矿山尾砂充填探索

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而体积浓度则主要取决于颗粒大小与组成。胶凝材料主要是 水泥或其替代品 ,如矿渣、干排粉煤灰等工业废渣。
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

砂浆容重
塌落度
号%
灰砂比 t/m3
%
cm
本文简要分析了几种尾砂再利用的常用充填工艺 ,结合我单位的实际情况 ,重点探讨了高浓度全尾砂胶结充填充填工艺 ,
意在引导矿山应用尾砂充填工艺 ,以保护矿山生态环境 ,提高矿山经济效益。
关 键 词 采矿 ;全尾砂胶结充填 ;立式砂仓
中图分类号 TD3
文献标识码 A
文章编号 1674-6708(2012)61-0104-03
4 68.0 41.0 1.84 5 70.0 43.2 1.89
1:6 71.3 44.8
0.83 1.05 2.06
1:6 66.8 47.1 22.5 1.07 1.52 2.56
6 70.0 43.2 1.89 7 65.0 37.8 1.78 8 65.0 37.8 1.78 9 68.0 41.0 1.84 10 68.0 41.0 1.84 11 70.0 43.2 1.89 12 70.0 43.2 1.89
9.98 46.80 6.79 8.43 矿房 1:12
表 2 吴庄铁矿粉煤灰粒度分析
40
68 1.88 73.8
60
68 1.88 71.0
表 5 充填材料消耗量
2.02 尾砂密度 1.95 为 3.2t/m3
4 充填技术参数
5.3 充填工艺设施
充填工艺对充填要求有 4 个 :一是充填体强度 ;二是管输特
0 引言
采矿是矿产资源开发利用的基础工业 ,但是采矿在为工业提 供原材料的同时 ,也不可避免的会扰动和破坏地表环境 ,带来安 全隐患。
随着工业社会飞速发展 ,矿产需求量的增加 ,矿产资源开发 利用引发的环境破料的排放侵占了大量宝贵的土地 ,造成生态 环境恶化 , 同时也造成了大量有价值金属与非金属资源的流失。
2.0MPa,采用灰砂比 1:6,混合料浆浓度为 73.8%。矿房采用灰砂
比 1:12,混合料浆浓度为 71%,充填配比及消耗量见表 3。
材料
每 m3 空区消耗 加权每 m3 加权每 t
日消耗年消耗

矿石单耗 矿石单耗
水泥(t)
1:6 1:12
0.20 0.231 0.10 0.116
0.162
0.039 53.20 17556
废石一般采用多种输送方式 ,如自流输送、皮带机、铲运机 等方式进行输送 ,根据现场实际情况选择。
分流输送工艺对充填料浆没有特殊的要求。大规模废石胶结
充填主要采用自淋混合的工艺 ,采场制备胶结混合料。本方法充 填体强度较高 ,但效率低 ,采场接顶需要采取特殊措施。
1.5 其他充填方法
其他充填方法主要根据矿山实际情况 ,充分利用其他工业废 渣(像铝土矿的赤泥、磷矿的磷石膏、粉煤灰、冶炼炉渣等)及 产量丰富的地方材料 ,如河沙、海沙、江沙及风沙等作为胶结材 料和骨料 ,按一定比例和浓度制成充填浆料。然后通过充填钻孔 及井下管道自流输送到采空区进行充填。
最远的采场水平管道长 800m,则充填最大倍线为 3.2。胶结充填操
MPa
Cw Cv
Cw Cv
3d 7d 28d
1 65.0 37.8 1.78 1:6 68.4 41.5 27.5 0.36 0.58 0.99
2 65.0 37.8 1.78 1:6 68.4 41.5 27.5 0.37 0.57 1.00
