北京科技大学膏体充填采矿技术中心
充填膏体工作特性的试验研究
粉 煤 灰 掺 量
对 膏 体 忡 能
影 响 试验
保证 膏 体 的力 学特 性 。掌 握 影 响充 填膏 体 规 律 的特
点， 对 保 证 填 充 膏体 的质 量 ， 改善施工条件 ， 加 快 施 丁速 度 ， 节约投 资具 有重 要 的意 义。工 作特 性一 般指
的 是 流动 性 ， 稳 定性 ， 可塑性 ， 流 动性 是 由分 散 体 系
ｌ Ｉ 眶函圈
第３ ４ 卷
山 西 煤 炭
ＳＨＡＮＸＩ ＣＯＡＬ Ｖｏｌ ３ ４ Ｎｏ ４ Ａｐ ｔ ．２０１ ４
第４ 期 ２ ０ １ ４ 年４ 月
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ０ ５ ６ — ０ ３
Ｄ Ｏ Ｅ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ５ ０ ５ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ４ ． Ｏ １ ８
构物 的质量 ， 还 可 以 节约 成本 ， 减少 流程 同时 还 可 以
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体 的坍 落 度 、 泌水 性 、 扩 展 度来 分 析 和研 究 充 填 膏体 工作 特性 的优 略 。实验 数据 ， 如表 １ 所示 。
表 １ 试 验 安 排 编 号 粉 煤 灰 掺 量 水 泥掺 量 细 矸 率 质 量 浓
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用
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。
矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究
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充填理论
充填Байду номын сангаас论
矿山地下采空区是指矿体开采后留下的空间区域。由于采空区的存在，会导 致岩体不稳定，甚至引发地面塌陷等地质灾害。因此，采空区的充填处理显得尤 为重要。充填理论主要研究充填材料的性质、充填材料的配比以及充填工艺等。
充填技术
1、膏体充填技术
1、膏体充填技术
膏体充填技术是一种以尾砂、废石等工业废料为主要原料，通过搅拌、混合 等工艺制成的膏状充填材料，将其注入到矿山地下采空区进行充填。该技术具有 适应性强、成本低、效果显著等优点，是治理矿山地下采空区的有效手段。
1、实验材料：收集铅锌尾矿和铅锌冶金渣，并进行破碎、磨细处理，以便进 行后续实验。
2、实验过程：将破碎、磨细后的铅锌尾矿和铅锌冶金渣按照一定比例混合， 加入适量的水搅拌均匀，然后倒入模具中成型，最后进行养护。
四、实验方法与流程
3、实验测试：对养护好的充填材料进行物理、化学和力学性能测试，包括密 度、吸水性、抗压强度、抗折强度等指标。同时，利用扫描电子显微镜（SEM） 对材料的微观结构进行观察和分析。
4、开发智能监控系统，实现对膏体充填过程的全过程监控和控制。利用传感 器、监测仪等设备，实时监测充填材料的物理和化学性质以及充填体的固化过程， 确保充填效果达到预期要求。
结论
结论
本次演示对矿山地下采空区膏体充填理论与技术进行了详细探讨，分析了充 填材料的配比、充填工艺及充填体的稳定性等问题。指出了现有技术的不足和研 究创新的思路。通过技术创新，可以有效提高矿山地下采空区膏体充填技术的效 果和降低成本，
矿山地下采空区膏体充填理论 与技术研究
01 引言
03 充填技术
目录
02 充填理论 04 研究现状
膏体充填尾矿浓密规律初探
。用容
图 2 压缩层尾矿浓度测定
重瓶测定尾砂的密度为 1 . 85 t /m , 用比重瓶测得密 3 度为 2 . 7 t /m , 孔隙率为 34 . 98 %。 3 试验方法 本研究主要涉及有 3 个浓度测定试验, 其具体 方法如下。
3. 1 深锥中尾矿浓度测定
4 不同区域尾砂浓度分布规律研究 通过对现场实际情况的观察 , 临界负荷状态下 浓密机内浓度在竖直方向上的理想分布状况如图 3 所示 : 1 为澄清区 , 2 为沉降区 , 3 为临界浓度区 , 4 为 压缩区。为得到尾矿在锥体内的浓密规律, 可分别 对这 4 个区域进行观察及试验研究。
