全尾砂胶结充填
金属矿山全尾砂胶结充填胶凝材料技术要求
金属矿山全尾砂胶结充填胶凝材料技术要求1 范围本标准规定了金属矿山全尾砂胶结充填胶凝材料的分类和标记、组分与材料、强度等级、技术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、运输与贮存要求。
本标准适用于金属矿山全尾砂充填胶结材料。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
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GB50771 有色金属采矿设计规范GB175 通用硅酸盐水泥GB/T1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T20491 用于水泥和混凝土中的钢渣粉GB/T1345 水泥细度检验方法（筛析法）GB/T1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB/T 1346-2001，eqv ISO 9597:1989）GB/T2419 水泥胶砂流动度测定方法GB/T17671 水泥胶砂强度检测方法（ISO法）（GB/T17671-1999，idt ISO679:1989）GB/T2847 用于水泥中的火山灰质混合材料3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1全尾矿full tailing选矿分选作业的产物，有用目标组分含量较低而无法用于生产，且未经粒径分级的部分称为全尾矿。
33.2胶结充填backfill将选矿分选产生的尾矿砂浆，掺入适量的胶凝材料，搅拌制成胶结充填料桨，将料浆回填到采空区，胶结形成一定强度的、整体的充填体，此工艺过程称为胶结充填。
3.3胶凝材料cementing material以具有潜在水硬特性的物料、激活物料、其它功能性辅料混合制成的具有水硬性的、用于矿山胶结充填的混合材料称为胶凝材料。
3.4收缩率shrinkage ratio刚制备好的浆体体积与浆体固化脱模后的体积差与原体积的比。
3.5坍落度slump坍落度是指充填浆体的和易性，具体来说就是充填浆体的保水性、流动性和粘聚性的综合表现形式。
全尾砂胶结充填实验方案
1 实验目的本次试验通过采用尾砂和水泥等作为充填骨料，测试充填试块的固结特性、强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，以此确定金鑫金矿实验采空区回采残矿要求的充填材料及其控制参数等。
2 取样本次试验根据实验目的，主要采用的试验材料为尾砂、水泥以及水等。
为了符合实际，本次试验所用尾砂从金鑫金矿现场获取，托运至实验室进行试验，可确保所得数据与矿山实际相符。
具体材料包括以下几种：（1）骨料原料：主要为选矿全尾砂。
（2）胶结材料：普通32.5水泥。
（3）水：采用自来水。
4、主要试验内容根据试验目的，确定本次试验主要内容为：1）尾砂物理力学性质及化学成分测定（1）测定金鑫金矿尾砂原料的物理力学性能，主要包括比重、容重、含水率、孔隙率、自然安息角和渗透系数等；（2）测定并分析尾砂的化学成分；（3）测定尾砂的粒级组成；（4）测定尾砂的压缩系数和压缩模量。
2）充填料配比试验（1）尾砂添加水泥后的固结特性研究，选取至少2个不同浓度和3个不同灰砂比的组方进行试验（2）根据试验结果推荐尾砂充所需的充填材料配比参数。
4、技术指标和参数试验得到以下指标和参数：（1）尾砂原料的基本物理力学参数，主要包括比重、含水率、密度、孔隙率、休止角和渗透系数等；（2）尾砂的粒级组成；（3）各组方充填料的比重、含水率等；（4）不同养护龄期（7d、28d、60d）下的各组方的充填体单轴抗压强度、弹性模量等；（5）充填体不同养护龄期（7d、28d、60d）劈裂强度，计算其内摩擦角和粘结力，并绘制莫尔应力圆。
