矿山膏体充填技术ppt课件
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充填开采技术ppt课件
某矿区1990-2001年采煤沉陷土地赔偿费
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
（3）充填成本与采矿效益不均衡
（×10000）元/户
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0 1990
二、充填开采技术原理 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 2、充填开采地表沉陷的影响因素
充填开采地表沉陷 的影响因素
充填体充填率 充填体压缩率 顶板超前下沉
二、充填开采技术原理 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
1992
1994
1996
1998
2000
年份（年）
2002
某矿区1990-2001年采煤村庄搬迁费
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 （3）充填成本与采矿效益不均衡
某矿区采煤沉陷土地赔偿费与充填成本对比
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
（1）采煤生产能力与充填生产能力不均衡
例如抚顺老虎台矿采用采空区全部水砂充填采 煤法40余年，为了维持年生产能力300万吨水平， 需22个采煤工作面。而1999年改用综放开采后， 该矿采煤工作面减少到3个，生产准备工作面大幅 度减少，矿井生产能力超过300万吨。由于水砂充 填生产不适应高产高效的采煤工艺，3套充填系统 全部被废弃。
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
（3）充填成本与采矿效益不均衡
（×10000）元/户
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0 1990
二、充填开采技术原理 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 2、充填开采地表沉陷的影响因素
充填开采地表沉陷 的影响因素
充填体充填率 充填体压缩率 顶板超前下沉
二、充填开采技术原理 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
1992
1994
1996
1998
2000
年份（年）
2002
某矿区1990-2001年采煤村庄搬迁费
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 （3）充填成本与采矿效益不均衡
某矿区采煤沉陷土地赔偿费与充填成本对比
一、充填开采技术概述——充填开采特点 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
（1）采煤生产能力与充填生产能力不均衡
例如抚顺老虎台矿采用采空区全部水砂充填采 煤法40余年，为了维持年生产能力300万吨水平， 需22个采煤工作面。而1999年改用综放开采后， 该矿采煤工作面减少到3个，生产准备工作面大幅 度减少，矿井生产能力超过300万吨。由于水砂充 填生产不适应高产高效的采煤工艺，3套充填系统 全部被废弃。
金属矿山充填的意义、充填方式选择【精品PPT】
水泥供料线：散装水泥运至充填站后卸入散装水泥仓， 水泥经双管螺旋给料及电子秤计量后向搅拌机供料。
充填料制备与输送：搅拌机选用双卧轴搅 拌机+高速活化搅拌机两段连续搅拌。全 尾砂浆及水泥搅拌均匀后制备成具有结构 流特性的充填料浆，通过充填钻孔及井下 输送管道自流输送至采场空区充填。
系统运行参数：
单套系统制备能力 充填料浆浓度
这些矿山均设计采用充填采矿法或准备改用充填采 矿法。