[ 1]
。测试研究结
Ws ∃ 100 %, W w - ww + W s
( 2)
式中 , C k 为静水极限浓度; W w 为配制初始尾矿中水 的质量; W s 为配制初始尾矿中尾砂的质量 , w w 为沉 降后量筒中水柱的质量。
3. 3 压缩层浓度测定
1 . 81 31 . 29 12 . 39 1. 25
表 2 尾砂粒级分析试验结果 %
粒级 / m 累计 /% 粒级 / m 累计 /% + 150 17. 10 - 60 48. 72 - 150 25. 70 - 50 52. 10 - 110 30 . 70 - 40 56 . 77 - 100 44 . 80 - 30 61 . 87 - 87 46 . 80 - 20 66 . 07
从深锥压缩层位置的取样阀取样, 将所取样品 置于一滤纸上 , 肉眼观察直至尾矿中的水分不再流 出时 , 如图 2所示, 将此样品放入烘干箱内烘干, 对 比烘干前后尾矿的质 量, 可确 定压缩区的浓度 值。 为试验精确, 分别取样多次。
全尾砂膏体充填关键技术指标标准化研究
全尾砂膏体充填关键技术指标标准化研究王 勇1 吴爱祥1 严 鹏2（1.北京科技大学 土木与资源工程学院；2.长春黄金研究院有限公司）摘 要：全尾砂膏体充填是绿色矿山建设的重要支撑技术之一，可以高效解决尾矿库和采空区生态安全问题。
但膏体充填关键技术指标界定尚不明确，使得该技术在应用过程中偏离初衷，达不到应有的实施效果。
根据国家标准《全尾砂膏体充填技术规范》中关键技术难题，通过文献调研、理论推导、室内实验、工程实践等手段，对膏体充填过程中的粒级组成、泌水率、塌落度、屈服应力、凝结时间、单轴抗压强度以及线缩率等多个指标进行标准化研究。
从原材料、制备、输送、固化等不同角度对全尾砂膏体关键技术指标进行规范化，为矿山企业、高校、科研院所等单位在该技术应用时提供标准化技术指导。
关键词：膏体充填，技术指标，标准研究，规范化DOI编码：10.3969/j.issn.1674-5698.2020.07.017Study on the Standardization of Key Technical Indexesof Full Tailings Paste FillingWANG Yong1 WU Ai-xiang1 YAN Peng2（1. School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing;2. Changchun Gold Research Institute Co., Ltd.）Abstract: Full tailings paste filling is one of the important supporting technologies for the construction of green mines, which can efficiently solve the ecological safety problems of tailings reservoirs and goaf. However, the definition of key technical indicators for paste filling is still unclear, which makes the technology deviate from its original intention in the application process and cannot achieve the desired implementation effect. According to the key technical problems in the national standard “Technical specification for full tailings paste filling”, through literature research, theoretical derivation, indoor experiment, engineering practice and other means, this paper makes standardization