5 试验方法和方案本实验主要是在对尾砂进行物理力学性能测定和化学成分分析的基础上，选择不同充填配比进行室内充填体试块制作，测定其养护期为7d、28d、60d充填体单轴抗压强度和典型试块的7d、28d、60d劈裂强度，绘制摩尔圆，并求解内摩擦角及粘结力。
在得到以上物理化学性质分析结果和强度试验等结果后，对其进行技术经济分析，推荐尾砂材料充填所需的充填材料配比参数。
金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展
金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展摘要：随着我国社会经济的快速发展和科学技术的创新,对矿产资源开发的要求越来越高，尤其是环境方面。
金属矿山选矿工艺比较多样化，主要包含三段抛尾，粗尾砂用做建筑材料、细粒级尾砂全部充填至采空区的开采技术。
为了加强环境保护力度，降低对农田的影响,需要创新出绿色、安全的开采技术，为铁矿山开采领域的持续发展奠定基础。
关键词：胶结充填；全尾砂；封堵墙；充填设备；充填体固结前言近年来,我国越来越重视环境问题,传统的表面尾矿处理方法无法彻底解决问题,需要创新出安全、有效的尾矿处理新技术,并进一步扩大技术的应用范围,利用尾矿充填采矿空区有效实施尾矿处理,其主要原理是填充尾矿填充空地,支撑两组围岩，防止岩石移动,有效控制地下压力。
总之，利用尾矿胶结充填技术处理地下采矿空区，减少了尾矿占用面积，实现了地下采矿空区和地表沉陷的有效治理。
1、全尾砂胶结充填技术工艺1.1分段回采嗣后充填法矿房和矿柱的划分分两步进行回采,先用分段空场法中的深孔回采矿房,开采后进行适当的填充，仅此一次就可以返回矿山进行无粘土填充;或者是连续回采,不进行任何的划分，矿房和矿柱两者之间一直保持连续回采,但是回采工作区受空间暴露面积的影响，如果达到一定极限值,充填采空区,重视地下压力活动的控制。
对于不同倾角、厚度的矿体结构，需要比较矿石的稳定性和规则性,否则人员不得随意进入露天场地作业。
1.2采空区的充填及时对采矿现场的矿物质进行清理，土壤清理后为采矿做好准备工作,采场内的积水，需要采取措施排净，充填管路，确保架设效果，并做好充填挡墙的砌筑工作,确保良好的照明和通风效果,仔细检查顶板的防护脚、周围围岩的稳定性,是否满足采矿的所有准备条件。
充填人员在充填之前，需要对井下仔细检查，尤其是管道泄漏问题,并仔细观察充填料浆的流量及流动效果，以此来确保巷道、溜井挡墙的安全性和稳定性。
在填充过程中,还需要根据需求严格控制填充物的起升高度,进一步确保填充墙的稳定性。
全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用
全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用为了解决采空区及地表陷落的安全隐患，同时为矿山生产的大量尾矿砂寻找堆存场地，经试验充分论证，可利用全尾砂对井下采空区进行充填处理，消除地表陷落及采空区垮塌安全隐患。
井下采空区充填密闭是全尾砂充填的必要条件之一。
文章较详细介绍了全尾砂胶结充填技术在某金属矿采空区治理中发挥的作用，治理效果显著，基本消除了矿区采空塌陷地质灾害隐患，为小型矿山采空区治理工作提供技术指导。
标签：采空区；全尾砂；胶结充填；金属矿全尾砂胶结充填技术近十几年来，在我国不断得到发展、完善，已在不少矿山推广应用。
某金属矿于2005年建矿，2008年正式投产，设计生产能力15万t/a。
矿山采用中央下盘斜井开拓，采矿方法为房柱法和浅孔留矿法。
经多年开采已经形成了较大范围的地下采空区，对周围居民、工厂构成威胁，矿山和各级政府对地表安全监控管理和环境保护治理的工作责任重大。
1 矿山基本概述1.1 地质条件矿区处于某向斜盆地的东北边缘，分布有奥陶系马家沟组、石炭系本溪组及二叠系地层。
由于金岭岩体的侵入作用，形成向东北倾伏的金岭短轴背斜，沿接触带形成一系列大小不等的磁铁矿床。