3 68.0 41.0 1.84 1:6 71.3 44.8 26.1 0.84 1.03 1.97
3 充填材料的选择
一般对充填材料有以下几个方面的要求 : 1)料应有满足充填量的稳定来源 ,便于采集、运输并且价格 低廉 ; 2)为便于运输和贮存 ,以及在充填后充填材料具有一定的强 度和稳定的物理性质 ; 3)充填材料具有一定的化学稳定性。含碳和油页岩以及含硫 化物较多的充填材料 ,容易氧化发热 ,使井下温度升高 ,同时释 放大量的 CO、CO2、SO2 等有害气体 ,严重时甚至引起地下火灾。 当必须采用这类材料充填时 ,应采取必要的防范措施 ; 4)根据吴庄铁矿实际条件 ,充填材料选用该选矿厂尾砂及附 近电厂的粉煤灰 ,尾砂粒度分析及物理性质、粉煤灰粒度分析及 物理性质。 粒径(mm)0.5~0.25 0.25~0.075 0.075~0.050.05~0.010.01~0.005 <0.005 比例(%) 0.93 14.77 26.88 36.48 11.32 9.62
表 1 吴庄铁矿尾砂粒度组成
《科技传播》2012•2(下) 104
Applied Technology 应用技术
粒径(mm)> 0.5 0.5~0.25 0.25~0.075 0.075~0.05 0.05~0.010.01~0.005﹤ 0.005 矿柱 1:6
比例(%) 1.13 3.53 23.33
有造浆系统和放砂管路 ,防砂浓度 68%~70%,放砂浓度和流速量
分别有浓度计和电磁流量计检测 ,放砂流量设电动调节阀控制。
水泥仓容积 143m3,有效容 126m3。水泥仓顶设有除尘器、雷
达料位计 ,水泥仓底部设有计量螺旋给料机 ,螺旋给料机采用变
频控制 ,按灰砂比定量将水泥送至高浓度搅拌槽。
高浓度搅拌槽将充填料浆搅拌均匀后由槽底部防砂管路放至
应用技术 Applied Technology
矿山尾砂充填探索
刘 卫 ,蔡政安 徐州铁矿集团有限公司 ,江苏徐州
221138
摘 要 在环保意识提高、保护环境、和谐发展的今天 ,矿产资源开采利用过程中矿山尾砂处理是制约矿山生产、建设
的一个重要难题 :一是带来矿山投资巨额增加 ;二是尾砂库占用大量土地 ;三是尾砂堆坝和长期管理的维护费用大。为此,
膏体输送一般采用混凝土双轴搅拌槽和混凝土泵 ,目前国内 外生产的泵最高压为 15.0MPa~20.0MPa, 当输送量为 40m3/h~60m3/h, 最大水平距离为 1 500m,或最大垂直输送高度为 200m。
1.4 废石胶结充填
废石胶结充填往往采用自然级配的破碎料、掘进废石作为充 填料 ,胶结料采用纯水泥浆或水泥砂浆。胶结充填料浆体通过管 道输送到井下采场。
充填站由两座主式砂仓、一座水泥仓、一个高浓度搅拌桶及
相关辅助设施组成。
充填用尾砂由选矿厂输送管道压送至主式砂仓内进行沉淀、
脱水、贮存 ;也可用自卸汽车由尾砂库铲取尾砂送至立式砂仓地
面 ,然后由斗式提升机卸入砂仓。
水泥通过散装水泥罐车运到充填站 ,用压气送入水泥仓内。
主式砂仓为钢结构 ,容积 491m3,有效容积 440m3,砂仓底部
利用矿山废料的充填技术 ,既可充分安全有效的回收资源、 保存远景资源、防地表塌陷 ,又可减少废料向地表的排放 ,是充 分利用尾矿资源发展节地、节能、节材、环保利废的直接有效途径 , 是现代采矿工业中一项支撑矿业可持续发展的战略新技术。
1 常见充填方案
目前国内外应用于采矿的充填工艺主要有以下几种。
1.1 分级尾砂充填
充填钻孔。
在充填钻有垂直钻孔两个 ,直径 Φ250,由地面 +39m 至井下
-330m,钻孔深 369m。充填管选用 16Mn 钢管。
