度太低、过滤机下料口堵塞、过滤机滤布严重跑偏、过滤机滤带被卡等事故。
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用摘要：在煤矿采空区开采的过程中，膏体填充技术发挥着重要的作用。
膏体充填开采技术是煤矿开采行业的重要技术形式，膏体充填开采技术有利于优化煤矿生产环境，避免塌陷、滑坡等安全事故，促进煤矿开采效率的提高。
煤矸石、粉煤灰等均是膏体充填开采工艺中的重要材料，诸如此类固体废弃物的应用价值得以充分发挥，避免资源浪费问题，与节能环保、经济高效的生产理念相契合。
本文首先分析膏体充填开采的必要性，其次探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用，煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径,以供参考。
关键词：煤矿开采；采空区；膏体充填开采；效果评价引言煤基固废充填开采技术是实现绿色低碳开采的重要代表性技术，在地表沉陷控制、生态环境保护、矿山固废处置与利用、绿色低碳减排等方面最优显著的技术优势。
煤基固废充填开采技术实现煤炭安全开采的同时从源头上解决了地表沉陷、地下水流失、瓦斯排放、土地占用损害等难题，同时也减少了运输、提升等工序，节能降碳效益十分显著。
煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求，顺应“碳达峰、碳中和”战略，有利于促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展。
1膏体充填开采的必要性（1）膏体充填既可以解决煤矿矸石污染环境问题，也可以节省矸石处理费用。
（3）可以提高煤炭资源采出率，防止煤炭资源的永久性浪费。
（4）村庄搬迁难度大，征地困难，膏体充填开采可以实现不搬迁开采，同时可以防止地表塌陷坑的出现，保护农田。
2膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用2.1工艺流程分析在实际进行煤体开采时，通常情况下，包括了多项采煤环节。
比如针对现有的工作面，需要进行扩帮回采。
在此基础上，还需要开展联合支护工作，并在工作面之上，完成条带掘进，才能更好地发挥膏体充填开采技术的价值。
膏体充填开采技术工艺流程如下：首先，结合工作面实际情况，开展条带掘进施工，为提升掘进面的工作效率，需要采用综掘自动化掘进巷道，从而尽可能减轻施工人员劳动强度从中采掘更多煤炭资源，避免出现资源浪费问题。
煤矿膏体充填开采工艺的探讨摘要：工艺方法的实施是煤矿膏体充填开采的重要组成部分，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了煤矿膏体充填开采技术应用的优势，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就膏体充填开采技术应用要点展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：煤矿膏体；充填；开采；工艺1前言煤矿膏体充填开采是一项实践性较强的综合性工作，其工艺方法的特殊性不言而喻。
该项课题的研究，将会更好地提升对煤矿膏体充填开采工艺的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项开采工作的最终整体效果。
2概述20世纪60年代抚顺胜利煤矿采用水砂充填技术开采出了保护煤柱，虽然获得了较好的开采效果，但是成本高、工艺复杂，限制了该技术的普及。
直至20世纪80年代，膏体充填技术由于其有效解决了水砂充填过程中存在的泌水问题，须建立隔排水系统等问题，该材料是牙膏状浆体，不仅不会发生泌水现象，而且可以在流速较低的情况下正常泵送，大大提高了充填效率，故其在煤矿生产中的应用越来越广泛。