该金属矿山开采矿床矿体-150m以上部分。
矿体形态呈扁豆状，走向N30°E，倾向SE，倾角20°～40°，矿体沿走向南北长180m，沿倾向延伸165m，水平宽度50～150m。
主要有益组分TFe含量一般为30%～55%，最高可达64.74%，平均含量51.41%；矿体最小厚度4.34m，最大厚度16.48m。
1.2 水文地质条件矿区地处鲁中南陆背斜水文地质区、山间盆地亚区的水文地质单元北部。
依据含水介质及赋存条件，含水岩组分为第四系松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组和岩浆岩类裂隙含水岩组。
矿山投产以来，坑内一直无水，只是在雨季的后期，坑壁上有少量渗水，并不影响坑内作业，也无需排水疏干。
全尾砂胶结充填井下作业安全操作规程
全尾砂胶结充填井下作业安全操作规程1. 背景全尾砂胶结充填是一种常见的井下作业方式，主要用于井下空洞和裂缝的加固，以及减少地面上下沉和沉降等问题。
在进行全尾砂胶结充填作业时，必须遵守安全操作规程，以确保安全高效完成作业任务。
2. 前期准备2.1 安全培训在进行全尾砂胶结充填井下作业之前，所有参与作业的人员都必须接受安全培训，了解井下作业的安全操作规程，并掌握必要的安全技能和知识。
安全培训内容包括：•作业流程和方法•作业安全要求和操作规程•紧急情况的处理方法和应急预案2.2 风险评估进行全尾砂胶结充填井下作业之前，必须进行风险评估，分析可能产生的危险和风险，并制定相应的措施进行防范和控制。
风险评估内容包括：•作业环境的评估和分析•作业过程中可能产生的危险和风险•防范和控制措施的制定和实施计划2.3 作业准备在进行全尾砂胶结充填井下作业之前，必须进行充分的作业准备，包括：•检查工具和设备的完好性和可靠性•确认作业场地的安全状态•制定作业方案和时间表•分配作业人员和工作任务3. 作业操作规程3.1 作业流程全尾砂胶结充填井下作业的基本流程包括：•准备工作，包括设备和工具的准备、场地检查和工作人员的安排•确认作业空间的安全状态，包括空气质量、地质条件、天气等•将铁骨架和模板部件运输至作业车厢，进行组装和调整•混合胶结剂和尾砂，并将其输送至作业车厢•将胶结剂和尾砂从作业车厢输送至井下作业点，并进行注入和压实•检查作业效果和安全状态，撤离作业现场3.2 安全决策在进行全尾砂胶结充填井下作业时，必须进行安全决策，包括：•作业前必须检查作业现场的安全情况和空气质量•定期监测作业现场的安全状况和空气质量•遇到异常情况时，必须立即中止作业，并采取相应的安全措施•在作业过程中，必须经常进行沟通和协调，确保作业人员的安全和作业效率3.3 作业选择在进行全尾砂胶结充填井下作业时，必须选取合适的工具和设备，并确保其完好可靠：•选择适合井下作业的铁骨架和模具等辅助工具和设备•选择合适的胶结剂和尾砂，并进行混合和调配•选择合适的运输方式和输送设备，确保胶结剂和尾砂输送的准确性和安全性3.4 安全保障在进行全尾砂胶结充填井下作业时，必须采取必要的安全保障措施，包括：•提供足够的通风装备、照明设备、应急装备和安全设备•保障作业人员的安全，制定作业时长和休息时间规范•采取遏制断电、救援措施和应急预案等措施4. 作业结束4.1 工作检查在全尾砂胶结充填井下作业结束后，必须进行工作检查，包括：•检查作业现场的安全状态和空气质量•检查模具、铁骨架等装备的完好性和可靠性•检查胶结剂和尾砂的使用情况和剩余量•检查作业效果和安全情况4.2 设备清理和维护全尾砂胶结充填井下作业结束后，必须进行设备清理和维护，包括：•清理作业车厢和设备，包括模具、铁骨架的清洁和消毒•检查设备的可靠性和安全性•给予设备保养和维护，保证下次作业顺利进行4.3 文档记录全尾砂胶结充填井下作业结束后，必须对作业过程和结果进行记录和整理，包括：•作业性质和用途•作业人员名单和工作表现•安全情况、事故及其处理情况•作业合理化提出档案5.全尾砂胶结充填井下作业是一项安全生产关键作业，必须遵循一定的安全操作规程和要求。