在已投产的矿山中，草楼铁矿及安徽诺普矿业公司已率先实 现了尾砂充填，其中草楼铁矿北区充填站于2008年6月投入使用， 南区充填站于2009年10月投入运行，吴集铁矿充填站于2009年2 月投入使用。
经实验室试验及方案比较，该两个矿山均采用全尾砂 结构流体胶结充填，充填系统工艺流程如图。
③地下矿产资源可得到充分回收利用。
充填采矿法可适用各种不同的矿体赋存形态及复杂的开 采技术条件，从而最大限度地回收地下矿石资源。与崩落法 相比，充填采矿法可降低矿石损失及贫化10～15%以上，与 空场法相比，充填采矿法可降低矿石损失20～30%。对于高 品位及高价值矿床，采用特殊的采矿方法及高质量充填，可 使矿石回收率达到95%以上。
灰砂比 充填体强度（28天）
80～100m3/h 70～72%
1∶4～1∶20可调 灰砂比为1∶4时 ≥3MPa
灰砂比为1∶12时 ≥1.0MPa
草楼铁矿北区充填站外貌
草楼铁矿南区充填站仪表室
草楼铁矿充填料浆进入充填钻孔
草楼铁矿首充采场（17#矿房）原位充填体 钻孔取芯样品
（3）甘肃金川集团公司二矿
③进行了全尾砂陶瓷过滤机脱水试验、全尾砂浆压气造浆试验、全尾砂充填料浆泵压 环管试验、L型管道自流输送试验。
④在上述试验研究的基础上，研究采用的充填系统工艺流程为：全尾砂 浆在卧式砂池中自然沉降脱水后，由阶梯式排水阀排除全尾砂料面以上 的澄清水，然后采用压气造浆、管道放砂至搅拌机中。水泥经散装水泥 仓底部双管螺旋给料、螺旋电子秤计量后输送至搅拌机中。全尾砂浆及 水泥经双卧轴搅拌机+高速活化搅拌机两段搅拌均匀后，最后通过充填 钻孔及井下管网自流输送至井下采场。
充填料制备与输送：搅拌机选用双卧轴搅 拌机+高速活化搅拌机两段连续搅拌。全 尾砂浆及水泥搅拌均匀后制备成具有结构 流特性的充填料浆，通过充填钻孔及井下 输送管道自流输送至采场空区充填。
系统运行参数：
单套系统制备能力 充填料浆浓度
这些矿山均设计采用充填采矿法或准备改用充填采 矿法。
在已投产的矿山中，草楼铁矿及安徽诺普矿业公司已率先实 现了尾砂充填，其中草楼铁矿北区充填站于2008年6月投入使用， 南区充填站于2009年10月投入运行，吴集铁矿充填站于2009年2 月投入使用。
经实验室试验及方案比较，该两个矿山均采用全尾砂 结构流体胶结充填，充填系统工艺流程如图。
③地下矿产资源可得到充分回收利用。
充填采矿法可适用各种不同的矿体赋存形态及复杂的开 采技术条件，从而最大限度地回收地下矿石资源。与崩落法 相比，充填采矿法可降低矿石损失及贫化10～15%以上，与 空场法相比，充填采矿法可降低矿石损失20～30%。对于高 品位及高价值矿床，采用特殊的采矿方法及高质量充填，可 使矿石回收率达到95%以上。
灰砂比 充填体强度（28天）
80～100m3/h 70～72%
1∶4～1∶20可调 灰砂比为1∶4时 ≥3MPa
灰砂比为1∶12时 ≥1.0MPa
草楼铁矿北区充填站外貌
草楼铁矿南区充填站仪表室
草楼铁矿充填料浆进入充填钻孔
草楼铁矿首充采场（17#矿房）原位充填体 钻孔取芯样品
（3）甘肃金川集团公司二矿
③进行了全尾砂陶瓷过滤机脱水试验、全尾砂浆压气造浆试验、全尾砂充填料浆泵压 环管试验、L型管道自流输送试验。
④在上述试验研究的基础上，研究采用的充填系统工艺流程为：全尾砂 浆在卧式砂池中自然沉降脱水后，由阶梯式排水阀排除全尾砂料面以上 的澄清水，然后采用压气造浆、管道放砂至搅拌机中。水泥经散装水泥 仓底部双管螺旋给料、螺旋电子秤计量后输送至搅拌机中。全尾砂浆及 水泥经双卧轴搅拌机+高速活化搅拌机两段搅拌均匀后，最后通过充填 钻孔及井下管网自流输送至井下采场。
矿山尾矿充填技术【ppt课件】
回填材料性质渗透率关系的实证预测和测量的尾矿k值由kozenycarman方程kozenycarmans方程式kozenycarman?s修改方程回填材料性质单轴抗压强度uc的回填水泥含量对ucs的影响回填材料性质单轴抗压强度uc的回填水泥含量对ucs的影响回填材料性质单轴抗压强度uc的回填水含量对ucs的影响回填材料性质对矿业回填的稳定性采场和进入推动的示意图和采场回填过程澳大利亚模型对矿业回填的稳定性在一个隔离层元素中垂直回填采场的作用力加拿大模型对矿业回填的稳定性分析方法