research on several indexes such as particle size composition, bleeding rate, slump, yield stress, setting time, uniaxial compressive strength and linear shrinkage rate in the paste filling process, and standardizes the key technical indexes of the full tailings paste from the perspectives of raw materials, preparation, transportation and solidification, so as to provide standardization technical guidance for mining enterprises, universities, scientific research institutes and other units in the application of the technology.Keywords: full tailings paste filling, technical index, standard research, standardization基金项目： 本文受国家重点研发计划“深部矿产资源开采理论与技术集成”（项目编号：2018YFC0603705），国家自然科学基金“全尾砂胶 结膏体固化过程热-水-力-化多场性能响应机制及协同表征”（项目编号：51804015）资助。
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨摘要：条带膏体充填采矿技术是一种重要的地下采矿方法，它通过将膏体充填到采矿空间中，实现对矿体的稳定支撑和回收。
这种技术在矿业工程中得以广泛应用，为矿山开发和资源利用带来了新的思路和机遇。
基于此，本文章对采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用进行探讨，以供参考。
关键词：采矿工程；条带膏体充填采矿技术；应用要点引言条带膏体充填采矿技术基于高流动性和可塑性的膏体，可以在地下挖掘过程中填补空隙并形成支撑结构。
该技术具有较高的填充效率、资源利用和环境保护的优势，适用于各种采矿工程和地下工程项目。
然而，该技术的应用仍面临着一些技术挑战和工程难题，需要进一步研究和实践来完善和提升其应用效果。
1条带膏体充填采矿技术的原理条带膏体充填采矿技术是一种在采矿过程中利用粉状或浆状材料将空隙区域填充并形成支撑结构的方法。
条带膏体是一种由水、填充剂和添加剂组成的混合物，具有较高的流动性和可塑性，可以填充各种大小和形状的空隙。
条带膏体在固化后能够形成坚硬的填充体，具有足够的强度和稳定性，可以提供支撑和加固地下空间。
通过将条带膏体注入到待充填区域，可以有效地管理地下空隙，并预防由于开采引起的地面沉陷和裂缝的产生。
条带膏体充填可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料，实现资源的综合利用和环境保护。
2条带膏体充填采矿技术的优势和局限性2.1优势条带膏体充填采矿技术可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料进行填充，实现资源的综合利用和环境保护。
充填技术能够有效填充开采后的空隙，减小地面沉陷和裂缝的产生，降低对地表建筑物和基础设施的影响。
通过填充空隙并形成支撑结构，充填技术可以最大限度地提高采矿效率，减少资源浪费。
充填体具有较高的强度和稳定性，可以加固和支撑地下空间，减少地质灾害风险，改善工作环境安全。
相比传统采矿方法，条带膏体充填采矿技术产生的环境污染更少，对水、土壤和空气等自然资源的影响更小。
2.2局限性条带膏体充填采矿技术涉及到膏体配制、注入控制和固化等多个环节，技术要求较高，操作较复杂，需要专业的设备和技术支持。
科技成果——全尾砂膏体充填与排放技术