某矿山全尾砂高浓度充填强度及流变性能试验研究
2023年 7月上 世界有色金属223某矿山全尾砂高浓度充填强度及流变性能试验研究姜培根（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远 ２６５４００）摘 要：某矿山目前采用分级粗尾砂胶结充填工艺。
选厂浮选全尾砂泵送至充填站，经一段分级脱泥粗尾砂自流至砂仓中，形成饱和尾砂，细尾砂泵送至尾矿库。
针对分级粗尾砂充填泌水率较大，凝固时间长，强度低等问题。
开展了该矿山全尾砂高浓度充填配比试验，研究内容主要包括某矿山全尾砂及胶结料物化性质检测，充填体抗压强度及充填料浆流变性能检测。
研究结果表明，全尾砂作为充填骨料具有良好的充填效果，满足矿山生产需要。
充填料浆流变曲线符合Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ（Ｈ－Ｂ）流变模型。
根据试验结果，推荐适合矿山全尾砂充填配比方案。
关键词：高浓度充填；全尾砂；充填体强度；流变性能中图分类号：ＴＤ８２３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１３－０２２３－３Experimental study on high concentration filling strength and rheological property of total tailings in a mineJIANG Pei-gen（Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｉｎｇ （Ｌｉｎｇｌｏｎｇ） Ｃｏ．， ＬＴＤ．， Ｚｈａｏｙｕａｎ ２６５４００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａ ｍｉｎｅ ｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ａｒｅ ｐｕｍｐｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｌｏｗ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｎｄ ｓｉｌｏ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ ｔｏ ｆｏｒｍ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｔａｉｌｉｎｇｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｒｅ ｐｕｍｐｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｂｌｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ， ｌｏｎｇ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ｃｏａｒｓｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｉｌｌｉｎｇ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ａ ｍｉｎｅ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂａｃｋｆｉｌｌ ａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｌｕｒｒｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｌｕｒｒｙ ｃｏｎｆｏｒｍｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ（Ｈ－Ｂ） ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｓｃｈｅｍｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｔａｉｌｉｎｇ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ．Keywords: Ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ； ｗｈｏｌｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ； Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｉｅｓ； Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期：２０２３－０４作者简介：姜培根，男，生于１９７０年，汉族，山东招远人，高级政工师，本科，研究方向：采矿工程。
铁矿全尾砂胶结充填技术研究
铁矿全尾砂胶结充填技术研究摘要分级尾砂充填系前些年采矿行业特别流行的一种矿山采空区充填技术，此技术的使用以对于矿山的开采而言起到了一定的促进作用，然而它给矿山开采带来了的不利影响也是不容忽视的。
为了更好地促进矿山行业的发展，相关人员对于矿山采空区充填技术进行了深入的研究及分析，最终提出了一种新型的矿山采空区充填技术——全尾砂胶结充填技术。
本文以全尾砂胶结充填为立足点，对其作用进行了深入的分析，并以山东金鼎矿业有限责任公司王旺庄铁矿为例对全尾砂胶结充填这一技术进行了全面的介绍。
关键词铁矿；全尾砂；胶结充填；技术多年前，人们在进行矿山采空区的充填时通常采用分级尾砂充填技术。
分级尾砂充填技术即对尾砂先实施分级脱泥处理，如此充填体料浆在流入采场后便可以进行更有效的脱水，当然充填体的强度也能够得到较好地增强，所以，分级尾砂充填这一技术在西方国家矿山开采方面得到了广泛的运用，然而此技术却导致了充填材料来源不足情况的出现，而且其生产出来的细泥尾砂也加大了堆坝的难度，增大了尾矿库的创建成本。
鉴于国民经济及技术的发展，全尾砂胶结充填这一全新的矿山充填技术便登上了历史的舞台。
全尾砂胶结充填系以未实施分级脱泥的全粒级尾砂充当充填材料，和适当比例的胶结材料及水混合，再经均匀混合之后注入井下采空区的一种新型充填技术。
它的出现对于采矿行业的发展而言起到了特别大的促进作用。
此种技术可以充分利用尾矿资源，达到铁矿无废开采的目的，当然它也是一种把尾砂当成远景资源埋藏在井下的技术。
待技术经济成熟时，我们又可以对那些被埋藏于地下的尾砂进行二次开采，以促进国民经济的增长。
1 全尾砂胶结充填技术概述全尾砂胶结充填系一种以物理化学及胶体化学为前提的矿山采空区充填技术，此种技术所使用的主要原料为尾砂浆，选择好原料之后，工作人员会使用浓密机及砂仓机对原料进行沉降及脱水，然后再把全尾砂与适当比例的水泥及水充分混合在一起通过相关的机器让其形成胶结充填料，最后再将能运送至采空区进行填充。
高浓度全尾砂自流胶结充填
高浓度全尾砂自流胶结充填：PC32.5号水泥，密度3.1 t/m3，体积密度1.2-1.4 t/m3；尾砂：直接采自选厂的尾砂浆，经二段脱水装置提取；来自选厂的尾砂浆浓度（质量分数）为15%-20%，脱水后的滤饼含水率20%；尾砂密度：3.2 t/m3，体积密度 1.19-1.49 t/m3，孔隙率53.3%-62.8%，渗透系数为0.25-0.38 cm/h；尾砂粒径小于0.074mm的含量为62.06%--83.77%；小于0.037mm的含量为42.33%--64.92%。
全尾砂充填料浆的主要输送参数为：灰砂比1：4；(重量比)流速1.13 m/s；料浆的体积密度：1.9 t/m3；阻力损失2396—3040Pa/m;充填系统的主要指标：充填能力48—55m3/h；充填料浆浓度（质量分数）70—76%；水泥消耗量210kg/m3。