(6)将非常精益水泥或其他火山灰粘合剂（3-6%）放入回填材料以提高强度性 能，产生的无侧限抗压强度范围从0.5到4MPa。
回填分类
膏体回填
膏体回填的发展：
(1) 膏体回填第一次应用是在1980年代德国的格伦德矿山。
(2)在那之后,这种方法已经在南非得到发展并在加拿大的维尔更加集中 地大量精炼。
kn
(3)宾汉塑性模型
B kB
(4) 牛顿模型
回填材料性质
流变特性——流变参数
流变性状 赫歇尔巴克利 弹性 (牛顿)
剪切稀化 剪切稠化 宾汉塑性
k
流动性状指数 屈服应力
>0
0<n<+
>0
>0
1
0
>0
0<n<1
0
>0
1 n<+
0
>0
1
>0
例子
回填材料性质
流变特性——依时性流体性状
Aubertin, M. et al (1996) 水力回填
Brady, A.C. et al (2002)
水力回填
Grice, A.G.(1989)
(6)将非常精益水泥或其他火山灰粘合剂（3-6%）放入回填材料以提高强度性 能，产生的无侧限抗压强度范围从0.5到4MPa。
回填分类
膏体回填
膏体回填的发展：
(1) 膏体回填第一次应用是在1980年代德国的格伦德矿山。
(2)在那之后,这种方法已经在南非得到发展并在加拿大的维尔更加集中 地大量精炼。
kn
(3)宾汉塑性模型
B kB
(4) 牛顿模型
回填材料性质
流变特性——流变参数
流变性状 赫歇尔巴克利 弹性 (牛顿)
剪切稀化 剪切稠化 宾汉塑性
k
流动性状指数 屈服应力
>0
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1 n<+
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>0
1
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例子
回填材料性质
流变特性——依时性流体性状
Aubertin, M. et al (1996) 水力回填
Brady, A.C. et al (2002)
水力回填
Grice, A.G.(1989)
膏体工艺技术相关规范培训.ppt(终稿)2
1、膏体充填系统简介
图1-2：膏体充填制备站
1、膏体充填系统简介
• 总的来讲，整个膏体充填系统可以概括为：一个核心，三 大系统，一大特色 • 一个核心是指：深锥浓密机。整个膏体充填工艺中，深锥 浓密机是最为关键也最难控制的设备。 • 三大系统包括：尾砂浆制备系统、膏体搅拌制备系统、膏 体输送系统。三大系统构成了膏体充填工艺流程。 • 一大特色是指：DCS（Distribution control system ）集 散控制系统。膏体充填料制备的所有设备操全部采用计算 机远程控制，通过在计算机系统上设置参数就可以控制设 备的开关和运行状态，从而控制整个工艺流程。
2、尾砂浆脱水浓缩系统
图2-1：膏体制备系统图
2.1深锥浓密机
• 深锥浓密机是尾砂浆脱水浓缩的核心设备，主要包括锥筒， 耙式系统，底流系统，絮凝剂溶液制备及添加系统，溢流 系统。
图2-2：深锥浓密机结构示意图
2.1.1锥筒
• 深锥浓密机外壳是一个锥形筒（锥角为45°），高16m， 直径为11m，直侧壁的高度大约为9.5m。其侧壁采用钢板 焊制，最大设计侧壁负荷，相当于其中装满了平均比重为 1.94g/cm3的泥浆。
3.膏体搅拌制备系统
膏体搅拌制备系统包括： (1)水泥贮存和供料系统 (2)水淬渣贮存和供料系统 (3)搅拌系统。
3.1水泥贮存和供料系统
•
由散装水泥车运来 的水泥，用高压气送 水泥仓内，有效容量 350t。水泥采用双管 螺旋输送机输送、冲 板流量计计量供料给 双轴叶片搅拌机。采 用普通硅酸盐水泥， 等级32.5级。
表2-1：锥筒尺寸表
2.1.2耙式系统
传动机构位于深锥浓密机机顶的上方，包括：驱动电机、 行星齿轮减速机、扭矩传感器及控制系统。
高浓度及膏体充填新技术 中国恩菲工程技术精品PPT课件