科技成果——全尾砂膏体充填与排放技术技术开发单位北京科技大学所属领域矿业成果简介本成果主要应用于金属矿地下开采以及尾矿处置领域，打破传统低浓度分级尾砂充填与尾矿库排放模式，以提高尾矿处置浓度为主线，提出了一种全尾砂膏体充填与排放技术，将从选矿厂来的低浓度全尾砂料浆，不经分级，直接输送至深锥浓密机，添加絮凝剂并使用耙架进行搅拌，形成高浓度膏体料浆，再选择性添加粗骨料、细骨料以。
搅拌并通过柱塞泵输送至采空区充填或者直接输送至尾矿库进行堆存。
既解决了地表尾矿库溃坝与环境污染的灾害问题，又解决了井下采空区垮冒的灾害问题，具有“一废治两害”的优势。
露天膏体堆存应用情况本项技术在云南会泽铅锌矿应用后建成了我国第一套以深锥浓密机为核心的长距离输送膏体充填系统，实现尾砂100%安全高效处置；新疆伽师县铜辉矿业应用后，实现了软破难采矿体膏体充填安全高效开采，每年可减少尾矿排放145万m3、减少废水排放并实现循环利用101.5万m3；在中色非洲矿业有限公司赞比亚谦比希铜矿西矿体应用后，矿石回收率由44.2%提高到70%，减少尾矿排放约83万m3、减少废水排放并循环利用73万m3；在哈尔滨金大铜锌矿业多金属矿应用我方提供的技术方案后，建成了极寒地区高速公路下开采全尾膏体充填系统，浓密机底流浓度69%-72%，每年减少尾矿排放约56万m3、减少废水排放并循环利用40万m3。
另外，该技术还在云南保山飞龙矿业、阿希金矿、云南金沙矿业等全国100多家矿山进行了推广应用。
井下膏体充填市场前景拟技术转移的公司为金属矿山企业，还可以应用到城市污泥、城市垃圾、建筑垃圾等固废处置领域。
对于促进技术进步、保护自然资源与生态环境、消除公害污染效果特别显著，是绿色矿山建设的有效手段。
专利获奖情况本技术具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利20项，申请3项。
获得中国黄金协会科技进步特等奖1项，北京市发明专利一等奖1项，新疆自治区科技进步一等奖1项。
膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结
膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结膏体充填工艺是一种地下矿山采矿中常用的一种充填方式，其主要是利用矿山的尾矿或其他废弃物料进行地表回填，以达到地质环境保护、地面安全稳定、资源综合利用等目的。
随着矿山开采技术的不断发展和完善，膏体充填工艺在矿山生产中得到了广泛应用，并且在不同的矿山地质条件下也有着不同的应用技术。
本文将以北翼充填采区1201充填面为例，介绍膏体充填工艺在该充填面的应用情况，并总结其中的经验和教训，以期为其他相关矿山的充填工艺提供一定的借鉴和参考。
一、北翼充填采区1201充填面的地质条件北翼充填采区1201充填面位于地下矿山深部，地质条件较为复杂，主要特点包括岩层倾角大、矿体产状不规则、围岩岩性较差等。
该充填面所处的地理位置也较为偏远，交通条件相对艰难，给充填工艺的应用和管理带来一定的困难。
1. 充填材料的选择：由于北翼充填采区1201充填面地质条件的复杂性，为了保证充填效果和充填面的稳定性，首先需要选择合适的充填材料。
在该充填面的充填工艺中，我们选择了尾矿作为主要充填材料，同时配合适量的水泥和其他掺合料进行混合使用，以提高充填料的流动性和坚实度。
2. 充填工艺的优化：针对北翼充填采区1201充填面的地质条件和充填需求，我们进行了充填工艺的优化设计。
通过对充填面进行精细测量和分析，确定了充填工艺的施工顺序和方法；针对充填料的配比和搅拌方式进行了深入研究和实验，以保证充填料的均匀性和稳定性；优化了充填工艺的管控方式，加强了对充填过程的监督和管理，以降低充填面发生塌方或者渗漏的风险。
3. 环保措施的实施：在应用膏体充填工艺的过程中，我们还充分考虑了环保和资源综合利用的问题。
针对充填过程中的废水处理、废渣回收等环保难题，我们进行了一系列的技术改造和装备更新，提高了废水的处理效率和回收利用率，减少了对环境的影响。
三、应用效果与总结通过对北翼充填采区1201充填面膏体充填工艺的应用，取得了一定的效果和经验。
利用脱硫灰渣和粉煤灰开发充填胶凝材料及在金川矿山应用
矿产综合利用
Multipurpose Utilization of Mineral Resources
2019 年
利用脱硫灰渣和粉煤灰开发充填胶凝材料及在金川矿山应用
杨晓炳王永定2,高谦「，何建元蔦瞿亮」
(1 ■北京科技大学北京，100083 2.金川集团股份公司龙首矿，甘肃金昌737100)