（若水泥用量超过300 kg/m3，则应考虑仅用尾砂做骨料是否合理）充填体28天单轴抗压强度2.4—3.8MPa；充填体的强度变化率低于30%。
采用尾砂做充填时，对尾砂的粒度分析是不可缺少的。
矿山常用的尾砂分类：按粒级所占含量分：粗：当》0.074mm的尾砂量大于含量的40%和当《0.019 mm的尾砂占小于含量的20%中：当》0.074mm的尾砂占含量的20—40%和当《0.019 mm的尾砂占含量的20—55%细：当》0.074mm的尾砂量小于含量的20%和当《0.019 mm的尾砂占大于含量的50%。
充填料所需的水量会随尾砂料的细度而增大。
尾砂的化学成份对胶结性能有影响：若尾砂中含较高的硫化物含量会增加尾砂的稠度，这样自胶结作用会使胶结充填体获得较高的强度，但是硫化矿物的氧化会产生硫酸盐，硫酸盐的侵蚀可导致充填体长期强度的损失。
这样，若尾砂中含硫化物的含量较高时，当采用水泥做胶凝材料会对充填体的强度产生很大的负面影响。
尾砂含硫（黄铁矿类矿物之硫）超过1—3%，会对后期强度产生有害影响。
全尾砂充填理论基础与应用发展
全尾砂触变活化：为矿山全尾砂胶结充填料制备成用水量少，流 动性高，混合均匀的充填料浆奠定了理论基础
二、理论基础
固体沉缩理论
最大沉缩浓度 ➢ 静置沉降时能达 到的最大浓度
一、发展简历
充填材料的发展
充填集料 ➢ 采掘废石 ➢ 剥离废石 ➢ 选矿尾砂 ➢ 磷石膏 ➢ 黄磷渣 ➢ 煤矸石 ➢ 煤泥
胶凝材料 ➢ 矿渣胶结料 ➢ 赤泥胶结料 ➢ 其他废物胶结料
一、发展简历
全尾砂充填的发展
20世纪90年代：凡口矿试验研究 2004年前：国家科技计划、企业计划相继试验研究 2004年末：南京铅锌矿工业应用 2004年后：相继在冬瓜山铜矿、莱新铁矿、洛普铁矿、
草楼铁矿、开阳磷矿等数十座矿山成功应用 目前应用效果：尾矿利用率70％以上，其中南京铅锌矿
将全部尾矿充入井下，地表不建尾矿库
二、理论基础
背景条件：物料特性
物理特性 ➢ 细粒级物料 ➢ 容易离析分级 ➢ 颗粒黏着力强 ➢ 渗透率低 ➢ 管道磨损力弱
粒级组成
渗透率
化学特性
硫化物影响 ➢ 增加尾砂的稠度，自 胶结作用使胶结充填 体获得较高的强度 ➢ 硫化矿物的氧化会产 生硫酸盐，导致胶结 充填体强度的损失
三、应用发展
全尾砂充填工业应用特点 ➢ 结构流态 ➢ 固结充填
三、应用发展
全尾砂充填工艺
充填料制备 ➢ 全尾砂脱水、全尾砂造浆、全尾砂胶 结料搅拌混合
充填料管道输送 ➢ 自流输送、井下增压输送、泵压输送
采场充填工艺
三、应用发展
全尾砂脱水 ➢ 三段脱水流程：浓密-沉降-过滤、旋流-沉降-过滤 ➢ 两段脱水流程：浓密-过滤、浓密-沉降 ➢ 一段脱水流程：沉降、浓密
全尾砂胶结充填井下作业安全操作规程
全尾砂胶结充填井下作业安全操作规程一、充填管道的运输1、管道运输时不应受到猛烈撞击、抛摔。
贮存时应放在不超过40℃的库房内，并远离热源。
2、运输充填管道要求人工抬运，不得用电机车拖拉，防止管道损坏。
3、管道下井时，应具有绞车等吊装工具，用铁管横挡井口，管道末端上好管箍，绳索绑扎在卡箍上，而后慢慢下放。
绳索抗拉强度要求是被放管道重量的5倍以上，绳索长度要超过管道下放区间高度的20米以上，并且每次作业最多只答应下放一根管道。
4、更换井间废旧管道时，下放废旧管道上端绑扎要牢，下放要慢，井底不得站人，待废旧管道下至井底后，再来人将管道慢慢拉离井底。
此作业过程，上、下井口要联系好才可进行。
二、管道的铺设与安装1、在充填管道安装前，应检查管路的完好情况。
如充填管路显现深槽、大面积磨损等情况时，应先将破损部分截掉，否则禁止运用。
2、正确辨认管路联接件的用途。
在安装前管道切口要求打磨平滑，切口垂直管壁，以利安装。
管路联结要求安全、牢靠，严禁显现脱落、跑浆等现象。
3、巷道中管路铺设要求尽量平直、整齐，上下井口马头门处及过桥的弯曲必需平缓自然、绑扎牢靠，使其不得有摇摆的自由度。
