矿山废石全尾砂充填研究现状与发展趋势

矿山废石全尾砂充填研究现状与发展趋势

王贤来;姚维信;王虎;乔登攀;程伟华;张磊

【摘要】矿产资源开发过程中产生的废石、尾砂和冶炼渣,等占我国工业固体废料排放量的85％左右.大量矿山固体废料堆放地表,易造成严重污染,诱发泥石流、尾矿溃坝事故.固体废料充填工艺是解决矿山废尾排放的最有效途径.本文介绍了低浓度分级尾砂充填、全尾砂高浓度充填、膏体似膏体充填、块石胶结充填工艺的研究与应用现状,并分析了矿山废石全尾砂充填技术的研究与发展方向.%The waste rock, tailings and smelter slag in the process of the exploitation of mineral resources accounted the industrial solid wastes for about 85% in China based on traditional mining pattern. A large number of the solid waste pilled up on the ground in mine can cause serious pollutions, and may induce mudflows and tailings dam-break accidents. Undoubtedly, the solid waste backfill is the most effective way to solve the discharge of mine waste. In this paper, the present situation of research and application of several filling technology are described with regard to low-density classified tailings backfill, high-density total tailings backfill, paste and like paste backfill, as well as rock cemented backfill. Furthermore, the directions of R&D on backfill with waste rock and total tailings in underground mine were analyzed.

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2011(020)009

【总页数】4页(P76-79)

【关键词】充填;全尾砂;废石;高浓度充填;膏体充填

【作者】王贤来;姚维信;王虎;乔登攀;程伟华;张磊

【作者单位】中南大学,湖南长沙410083;金川集团有限公司,甘肃金昌737100;金

川集团有限公司,甘肃金昌737100;昆明理工大学,云南昆明650093;金川集团有限

公司,甘肃金昌737100;昆明理工大学,云南昆明650093;昆明理工大学,云南昆明650093;昆明理工大学,云南昆明650093

【正文语种】中文

【中图分类】TD745+

1 我国采矿废尾排放现状

目前，世界矿业每年采掘出280亿t以上的矿岩。我国现已有矿产地18000余处，其中大中型矿产地7000余处。我国矿山开发的总规模居世界第3位，年采掘量超过50亿t。据不完全统计，1949～2005年，全国各类矿山产出各类矿废石162.3 亿t，其中煤矸石35.6 亿t，铁矿废石94 亿t，有色金属矿废石25 亿t，

金矿废石4.6 亿t，化工矿废石3 亿t。我国现有尾矿库12718座，其中在建尾矿库为1526座，占总数的12%，已经闭库的尾矿库1024座，占总数的8%，截止到2007年，全国尾矿堆积总量为80.46亿t。仅2007年，全国尾矿排量近10

亿t。此外，全国堆存粉煤灰12 亿t。煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，每年的排放量相当于当年煤炭产量的8%～20%。据有关部门统计，目前全国大中型煤矿有矸石山1500多座，煤矸石积存超过34亿t，占地20万亩，并以每年2亿t的速度增长。矿产资源开发利用过程中产生的煤矸石、废石、尾砂、粉煤灰和冶炼渣，已成为我国排放量最大的工业废弃物，占固体废弃物总量的85%

左右。大量矿山固体废料堆放地表，易诱发泥石流、尾矿溃坝事故。此外，矿床开采产生的地下大量采空区，易诱发矿区塌陷、矿震、崩塌、滑坡、矿井突水等地质灾害，采空区失稳问题越来越成了影响矿山安全生产的最主要的危险源之一。

2 矿山充填工艺的研究与应用现状

随着现代采矿设备机械化和系列化程度的不断提高，充填技术的发展以及相关采矿技术的不断革新和完善，充填法逐步成为了安全、高效的采矿方法。目前，水平分层充填采矿法(上向和下向)在我国得到了较为广泛的推广使用。此外，为了进一步提高采场生产能力及工效，大空场嗣后充填法、分段充填法也在铁矿山进行了试验和推广应用，它兼具空场法效率高及充填法贫损指标低的特点，也是我国今后若干年充填采矿法发展方向之一。众所周知，充填采矿技术具有消除采动引起的地表下沉和改善采矿应力环境功能，具有低贫损开采、提高资源综合利用率功能和“采富保贫”远景资源保护功能，具有降低废石尾砂等固体废料排放、达到无废开采的功能，以及具有适应各种复杂难采矿床开采的功能[1-2]。

2.1 低浓度分级尾砂胶结充填

20世纪50年代初，国外开始采用分级尾砂进行水力充填。进入60年代后，加拿大、澳大利亚、德国、美国、前苏联、中国等国家，围绕着新型充填材料及其特性，多相流流体力学及充填流变学为基础的浆体输送理论的研究取得了新的进展，并研制了充填料浆新的制备、输送设备，加上无轨采矿设备的应用，从而出现了胶结充填工艺。胶结充填工艺用于开采高品位富矿、矿岩不稳固的厚大矿体、深矿井及大面积区域性地压支护体系、“三下”(水体、道路、建构筑物下)及自燃发火倾向矿床的开采，已成为干式和水力充填工艺根本无法取代的充填工艺。1962年，加拿大弗鲁德(Frood)矿尾砂胶结充填工艺投入工业应用，使分层充填采矿和矿柱回采

工作大为改善，并大大地提高了机械化程度，形成了一种新的较为高效的采矿方法[1，3]。以后，在美国犹他州的马夫劳韦尔(Mayflower)等矿试验成功，并在尾砂