1试验材料与方法
1.1试验材料 骨料取自于戈壁砂卵石经破碎后得到的棒磨
砂；试验物料包括脱硫灰渣、粉煤灰、生石灰、
矿渣微粉、芒硝和NaOH。粉煤灰和脱硫灰渣为火
电厂的废弃物，渣粉为基于酒钢水淬渣粉磨的矿
渣微粉。
原料检测，结果见表1、2o
表］棒磨砂粗骨料粒度分析结果
Table 1 The crude fruit results of particle size analysis of rod mill
摘要：为了降低充填釆矿成本，在固结粉胶凝材料开发的基础上，本文利用脱硫灰渣和粉煤灰废弃物资源，开 发棒磨砂粗骨料充填胶凝材料。首先对棒磨砂骨料进行粒径级配分析。分析结果表明：棒磨砂含泥量(-75 Hm)小于8%, 满足棒磨砂骨料规定的含泥量，但+32 mm颗粒粒度含量大于3%,粗颗粒含量较多；然后开展料浆浓度78%,胶砂 比1:4棒磨砂胶结充填体强度正交试验，由此获得胶凝材料配方为：生石灰3%、脱硫灰渣18%、粉煤灰15%、芒硝 5%、NaOH1.5%、矿渣微粉57.5%,其胶结充填体3d、7d、28d强度分别达到1.57MPa、3.64MPa、7.12MPa,满足胶 结充填体强度要求。研究结果显示，芒硝和NaOH对胶结充填体早强作用明显，但芒硝对后期强度增长不利， 而NaOH对后期强度影响不显著。在物料协同作用下，粉煤灰和脱硫灰渣对充填体早期强度增长不利，脱硫灰 渣有助于充填体后期强度增长；粉煤灰对28d强度影响呈现下降趋势；同时粉煤灰有助于提高充填接顶率。该 充填胶凝材料已经在金川龙首矿应用，由此获得显著的经济效益和环保效益。
膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结
膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结【摘要】本文主要介绍了膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结。
在从背景介绍、研究意义和论文目的三个方面对该课题进行了概述。
接着，在正文部分分别介绍了膏体充填工艺及其特点、北翼充填采区1201充填面情况分析、膏体充填工艺在该充填面的具体应用、工艺优势与效果评价以及技术难点与解决方案。
在总结了研究结论、展望未来并对整个研究进行了总结回顾。
通过对膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结，可以更好地了解该工艺在实际采矿中的应用效果，为今后类似矿山的充填工艺提供参考。
【关键词】膏体充填工艺、北翼充填采区1201充填面、工艺优势、效果评价、技术难点、解决方案、研究结论、展望未来、总结回顾、背景介绍、研究意义、论文目的。
1. 引言1.1 背景介绍通过对北翼充填采区1201充填面的实际情况进行深入分析和研究，探讨膏体充填工艺在该充填面的具体应用和效果评价，有助于提高煤矿开采的效率和安全性，对于推动我国煤炭产业的可持续发展具有重要的意义。
1.2 研究意义膏体充填工艺在矿山采矿过程中扮演着重要的角色，具有填充效果好、提高矿山开采率、减少矿山地表沉降等优点。
而在北翼充填采区1201充填面的应用则更是对该工艺在实际生产中的验证和检验。
本文将通过对该充填面的情况进行分析，进一步探讨膏体充填工艺在其中的具体应用和效果评价，为矿山采矿工艺的优化提供参考。
研究意义主要体现在从实际应用中总结经验和教训，为进一步推广和应用该工艺提供理论支撑和技术指导。
通过对膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用与总结，可以为矿山采矿工艺的改进和完善提供新思路和方向，具有一定的理论和实践价值。
本研究对于推动矿山采矿工艺的创新和提高生产效率具有积极的促进和推动作用。
1.3 论文目的本文旨在探讨膏体充填工艺在北翼充填采区1201充填面的应用情况，并对其优势、效果进行评价。
北京科技大学膏体充填采矿技术中心
北京科技大学膏体充填采矿技术中心1 中心简介国际矿业形势发展日新月异，矿业科学技术不断创新，但矿山生态环境和矿业安全问题是困扰我国矿业可持续发展的两大顽疾。