4、井筒中管道除正常的接头联接外，应视详细情况增加管路与井架等的固定点，以防止管道坠井及振动现象的发生。
三、充填准备工作1、检查充填管路及联接是否完好、坚固。
2、按时更换磨损严峻的管道、管件，使整个充填管路保持正常待工作状态。
3、接到充填作业通知后，确认其充填地点、形式、时间，做好充填管路拨头、联结工作。
4、做好与充填搅拌站的联系工作。
5、做好充填采场的顶板安全检查、照明、通讯、管路、筑坝、滤水等工作。
6、充填前要做好钢模架设工作，每分层充填最上部钢模的上口应增加30～40cm高的滤水圈。
四、充填作业1、在做好充填作业准备工作后，通知选厂搅拌站开头充填作业。
在确认选厂冲洗管路作业开头5分钟或冲洗水变清后，可通知选厂进行正常充填。
在此过程中，勿使冲洗水进入待充区。
尾矿回填-全尾砂胶结充填工艺
尾矿回填-全尾砂胶结充填工艺矿山机械选矿厂家尾矿库已到服务年限，如果不对尾矿做科学的综合治理方案，势必超期服役。
并且，随着尾矿量不断增加，建立新的尾矿库已势在必行，新的尾矿库的建立需要占用大量的农林用地。
一个年产20万吨铅锌矿的选矿厂，建一座尾矿库需占地800～1000亩(1亩=667㎡)，能够维持10～15年生产之用。
由于土地资源越来越紧张，征地费用越来越高，导致尾矿库的基建投资占整个采选企业费用的比例越来越大，且尾矿库的维护也需消耗大量的资金。
每年的营运费用高达100万元之多，因此，实施尾矿综合开发治理，减少尾矿库投入成本，是企业降低经济负担，提高经济效益的需要。
目前在我国应用的充填工艺主要有全尾砂胶结充填、分级尾砂充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。
全尾砂胶结充填是充分利用尾矿资源，实现矿山无废开采，同时也是将尾砂视为一种远景资源储存于井下，待将来技术经济成熟再对其进行二次开发利用来满足国民经济发展的需要，是现代采矿工业中一项有利于矿业可持续发展的新技术。
一、全尾砂胶结充填工艺：全尾砂胶结充填工艺是以物理化学和胶体化学的理论为基础，直接采用选厂尾砂浆，经浓密机和砂仓沉降脱水，将全尾砂与一定比例的水泥和水通过双轴叶片式搅拌机和高速活化搅拌机合成均质的胶结充填料，利用管道将充填料充入采场。
尾砂流量，水泥流量，加水量以及合成充填体料浆的浓度等参数由自动控制系统进行控制。
二、全尾砂胶结充填系统：全尾砂胶结充填系统主要由脱水系统、搅拌系统、管路输送系统和自动检测及调节系统等四部分组成的。
1、脱水系统在生产过程中一般采用浓密、沉缩两段脱水工艺，选厂全尾砂料浆经高效浓密机第一段脱水后，泵入立式砂仓进行第二次沉缩脱水，从砂仓放出料浆直接进入搅拌。
2、搅拌系统通过脱水系统排除的矿砂与一定比例的胶结材料和水通过高浓度矿浆搅拌桶，受上、下螺旋方向相反的叶轮作用，形成两股相对流动的矿流，互相冲击、搅拌而使浆料混合均匀。
全尾砂胶结充填实验研究报告
浓度 (%)
（1）充填料浆的容重随着充填料浆的浓度增大，基 1:14
本呈线性增大；而灰砂比对全尾砂充填料浆的影响较小。
（2）全尾砂胶结充填料浆的容重在浓度为72%～78% 1:20
时，其容重基本在1810～2100kg/m³
浓度(%)
72% 74% 75% 76% 77% 78% 72% 74% 76% 78% 72% 74% 76% 78% 72% 74% 76% 78% 72% 74% 76% 78%
第三章 全尾砂胶结充填试验结果研究分析
（3）全尾砂胶结充填的充填料浆坍落度，随水泥添加量的增大而增大。在荣达 矿业的实际空区治理充填生产中水泥用量要适中，不能为节约成本而过度减少水泥用 量。水泥用量小会造成料浆的和易性差，充填料浆的管道输送阻力过大，不易管道输 送，易发生堵管、爆管，同时不利于对采空区的治理，可能会造成采空区的强度达不 到设计要求。
不同配比的坍落度
1：4 1：8 1：12 1：14 1：20
78%
1：4
1：8
110
1：12
1：14
100
1：20
90
80
70
60
50
40
30
72%
74%
76%
78%