充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，也是解决建筑物下大量压煤开采的重要途径。
其中膏体充填技术与钱鸣高院士提出的绿色开采理论相符，可有效防止采空区的塌陷，提高开采安全，能够有效控制开采过程中顶板的稳定性，防止溃砂溃水和顶板事故，防止矿井重特大事故的发生。
3煤矿膏体充填开采技术应用的优势3.1稳定性更强充填开采技术的应用中充填材料的性质与充填开采作业的效果是具有直接关系的，膏体充填开采主要是使用矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水等混合形成的膏体作为填充材料，通过膏体的凝结发挥出充填支撑的作用，膏体材料往往能够具有较强的稳定性，这对于防止分层、离析等问题的发生是具有着良好效果的。
膏体充填材料的强稳定性与其充填料浆的高浓度是有很大关系的，传统充填技术中所使用的充填料浆浓度最高只能达到65%，普遍属于低浓度充填料浆，而膏体充填开采技术中所使用的充填料浆的质量浓度一般都可达到75%-82%的水平，如配合骨料的使用甚至可达到88%，高质量浓度也赋予了膏体充填材料较强的屈服切应力和塑性粘度，在同一横截面上浆体流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。
尾矿安全堆存摘要：随着现代工业的发展，尾矿库特大、重大安全事故时有发生，尾矿处理已成为世界各国备受关注的焦点，本文详细介绍了尾矿高效脱水、全尾矿充填采空区、膏体尾矿地表堆存等安全的尾矿处理方法，并重点论述铝土矿尾矿膏体堆存的优越性。
关键词：尾矿膏体堆存近年来，由于尾矿坝事故问题，全世界被迫废弃了几座尾矿库及相关设施。
现役库坝造成事故原因有：边坡稳定性差、渗漏和浸蚀，水越过坝外溢；外部原因是地震与暴雨；人为原因是管理差，主要是对水的管理存在问题较多。
正是由水引发尾矿坝事故的严峻情况下，迫使人们除了强化对水的管理外，探寻更有利的方法来解决尾矿坝事故问题。
1、尾矿干式堆存近年来随着我国矿业的快速发展，尾矿库的数量迅速增加。
我国尾矿库的突出特点是数量多，规模小，安全度低，且多数尾矿库下游失事范围内有居民或其他设施。
目前，大多数企业尾矿采用湿式直排的方式处理，尾矿属自然沉淀，脱水效率非常低。
尾矿库库区内经常贮存大量澄清水及洪水，导致尾矿上方形成尾矿库悬湖，当浸润线从坝坡出露时易形成溃坝风险。
目前大力推广尾矿干式堆存，尾矿干式堆存在安全上和环保上意义重大，目前安全部门、环保部门都在提倡尾矿干式堆存，以提高尾矿库的安全性并减小其对环境的影响。
所谓“干式堆存”实际上是“半干法堆存”，是指尾矿经脱水处理后产出的一种高浓度的膏体尾砂。
其特点是：尾矿脱水后，采用干法输送和堆存设备，干式堆存于地表或地下，然后推平压实，这就可形成不饱和致密稳固的尾矿堆，而不需尾矿库。
由于生态和环境保护日益受到各国政府的重视[2 3]，环保法规对工业固体废弃物的处理作出了种种规定，追求无废矿山的目标提到了议事日程；其次由于一些矿山分级尾砂产率低，不得不购买或远距离运输其它砂石（河砂、海砂等）来补充充填骨料，增加成本。
采用全尾矿充填采空区一方面可以使尾砂废料得到合理利用，另一方面可以省去尾矿库、改善矿山环境，具有经济、环境和安全等多项效益。
煤矿开采沉陷充填开采技术及其应用目前随着我们国家的经济在不断的发展，我们对于煤矿的开采程度正在不断的加深，在具体的煤矿开采过程当中，越来越多的先进的技术正在不断的应用，通过这些先进的技术能够更好的促进煤矿开采质量的提升，但是在这其中还有很多的问题仍然存在的。
所以在此篇文章当中就煤矿开采沉陷充填开采的技术点及其应用的一些具体情况进行分析。
标签：煤矿开采；沉陷充填开采技术；应用分析1.前言根据我们国家目前对于煤矿开采过程当中所出现的具体问题可以看出，由于目前我们对经济的发展，片面的追求速度、追求经济效益，导致很多方面在发展过程当中并不是十分的充分，导致很多的问题出现。