膏体充填，其料浆浓度是高于临界流态浓度。 生产中膏体充填的浓度最好是：料浆不离析、不脱 水，但
一、充填技术概述
我国尾砂充填技术的应用起步于上个世纪60年代中 期，尾矿充填技术经历了从卧式砂池工艺到立式砂仓工 艺，从干式充填到水力充填，从分级尾砂充填到全尾砂 充填，从水砂充填到高浓度自流充填和膏体充填的发展 过程。
充填方法可分为：干式充填、水力充填；分级尾砂 充填、全尾砂充填；胶结充填、非胶结充填；高浓度充 填、膏体充填；高水充填等等。
一、充填技术概述
料浆浓度是胶结充填最敏感的因素，直到上世纪70 年代中期人们才开始认识到这一点，于是出现了高浓度 充填，但对高浓度并没有给出明确的定义。我国提出了 “临界流态浓度”的概念，以区分低浓度和高浓度料浆 。所谓临界流态浓度是指充填料浆进入不离析状态的浓 度值。不同的物料具有不同的临界流态浓度值。
用斜板浓密机等制备全尾矿滤饼的工艺示意图
一、充填技术概述
中国恩菲设计完成的部分充填系统： 分级尾砂（或粗全尾砂）高浓度充填：安庆铜矿、谦比西
铜矿、永平铜矿 、武山铜矿、铜绿山铜铁矿、仓上金矿、望 儿山金矿、尹格庄金矿、焦家金矿、南京栖霞山铅锌矿等等。
高浓度充填：金川镍矿、冬瓜山铜矿、崇礼紫金金矿、香 炉山钨矿、阿舍勒铜矿等。
一、充填技术概述
充填工艺主要包括料浆制备、输送、采场工艺等部分。料浆制备是充填系 统的关键所在。
尾砂充填料浓度的高低往往能反映出充填技术水平的高低，在制备合适 浓度的尾砂充填料方面，国内外已采用或研究的主要方式有如下几类：
（1）采用旋流器或其它离心设备对尾矿脱水； （2）在尾砂浆体中添加其它干料，如在湿尾矿中填加干尾砂、冶炼炉渣 、粉煤灰、水泥等； （3）采用浓密机进行脱水，后续采用过滤机对尾砂脱水，如真空水平带式 过滤机、压滤机、陶瓷过滤机、板框压滤机等； （4）采用砂仓或砂池直接将尾砂沉淀脱水等，传统的立式砂仓是应用最为 普遍的，但砂仓的底流浓度一般在50%～60%。 （5）其它
一、充填技术概述
我国尾砂充填技术的应用起步于上个世纪60年代中 期，尾矿充填技术经历了从卧式砂池工艺到立式砂仓工 艺，从干式充填到水力充填，从分级尾砂充填到全尾砂 充填，从水砂充填到高浓度自流充填和膏体充填的发展 过程。
充填方法可分为：干式充填、水力充填；分级尾砂 充填、全尾砂充填；胶结充填、非胶结充填；高浓度充 填、膏体充填；高水充填等等。
一、充填技术概述
料浆浓度是胶结充填最敏感的因素，直到上世纪70 年代中期人们才开始认识到这一点，于是出现了高浓度 充填，但对高浓度并没有给出明确的定义。我国提出了 “临界流态浓度”的概念，以区分低浓度和高浓度料浆 。所谓临界流态浓度是指充填料浆进入不离析状态的浓 度值。不同的物料具有不同的临界流态浓度值。
用斜板浓密机等制备全尾矿滤饼的工艺示意图
一、充填技术概述
中国恩菲设计完成的部分充填系统： 分级尾砂（或粗全尾砂）高浓度充填：安庆铜矿、谦比西
铜矿、永平铜矿 、武山铜矿、铜绿山铜铁矿、仓上金矿、望 儿山金矿、尹格庄金矿、焦家金矿、南京栖霞山铅锌矿等等。
高浓度充填：金川镍矿、冬瓜山铜矿、崇礼紫金金矿、香 炉山钨矿、阿舍勒铜矿等。
一、充填技术概述
充填工艺主要包括料浆制备、输送、采场工艺等部分。料浆制备是充填系 统的关键所在。
尾砂充填料浓度的高低往往能反映出充填技术水平的高低，在制备合适 浓度的尾砂充填料方面，国内外已采用或研究的主要方式有如下几类：
（1）采用旋流器或其它离心设备对尾矿脱水； （2）在尾砂浆体中添加其它干料，如在湿尾矿中填加干尾砂、冶炼炉渣 、粉煤灰、水泥等； （3）采用浓密机进行脱水，后续采用过滤机对尾砂脱水，如真空水平带式 过滤机、压滤机、陶瓷过滤机、板框压滤机等； （4）采用砂仓或砂池直接将尾砂沉淀脱水等，传统的立式砂仓是应用最为 普遍的，但砂仓的底流浓度一般在50%～60%。 （5）其它
矿山膏体充填技术ppt课件
②水力充填，上个世纪四十年代末开始，现主要采用分级尾砂充填。
⑤膏体胶结充填，上个世纪八十年代出现，脱离了传统的两相流 体，采用结构流体输送与充填。
⑥高水速凝胶结充填，也是在上个世纪八十年代末出现，脱离了传 统的普通胶凝材料的充填方式。 ⑦块石胶结充填，大规模开始应用于上个世纪七十年代，属于“刚 性”充填料充填技术。 4