“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006--2020年）”明确指出：“重点研究深层和复杂矿体采矿技术及无废开采综合技术，强化废弃物的减量化、资源化利用与安全处置”；2012年，国家安监总局等五部委联合下发了《关于进一步加强尾矿库监督管理工作的指导意见》（安监总管一〔2012〕32号），要求矿山优先推行充填采矿法。
膏体充填采矿技术具有安全、环保、经济、高效等优点，是全球矿业领域的研究热点和发展趋势，是国家建设绿色矿山和无废矿山的重要手段。
为了研究全尾膏体充填采矿技术的基础理论，并努力解决膏体充填采矿技术的关键技术，北京科技大学膏体充填采矿技术研究中心(The Research Center of Paste Backfill and Mining，USTB)于2012年12月经北京科技大学批准，正式挂牌。
膏体充填技术研究中心充分利用北京科技大学土木与环境工程学院、金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室的科研和人才等综合优势及基础条件而成立。
本中心先后承担了包括国家科学支撑计划在内的几十项膏体充填采矿技术研究课题，在充填作用机理、充填材料散体力学特性、管道输送流体力学、尾矿脱水与膏体制备技术、绿色开采综合技术等研究中获得重要研究成果。
获得了多项国家发明专利，发表了百余篇学术论文。
在本中心，拥有教授10余名，其中教育部“长江学者”1名，杰出青年基金获得者1名，教育部新世纪人才3名，全国百篇优博论文获得者1名。
本中心的总体目标是促进中国矿业产业发展，搭建膏体技术开发平台、汇聚人才、激励创新、发展产业。
围绕膏体充填采矿技术进行新技术研发和集成，缩短膏体科研成果转化周期、刺激膏体充填采矿技术的自主创新研发、提升现有膏体研究成果的成熟性、配套性和工程化水平。
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1 中心简介国际矿业形势发展日新月异，矿业科学技术不断创新，但矿山生态环境和矿业安全问题是困扰我国矿业可持续发展的两大顽疾。
“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006--2020年）”明确指出：“重点研究深层和复杂矿体采矿技术及无废开采综合技术，强化废弃物的减量化、资源化利用与安全处置”；2012年，国家安监总局等五部委联合下发了《关于进一步加强尾矿库监督管理工作的指导意见》（安监总管一〔2012〕32号），要求矿山优先推行充填采矿法。
膏体充填采矿技术具有安全、环保、经济、高效等优点，是全球矿业领域的研究热点和发展趋势，是国家建设绿色矿山和无废矿山的重要手段。
为了研究全尾膏体充填采矿技术的基础理论，并努力解决膏体充填采矿技术的关键技术，北京科技大学膏体充填采矿技术研究中心(The Research Center of Paste Backfill and Mining，USTB)于2012年12月经北京科技大学批准，正式挂牌。
膏体充填技术研究中心充分利用北京科技大学土木与环境工程学院、金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室的科研和人才等综合优势及基础条件而成立。
本中心先后承担了包括国家科学支撑计划在内的几十项膏体充填采矿技术研究课题，在充填作用机理、充填材料散体力学特性、管道输送流体力学、尾矿脱水与膏体制备技术、绿色开采综合技术等研究中获得重要研究成果。
获得了多项国家发明专利，发表了百余篇学术论文。
在本中心，拥有教授10余名，其中教育部“长江学者”1名，杰出青年基金获得者1名，教育部新世纪人才3名，全国百篇优博论文获得者1名。
本中心的总体目标是促进中国矿业产业发展，搭建膏体技术开发平台、汇聚人才、激励创新、发展产业。
围绕膏体充填采矿技术进行新技术研发和集成，缩短膏体科研成果转化周期、刺激膏体充填采矿技术的自主创新研发、提升现有膏体研究成果的成熟性、配套性和工程化水平。
努力建成具有国际先进水平的国家级膏体充填采矿技术研究中心，为推进我国尾矿膏体研究技术进步、大幅度地提高经济和社会效益做贡献。
2 研究条件连续动态浓密实验间歇实验适合于在实验室研究尾矿的沉降性能，但无法模拟实际生活过程中进料、稀释、絮凝、沉降、搅拌、压缩、循环等多工艺环节。
连续动态浓密实验能够避免上述问题，而将整个实验过程模拟的更真实。