为此，此篇文章主要是分析煤矿开采沉陷充填开采技术及其应用，推动该技术进一步发展，更好的满足煤矿开采的需求，促进煤炭行业的发展。
2.煤矿充填开采技术的基本现状通常情况下，在开采金属矿石的过程中都会应用到充填技术，因此，该技术在目前而言相对比较成熟，但在煤矿开采方面，充填技术还处于“借鉴”阶段。
这是由于煤矿的结构属于层状岩石层，在煤矿开采之后必然会导致岩石发生移动或破坏的情况，因此，对于煤矿的开采，充填技术及其解决的最终目的并不同于金属矿石。
有研究显示，中国在开采煤矿后对沉陷地区的填充方法仍沿袭着20世纪60年代的方法，抚顺胜利矿根据倾斜上行水砂充填长壁采煤的方法顺利地对工厂的保护煤柱进行了开采；直至后期，中国又借鉴了国外经验（利用离层注浆的方法来缓解地表下沉情况），从而优化了中国充填技术，并有效减缓了中国在煤矿开采后造成的大面积地表沉陷现象。
此外，在技术发展的过程中，为了进一步解决水砂充填时的泌水及建立复杂且难度较高的隔离排水系统等问题，德国在20世纪80年代就研制出了充填技术，其中，该技术的优势是将用于填充沉陷部位的填充材料科学制成牙膏状、不沁水的浆体，然后，利用低流速通过泵机将填充材料顺利输送至沉陷区域，从而不仅有效促进了填充效率的提高，还使得填充材料凝结的时问得到了有效缩短。
金属矿山高浓度及膏体细尾砂充填技术一、技术类型金属矿山高效采矿技术。
二、适用范围矿山开采，尾矿综合利用、回填与干堆等。
三、技术内容（一）基本原理将不同粒度和性质的尾砂分离开来，分别采取不同的脱水方式,选用不同的脱水设备，以提高整体的脱水效果和降低生产成本；深锥浓密机脱水工艺技术在传统的深锥浓密机基础上进行合理化改造，增加了底流浓度的稳定性和可靠性；充填料均匀搅拌设备及控制技术采用专用的高效和节能搅拌设备进行搅拌，通过软件模拟批量生产工艺过程进行控制，达到各种充填物料的高度均匀和连续制备的目的，减少了充填灰砂比。
（二）关键技术低成本细尾砂脱水及控压助流技术；尾砂分级脱水技术；深锥浓密机脱水工艺技术；充填料均匀搅拌设备及控制技术；充填料满管输送技术；充填采场工艺技术。
（三）工艺流程根据控压助流的技术原理，通过采用中国恩菲的专利脱水装置或采用分级脱水技术、深锥浓密机脱水工艺技术，将细粒级尾砂（－20μm全尾砂可占40%以上）直接低成本地制备成高浓度（74%以上）料浆或膏体从脱水装置底部排出，可以再适当添加水泥、粉煤灰、炉渣等搅拌混合均匀后，通过管道自流或泵送设备输送至井下采矿区或地表尾矿堆场，以达到提高采矿回收率和资源综合利用的目的。
尾砂分级脱水示意图四、主要技术指标对于极细粒级的全尾砂（－20μm全尾砂约占40%以上）直接制备成高浓度（74%以上）砂浆,解决了传统立式砂仓充填工艺存在的上述缺点。
底流尾砂浓度为74%-80%；流量可达到50-200m3/h。
采用此工艺技术用于充填可使采矿回收率达到90%-97%左右。
五、典型实例及成效崇礼紫金矿业有限责任公司，采矿能力2500t/d,充填站及输送系统总投资约2943.08万元，建设周期1年，投资回收期1年，使以前不能回采的残矿得以回收，矿山服务年限得以有效延长，采矿回收率提高约15%以上；减少地表尾矿排放量约60%，年增加经济效益超过2000万元。
冬瓜山铜矿充填系统，建设规模10000t/d, 占地面积1600m2,总投资11600万元，运行费用约3800万元/年，综合利用效益4363万元/年，投资回收年限为4年，开采回采率提高8%以上。
辽宁金凤公司超细粒全尾砂分级+浓缩充填方案探究发布时间：2022-10-10T06:30:38.419Z 来源：《中国电业与能源》2022年6月11期作者：卢军[导读] 金凤公司拟采用浮选尾矿进行井下充填，尾矿粒度-37μm占85.63%，其中，-20μm含量达到66.79%，属于超细泥化尾砂卢军辽宁金凤黄金矿业有限责任公司 118107）摘要：金凤公司拟采用浮选尾矿进行井下充填，尾矿粒度-37μm占85.63%，其中，-20μm含量达到66.79%，属于超细泥化尾砂，实现膏体/似膏体充填难度较大。