运动状态像塑性体一样整体运动，膏体中的固体颗粒不发
生沉降，膏体层与层间也不出现交流，属于一种柱塞状的
结构流。同时，膏体要在一定量的外力作用（克服初始切
应力）才开始流动，并且膏体开始流动后管壁切应力随切
变速率的增长而呈直线增长，符合宾汉塑性体流型。
18
2、推导理论公式
在宾汉塑性体流型这种层流条件下，利用白
5
浇注/自淋/喷洒
胶凝浆体
传统的普通尾砂胶结充填技术在矿山的应用， 促进了充填采矿技术的发展。但随着这项技术的 广泛应用，也暴露出一系列的突出问题：充填体 强度低、养护周期长、充填效率低、井下脱水污 染环境、尾砂利用率低、充填成本高等。 克服管道输送胶结充填缺陷的主要途径—— 提高浓度。因此，提出采用膏体充填技术。
6
二、什么是膏体充填技术
将一种或多种固体物料与水进行优化组合，配制成具有一定稳 定性、流动性、可塑性的牙膏状的浆体，在外加力（泵压）或重力 作用下以柱塞流的形态，用管道输送到地下采空区完成充填作业的 过程，称之为膏体充填。 当砂浆的体积浓度大于50％时，料浆成稳定的粥状膏体，并像 塑性结构体一样在管道中作整体运动，膏体中的固体颗粒一般不发 生沉淀，层间也不出现交流，而呈现“柱塞状’’的运动状态。膏 体柱塞断面上的速度和浓度的变化为常数，只是润滑层的速度有一 定的变化。细粒物料像一个圆环，集中在管壁周围的润滑层慢速运 动，起到“润滑”的作用。由于膏体料浆的塑性粘度和屈服切应力 均较大，因而只能施加外力克服膏体屈服应力后，方可流动。 7
深井矿山可以选择的几种充填系统课件
油隔离泥浆泵的缺点是对输送介质的粒度要求 较高（直径小于1mm达90%以上），要求介质 的密度大于水。油隔离泥浆泵输送物料时，一般 在吸入时应有0.02Mpa左右的灌注压力。为了保 证灌注压力，在泵入口前设一搅拌槽，入口距离 小于10m。
B阀门是浆体输送管道的主要部件。它的寿命 和可靠性直接影响到整个输送系统运行的好坏。
（1）细砂的加工
棒磨砂的加工工艺流程以金川公司砂石厂为 例，如图2。
图2 金川磨砂加工工艺流程图
金川公司砂石厂设计生产能力为3830t/d，碎 石集料1000t/d，破碎流程采用强化预先筛分的 二段一次闭路的生产流程，先破碎成粒度为25mm的砂石集料。1/3直接供龙首矿做粗骨料 充填，其余2/3进入一段湿法棒磨开路和螺旋分 级二段脱水脱泥的磨砂分级工艺流程，产出3mm棒磨砂。
Φ3550mm×3550mm搅拌槽，从搅拌槽
由6/4D—AH渣浆泵输送到Φ250mm×8mm 旋流器组，经过旋 流分级后的分级尾砂进入远
距离泵送前的搅拌槽，由搅拌槽搅拌成浓度为 45—50%的尾砂浆，再由油隔离泵输送到生产现 场待用。其流程图见图3。
图3 尾砂脱水脱泥流程图
CБайду номын сангаас砂分级主要设备
可用于尾砂分级的设备有脱泥斗、倾斜浓密箱、 耙式分级机、螺旋分级机等，但设施最简单，配 置最方便仍属水力旋流器，见图4。
50.0
7.60
25.0
3.593×105 0.9033×105
55.0
29.61
7.60
24.5
5.063×105 0.9246×105
60.0
34.05
7.60
25.8
7.042×105 0.8975×105
B阀门是浆体输送管道的主要部件。它的寿命 和可靠性直接影响到整个输送系统运行的好坏。
（1）细砂的加工
棒磨砂的加工工艺流程以金川公司砂石厂为 例，如图2。
图2 金川磨砂加工工艺流程图
金川公司砂石厂设计生产能力为3830t/d，碎 石集料1000t/d，破碎流程采用强化预先筛分的 二段一次闭路的生产流程，先破碎成粒度为25mm的砂石集料。1/3直接供龙首矿做粗骨料 充填，其余2/3进入一段湿法棒磨开路和螺旋分 级二段脱水脱泥的磨砂分级工艺流程，产出3mm棒磨砂。
Φ3550mm×3550mm搅拌槽，从搅拌槽
由6/4D—AH渣浆泵输送到Φ250mm×8mm 旋流器组，经过旋 流分级后的分级尾砂进入远
距离泵送前的搅拌槽，由搅拌槽搅拌成浓度为 45—50%的尾砂浆，再由油隔离泵输送到生产现 场待用。其流程图见图3。