动态沉降浓密实验通过现场运行过程中多影响因素的还原与再现，实现浓密过程的小型半工业化实验，获得更加可靠的底流浓度预测、生产能力预测等，为工业浓密机选型和系统设计提供精确的指导。
实验采用专用尾矿动态连续实验装置进行。
该装置与传统静态沉降装置主要有两点不同，一是顶部有专门的填料口；二是采用微电机技术，在沉降筒内部添加了一个转速可调的耙架。
经过一年多时间的运行，成功完成了大量尾矿动态压密室内试验，结果显示，该装置对于膏体浓度、膏体浓密时间等参数预测具有较高的可靠性。
动态沉降实验不仅能更精确的获得静态沉降实验所获得的参数，而且能够确定搅拌参数对浓密机底流浓度的影响，为下一步浓密机设计中搅拌耙架结构、搅拌动力参数等的确定提供支撑。
另外一个重要的方面是动态实验可以研究尾矿颗粒沉降时间对于底流浓度的影响，从而为浓密机设计和系统整体设计提供数据。
静态沉降工程上利用沉降进行悬浮液的固液分离，使悬浮液分成澄清液和浓缩矿浆。
重力浓缩是借悬浮液中的固体颗粒在重力作用下发生沉降而提高浓度的。
在浓缩过程中细颗粒可通过絮凝达到较好的沉降效果。
因此，重力浓缩在固液分离过程中占有非常重要的地位，并得到广泛应用。
在实验室多利用量筒进行间歇静态沉降实验来研究其脱水性能。
利用搅拌器配置絮凝剂溶液，在量筒中开展沉降实验，利用天平进行计量工作。
本实验可在实验室内开展絮凝剂种类优选、絮凝剂单耗优化、最大沉降速度检测等实验内容。
其中，最重要的参数是最大沉降速度，从而计算单位面积固体通量，固体通量是浓密机设计的基础。
流变测试流变性质的研究对深入了解膏体料浆在管道中的运动状态和变化特点、指导充填工程系统设计和工业生产、调节充填物料配比、确定管输参数、加强充填系统动态管理等具有十分现实的意义。
目前，国内外主要采用浆式流变仪测试膏体的流变性，其优点在于能够有效降低壁面滑移效应，同时不破坏膏体内部絮网结构。
中心已购进国际上较为先进的桨式旋转流变仪。
流变实验获取浆体的屈服应力和粘度，在管道输送中，用于计算膏体管道输送阻力和水力坡度；在浓密机设计中，用于计算耙架的运动阻力和放砂阻力。
物理力学性质测试1 比重、容重、孔隙率（1）比重测试比重是物料的最基本参数。
比重是干燥试样完全密实（没有孔隙）的重量和同体积的蒸馏水在4℃时的重量之比。
实验室主要采用比重瓶法测定充填物料的比重。
在工程上，比重主要用于膏体密度和孔隙率计算。
（2）堆积密度、孔隙率测试一般情况下，工程上检测矿堆或者尾矿堆的堆积密度。
堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于某一容器中，测得单位体积质量，采用容量筒测量。
工程上，堆积密度主要用于粉状或粒状物料计量、粉料容器容量及承载力计算等方面。
孔隙率，指散粒状材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比例。
孔隙率等于1-散状物料堆积密度/散状物料比重。
2 材料的粒级组成测试尾砂或者其它骨料的粒度分布是非常重要的参数。
其中细颗粒的含量对于膏体流动性能、可浓缩性能有着极其重要的影响。
在膏体中添加粗骨料对于提高膏体强度、降低充填成本亦有着极其重要的作用。
物料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配，级配通过筛分试验确定。
筛分法的适应范围是粒度大于35μm。
粒度过细，无法利用干法进行筛分，对于粒度小于35μm的颗粒，一般采用湿筛法进行筛分。
但对于10μm以下的颗粒，筛分法一般难以获得其粒度分布，需要借助激光粒度分析仪来完成。
我中心配有先进的激光粒度分析仪，能够完成1mm以下颗粒的全粒级粒度分析。
粒度分布的获取对于了解物料可浓缩性能、分级性能、堆积稳定性能、干燥固结性能有着重要的意义。
3 凝结时间测定添加胶凝材料后的膏体，其凝固性能对于输送工艺和采矿工艺均具有影响。
首先，膏体的初凝时间是指从添加胶凝材料拌和至开始失去流动性所需要的时间；其次，膏体的终凝时间是指从拌和开始至开始形成强度的时间实验室可测量水泥净浆和砂浆的凝结时间，主要仪器为维卡仪和砂浆凝结时间测定仪。
在工程应用上，初凝时间决定了膏体在管道中能够停留的最长时间，即在管道输送的最长时间和发生堵管后的最长处理时间，否则将会发生堵管；终凝时间决定了采场内部物料形成强度的时间，从而影响采场接替周期。