为保证充填浓度，降低充填成本，在多方案探究的基础上，确定采用“水力旋流分级+高效浓密机”似膏体充填工艺方案进行工业试验，即旋流器分级-溢流浓缩，旋流器沉砂与浓密机底流进行充填。
工业试验结果表明：旋流器沉砂浓度达56～58%，浓密机底流浓度达54～58%，达到充填浓度50%以上要求，实现了预期效果，为该类浮选尾矿实现井下充填提供了一定的参考借鉴。
关键词：尾矿；充填；分级；浓缩引言辽宁金凤黄金矿业有限责任公司矿山生产规模500t/d，采用浮选工艺，浮选尾矿粒度较细，根据标准筛分试验及激光粒度分析测试结果显示，金凤全尾砂-200目（-74μm）约占95.12%，-400目（-37μm）约占85.63%，其中，-20μm含量达到66.79%，大于国内外通用的-20μm 含量不大于15%的要求，属于超细泥化全尾砂，其比表面积大、含泥量高，对尾砂浓缩、充填脱水及充填体强度均具有一定影响。
该类型尾砂难以实现常规的分级尾砂充填，为了保障充填效果，减少井下脱排水难度，保证井下作业安全，应尽可能提高充填浓度，尽量实现膏体/似膏体充填。
针对超细尾砂似膏体充填面临的主要技术难点在于：（1）尾砂属于超细颗粒，常规技术手段难以实现尾砂高效浓缩制备似膏体充填料浆；（2）超细尾砂充填料浆粘度较大，难以实现均质搅拌，从而影响充填体质量，且充填体强度较低，进而导致水泥单耗较高，胶结充填成本高；（3）超细尾砂粘度过高，其流动性较差，从而导致管道输送阻力较大，管道输送要求较高；（4）矿山面临资源枯竭，其所选充填工艺系统应与矿山实际情况相符合，在保证充填质量的前提下，应严格控制投资、生产成本等经济指标。
Engineering Technology and Application | 工程技术与应用 |·93·2019年第11期全尾砂充填技术在矿山环境治理中的应用陈俊清（湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410015）摘 要：选择合适的尾砂处理工艺对遗留矿山尾砂的治理有着关键的作用。
经过对比分析多种尾砂处理技术方案，最终选定全尾砂充填采空区的工艺，能确保遗留尾砂得到有效治理。
实践证明，该工艺技术可行，经济合理，能修复当地矿山生态环境，节约宝贵的土地资源，促建和谐社会。
文章对全尾砂充填技术在矿山环境治理中的应用进行了研究。
关键词：尾砂处理；尾砂充填；矿山环境治理中图分类号：TD853.34 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）11-0093-02作者简介：陈俊清（1979—），男，本科，工程师，研究方向：环境工程设计、施工、管理和研究开发。
过去，矿山无序开采，遗弃的采选尾砂或矿渣随意堆存，存在极大的安全隐患，遗留的矿山尾砂生态环境问题十分突出，一到暴雨季节，大量尾砂随雨水冲入河道，不仅淤积河道，而且固体废弃物有毒给下游农田、水体造成严重污染，致使水体中含有大量的铅、锌、砷、镉等重金属因子，已严重影响当地人民的生产、生活。
文章根据湖南某县遗留的采选尾砂处置的实际情况，对矿山环境进行治理与修复，并就其治理方案进行详细的论述。
1 工程概况本工程治理的尾砂来源于历史上遗留在河岸旁的尾砂堆。
通过实验，遗留的尾砂为Ⅱ类一般工业固体废物。
治理措施如下：（1）对遗留的尾砂堆全部挖掘，将其外运充填至废弃采空区。
（2）对挖掘运输后的区域进行整理、复垦，恢复生态。
2 尾砂处理工艺选择2.1 就地处置就地对尾砂进行安全处置后，再在尾砂堆积场上覆土，然后种树或植草绿化，此工艺目前应用最广泛。
但是，遗留的尾砂堆堆积过高，存在潜在的安全隐患，而且对Ⅱ类一般工业固体废物也不适合，存在二次污染风险。