图3 尾砂脱水脱泥流程图
CБайду номын сангаас砂分级主要设备
可用于尾砂分级的设备有脱泥斗、倾斜浓密箱、 耙式分级机、螺旋分级机等，但设施最简单，配 置最方便仍属水力旋流器，见图4。
50.0
7.60
25.0
3.593×105 0.9033×105
55.0
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5.063×105 0.9246×105
60.0
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7.60
25.8
7.042×105 0.8975×105
膏体充填开采技术120页PPT
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
膏体充填开采技术
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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11
三、膏体的流变特征
真实物体在载荷外力的作用下都将发生物质流动与变形，而流 变学是研究载荷下物质流动与变形的科学。对于浆体的流变模型， 可用以下通式表示：
du y k dy
n
在上面通用表达式中，τ为剪切应力，Pa；（du/dy)为剪切速率， S-1 ；K、τy、n分别代表流体的粘度、初始剪切应力和流动指数。 K、τy、n，也就是流体的粘度、初始剪切应力和流动指数，统称 为浆体的流变参数。
③.流动指数n：流动指数也称流动性态系数，表示非牛顿体偏离牛 顿体的程度。对牛顿体，n等于1；对胀塑性体，n大于1；对假塑性 13 体，n在0与1之间。
常见浆体的流变数学模型
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剪 应 力 （ ）
⑤塑流膨胀体 ④宾汉塑性体
初 始 剪 应 力 （
y
⑥塑流伪塑性体
②膨胀体 ①牛顿体
）
③幂律体
剪切速率(
膏体料浆在管道中的运动状态
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膏体的三个技术条件
①稳定性。它是指充填物料具有抵抗分层、离析的能 力，使膏体在输送管道中停留数小时不沉淀、不分层、不
离析，能顺利地进行输送。
②流动性。它是指膏体能在外力或重力作用下，能够 在输送管道中或采空区中顺利流动。
③可塑性。它是指膏体能够在克服屈服应力后产生非
可逆变形的能力，也就是膏体在通过输送管道弯道部位、
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①.粘度K：浆体运动时，运动较快的浆体部分会加速与其接触的运 动速度较慢部分，反之，速度较慢的浆体部分又有减缓与其接触的 流速较快部分的反作用。这种性质称为浆体的粘性，度量这种粘性 称为粘度。
： ②.初始剪切应力τy：含有一定数量细颗粒的悬液，在静止状态下 会形成具有一定刚度的三维絮凝结构，产生了内聚力，即初始切应 力，能抵抗一定的剪切作用。当剪切外力小于初始切应力，浆体不 会发生流动；当剪切外力大于初始切应力，浆体开始发生塑性流动。 初始剪切应力与浆体的浓度、温度、固体颗粒的粒径与级配、细颗 粒含量和颗粒重度等因素有关。
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二、什么是膏体充填技术
将一种或多种固体物料与水进行优化组合，配制成具有一定稳 定性、流动性、可塑性的牙膏状的浆体，在外加力（泵压）或重力 作用下以柱塞流的形态，用管道输送到地下采空区完成充填作业的 过程，称之为膏体充填。 当砂浆的体积浓度大于50％时，料浆成稳定的粥状膏体，并像 塑性结构体一样在管道中作整体运动，膏体中的固体颗粒一般不发 生沉淀，层间也不出现交流，而呈现“柱塞状’’的运动状态。膏 体柱塞断面上的速度和浓度的变化为常数，只是润滑层的速度有一 定的变化。细粒物料像一个圆环，集中在管壁周围的润滑层慢速运 动，起到“润滑”的作用。由于膏体料浆的塑性粘度和屈服切应力 均较大，因而只能施加外力克服膏体屈服应力后，方可流动。 7