抗剪、抗压力学测试1 抗剪强度力学实验为了探索库存尾矿力学性质与含水率之间的关系，进而确定不同含水率情况下库存尾砂的流动性，找出保证库存尾砂流动性能最佳的含水率，为库存尾砂的现场工程应用提供依据。
需要进行全尾散体的固结与直剪试验。
固结试验在固结仪上进行。
先配制浓度不同的几组试样，分别对应不同的含水率，在固结仪上固结，并记录不同压力值下随时间变化的变形量，测量各组实验固结后的试样含水率。
固结压缩特性是膏体堆存中尾矿散体的重要性质，它关系着堆积体的稳定性和尾矿库的库容等。
直剪实验在电动等应变直剪仪上进行。
不同含水率的试样在不同的垂直压力下，分别对其施加水平的剪切力直至减损，测得试样破坏时的剪应力，得出其抗剪强度指标粘聚力c和摩擦角 。
抗剪强度指标的获取在工程上的应用包括：粉状物料放料角度及料仓设计；粉状物料皮带输送最大角度；地表堆存角度计算；尾砂-废石混合处置稳定性计算；2 单轴抗压力学实验当试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。
为通过实验方法寻求能够满足强度要求的膏体配比，需要进行单轴抗压力学实验，测量并记录不同试件的单轴抗压强度，用于后续的对比分析。
在井下充填过程中，膏体的主要作用有三个方面：抵抗围岩的压力、承受人员设备的重力、抵抗爆破振动和其它震动并保持自立。
而单轴抗压强度是井下充填体设计的基础，只有达到一定的单轴强度之后才能满足上述要求。
流动性测试1 塌落度测试塌落度是指膏体料浆因自身重力而流动、因内部阻力而停止的最终变形量。
它的大小反映膏体料浆的和易性，是指料浆拌和物是否易于施工操作和均匀密实的性能，是一个综合性能，其中包含流动性、粘聚性和饱水性。
塌落度是在工程作业中简单直观的参考指标，塌落度的高低，直接反映了膏体的流动状态和摩擦阻力大小。
塌落度过小的必然管道输送阻力大，要有很高的泵送压力，使分配阀和液压系统磨损增大；但是，塌落度太大又会泌水离析堵塞管道。
塌落度检测仪器是一个截头圆锥桶，上部直径10cm，下部直径20cm，高度30cm。
将物料装满塌落度桶，并振实后，均速提起桶体，物料在无侧限重力作用下向塌落，初始高度与最终高度之间的差值即为塌落度值。
2 稠度测试稠度又叫流动度，表示料浆体以胶质体的形态流动，还可以表示料浆内部固体颗粒之间的相对运动。
用实验来检测稠度指标的主要目的一是来判断料浆内部固体颗粒之间的相对运动状态和不同浓度浆体的形态；其次稠度的检测是分层度测试分析的基础，分层度是稠度随时间的变化量。
砂浆的稠度是用一定几何形状和重量的标准圆锥体以其自身的重量自由地沉入砂浆混合物中沉度的厘米数来表示。
3 分层度测试分层度是料浆离析程度的技术指标，指构成膏体充填料的固体颗粒之间产生了相对运动，导致了固体颗粒在垂直断面上的分布不均匀性即浓度梯度。
水泥砂浆的保水性指标，水泥砂浆装入分层度桶前，测定砂浆的稠度，将静止一定时间并去掉分层度桶上面三分之二的砂浆，再做一次稠度，两次的稠度差即分层度，分层度越小，浆体物料稳定性越好，分层度太大则保水性不良，易离析。
分层度桶内径为15厘米，由上下两节组成，上节高20厘米，下节高10厘米，带底，用金属板制成，上下节用螺栓连接。
沿程阻力测试沿程阻力是指流体流经一定管径时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的路径与管长成正比。
沿程阻力的计算对于评价膏体料浆输送性能及泵送设备选型具有重要意义。
由于具有与工业系统相似的规模，因此环管实验是膏体料浆流变参数测试的最有效手段，能够还原工业实验中的各项影响因素，达到小型试验无法达到的效果。
该装置主要包括：管道输送系统、泵送系统、自动控制系统、数据采集系统。
能够系统地研究膏体料浆浓度、料浆级配、水泥掺量等对其流变特性的影响，能够充分考虑管道内径、粗糙度等因素对膏体料浆输送的影响规律，为矿山膏体充填系统设计提供重要的参考依据。
建立环管实验测试平台，采用环管试验主要测量参数是测量段上的压力降ΔP和料浆的流量Q，通过数据计算确定各系列不同料浆浓度条件下的水力坡度值，从而确定工业管道的各项关键参数。
3业务范围技术研发本中心拥有一批长期从事充填采矿工艺研究和新技术开发的研究人员，科研实验仪器设备数十台套，包括MTS刚性压力机、激光粒度仪、破碎筛分设备、软固体流变仪、扫描电镜、尾矿动态浓密系统等先进实验仪器与系统，具备充填材料物理化学性质试验测试、力学测试、充填料浆流变参数及输送性能测定的条件与能力。