平 巷 内 的 充 填 管 路 选 用 普 通 无 缝 钢 管。 充 填 站 设 计 采 用
71.0%~73.8% 的高浓度全尾砂胶结充填材料 ,井下管路砂浆自流
输送的充填倍线 3.0 左右。放砂自地表 +39m 自流到井下 ,-330
5.1 充填材料
按吴庄铁矿采场矿石产量 45×104t/a( 合 1364t/d) 计算井下采 场充填需要用量。充填骨料选用本铁矿集团选矿厂的全尾砂 ,不 足部分采用电厂粉煤灰补充 ;胶结材料选择强度等级 42.5 级的普 通硅酸盐水泥。
5.2 充填材料配比及耗量
根据采矿方法对充填工艺的要求 ,矿柱充填体强度 28 天大于
尾砂(t) 1.28 1.478 1.478 0.357 486.4 160512
水(m3) 1:6 0.54 0.62 0.64 1:12 0.57 0.66
0.16 210.6 69485
表 4 充填材料配比及浓度
充填体积 尾砂浆浓 容重 混合料浆 容重
项目 灰砂比
备注
比(%) 度(%)(t/m3)浓度(%)(t/m3)
2 充填系统的组成
充填系统一般包括以下内容 : 1)充填方式、充填材料种类、数量、来源及材料力学强度与 化学稳定性 ; 2)尾砂与水泥的输送、贮存与溜放 ; 3)材料配比与浆体浓度调节 ; 4)供水、供电和供气 ; 5)充填料浆的制备 ; 6)充填料浆井下自流与助流管道输送与分配 ; 7)制浆设备、充填钻孔与输砂管道的水汽联合清洗 ; 8)采场挡墙与排水排泥系统 ; 9)料位、流量与浓度的自动监测与控制系统 ; 10)充填系统的控制、调度与通讯联络。
在地表设立一座尾胶充填站。位于吴庄矿区内主井东南侧。
尾 胶 充 填 站 的 任 务 是 将 尾 砂( 或 粉 煤 灰 等 ) 和 水 泥( 或 其
他代用材料)按预定的比例及需要量 ,加水搅拌均匀成质量浓度
71.0%~73.0% 的充填砂浆 ,然后由充填钻孔自流输送到井下 ,再
由各中段平巷管路进入相应的采场实施充填。
1:6 66.8 47.1
1.04 1.50 2.62
1:12 66.8 39.8 27.8 0.11 0.22 0.29
1:12 66.8 39.8
0.12 0.22 0.30
1:12 69.7 42.9 27.2 0.09 0.26 0.38
1:12 71.6 45.2
0.08 0.27 0.40
1:12 71.6 45.2 25.8 0.63 0.97 2.09
1:12 71.6 45.2
0.64 1.00 2.00
表 3 高浓度全尾砂胶结充填体性能参数
5 充填工艺及设施
吴庄铁矿采用分段空场采矿、阶段嗣后尾胶充填法 ,矿柱与 矿房分两步回采。即先采矿柱后采矿房 ,矿柱用灰砂比为 :1:6 尾 胶充填 ,矿房用灰砂比 1:12 的尾胶充填。阶段高 50m。顶柱 40m (净高 46m),分层高度 11.5m,矿柱宽 8.0m,矿房宽 12.0m,矿房矿 柱采场长 50m。计算灰砂比 1:6 与灰沙比 1:12 两种配比 ,其用量 体积为 4:6。
分级尾砂充填工艺曾经是我国应用最广泛的一种充填工艺 , 包括分级尾砂胶结充填和非胶结充填。充填料浆的质量浓度为 65%~70%,充填采场脱水量 30%~15%。分级尾砂的利用粒径一般 为 37µm 以上 ,尾砂利用率为 50% 左右。
1.2 高浓度全尾砂胶结充填
充填骨料利用选厂不分级全尾砂。所谓高浓度是指全尾砂在 静水中沉降的最大浓度。其质量浓度高低取决于全尾砂比重、粒 度大小与组成及压缩厚度。
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