变径锥形管、管接头等管件时，形状能发生变化，内部结
构不变。
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膏体充填的特点
①尾砂膏体充填的料浆重量浓度一般在75%以上，料浆的屈服 切应力和塑性粘度较大。 ②充填料浆中要有一定比例的超细粒级物料，才能形成稳定 性好的膏体； ③膏体在管道中的流动呈柱塞状，其核心呈恒速流动，近柱 塞体。管壁处的速度梯度与摩擦阻力和表面润滑层的粘度有关； ④膏体充填料的内摩擦角较大，其凝固的时间短，能迅速地 对围岩和矿柱产生抗力，减缓空区闭合。在充填后几个小时便可 进行作业； ⑤膏体充填料中一般添加水泥制备成胶结充填料，对选厂送 来的低浓度全尾砂常采用高效浓密机、真空过滤机或离心脱水机 进行脱水；膏体充填料常用柱塞泵进行输送。
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浇注/自淋/喷洒
胶凝浆体
传统的普通尾砂胶结充填技术在矿山的应用， 促进了充填采矿技术的发展。但随着这项技术的 广泛应用，也暴露出一系列的突出问题：充填体 强度低、养护周期长、充填效率低、井下脱水污 染环境、尾砂利用率低、充填成本高等。 克服管道输送胶结充填缺陷的主要途径—— 提高浓度。因此，提出采用膏体充填技术。
②水力充填，上个世纪四十年代末开始，现主要采用分级尾砂充填。
⑤膏体胶结充填，上个世纪八十年代出现，脱离了传统的两相流 体，采用结构流体输送与充填。
⑥高水速凝胶结充填，也是在上个世纪八十年代末出现，脱离了传 统的普通胶凝材料的充填方式。 ⑦块石胶结充填，大规模开始应用于上个世纪七十年代，属于“刚 性”充填料充填技术。 4
环保问题，主要是矿石中有用金属提取后剩下的固体 废弃物。 为了解决这两个问题，矿山就把这些固体废物重新回 填到地下的空场，并避免空场垮落。由此就诞生了矿山充 填技术。 3
①干式充填，从古代采矿业开始。
③低浓度胶结充填，约在上个世纪五六十年代出现，以质量浓度50 －70%的两相流体充填。 ④高浓度胶结充填，约在上个世纪六七十年代出现，两相流体的质 量浓度得到了提高。
du dy
)
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膏体的流变力学数学模型：
du 0 dy
膏体的流变模型属于宾汉塑性体。所以，膏体充填料的流变参 数为屈服剪切应力τ0和塑性粘度系数η。 膏体的流变力学物理模型： τ0
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膏体充填的优缺点
全尾砂膏体泵送胶结充填的主要优点有： ①尾砂利用率高(基本可达到100%)，可节省大部分采 集、加工充填料的费用；
②减少尾矿库基建、经营和维护费用；
③水泥用量减少，充填成本降低； ④改善井下作业环境、节省排水、排污费等。 膏体充填的主要缺点是：一次性基建投资大，工艺设备环
节多，维护管理复杂等。
胶结充填技术
1、矿山充填种类 2、胶结充填方式 ①细骨料＋胶凝剂＋水 干式充填（固体,惰性物料） 水力充填（固体＋水） 湿式充填 胶结充填（固体＋胶凝剂＋水）
搅拌
两相流体
管道输送
采场
强力搅拌 加压管道输送 ②细骨料＋胶凝剂＋水 结构流体 采场 ③粗骨料＋胶凝剂＋水 ④大块物料 机械输送 搅拌 采场 低强度砼 机械输送 采场
矿山膏体充填技 术
汇报提纲
一、膏体充填技术的提出 二、什么是膏体充填技术 三、膏体的流变特征 四、膏体输送管道阻力 五、膏体制备与输送 六、膏体技术在其他方面的应用
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一、膏体充填技术的提出
非煤矿山开采，一直有两大问题：安全生产与环境保 护。 安全问题，主要是从地下采出矿石后留下了空场，空 场上部的岩石垮落造成人员伤亡和财产损失；