浓度 (（%）)
不同配比的扩展度
（1）全尾砂胶结充填料浆的坍落度和扩展度随着浓度的增大逐渐减
1:04 1:08 1:12
小，表明随着浓度增大其流动性、和易性逐渐减小。 （2）用荣达矿业全尾制备的全尾砂胶结充填料浆的浓度超过78%后， 1:14
第二章 全尾砂胶结充填的试验原理
2.5. 全尾砂胶结充填强度试验
第三章 全尾砂胶结充填试验结果研究分析
全尾砂胶结充填井下作业安全操作规程
全尾砂胶结充填井下作业安全操作规程一、作业前准备（一）工作人员应经过专业培训，了解全尾砂胶结充填井下作业的操作规程和安全要求，掌握必要的安全常识和应急方案。
（二）检查作业地点、设备和工具是否符合要求，必要时进行维护和修理，确保作业环境和条件安全可靠。
（三）检查通风系统的正常运行和通风效果，确保井下空气质量符合标准要求。
（四）检查油气管道和电气设备，确保其正常运行和安全可靠。
（五）准备必要的安全防护用品（如安全带、头盔、防护鞋等），确保工作人员经过安全防护后方可进入井下作业。
（六）制定作业计划和应急预案，明确各岗位职责和安全措施。
二、井下作业安全操作规程（一）进入井下前1. 报告井下负责人员，确认井下是否安全。
2. 确认油气管和电气设备的安全状况，必要时关闭管道和设备，并用安全锁定装置牢固地锁定。
3. 检查通风系统是否正常运行，井下空气质量是否符合标准要求。
4. 穿戴安全防护用品（如安全带、头盔、防护鞋等）。
5. 使用爆破器材作业前需进行安全检查，确保其没有温度升高、变形、破损等现象。
（二）安装充填口1. 在井口周围设置隔离带，防止他人或其他物品靠近。
2. 将充填管沿井口垂直放置，用钩子或绳索固定在管壁内侧，确保不会倒塌或移位。
3. 在充填口附近挖掘一个坑槽，使充填管下面留有足够的空间。
（三）充填操作1. 在井下设置安全监控岗位，对整个作业过程进行监控和记录。
2. 确认沉积物和井洞内情况，根据需要向井洞内添加药剂。
3. 用搅拌器将胶结材料与泥浆混合，按照配方要求调配成糊状物。
4. 从井口向井洞内慢慢注入胶结糊，确保注入位置和速度均匀，以防止井壁坍塌或形成空隙。
5. 注入胶结糊时，加入适量的抗结疤剂，以防止其形成结疤和影响井下作业。
6. 每次注入胶结糊时都要停止搅拌器的运转，等待注入完毕后再重新启动。
7. 在充填结束后，保持注入管道处的保压，待干燥收缩后再移除管道。
（四）完成作业后1. 将充填口周围清理干净，确保井口畅通。
全尾砂胶结充填技术应用和改造实施膏体充填探讨课件
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2.3.2全尾砂胶结充填系统
• 根据试验结果，设计建设了全尾砂胶结充填系统 ，于1994年7月建成投产，
• 受场地的限制，系统全部建在矿区院内，由充填 料浆制备系统由尾砂输送线；水泥输送线；供水 线和砂浆制备线四条生产线组成。
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全尾砂胶结充填料制备站工艺流程图
压，实现不留矿柱开采，可以大幅提高矿石回采
率，延长了矿山寿命，充分利用了矿产资源，获 得巨大的经济效益和社会效益。
•
公司在此基础上，进一步对采矿工艺的结构
参数进行优化，将矿块划分成一、二步回采矿房
，不留矿柱，先回采一步矿房，全尾砂胶结充填
后，再回采二步矿房，形成了不留矿柱的分段空
场嗣后充填采矿新工艺，提高矿石回采率20%以
• 堵水效果达85%以上，保障了矿床的安全开采， 开辟了我国特大水矿山帷幕注浆治水的先河。
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• 1993年矿山与长沙矿山研究院合作成功研究应用 了具有国际领先水平的全尾砂胶结充填综合技术 ，建成了国内第一个全尾砂胶结充填系统和高炉 水渣细磨系统，实现了选矿不设尾矿库的绿色选 矿目标。在此基础上，进一步完善采矿工艺，形 成了不留矿柱的分段空场嗣后充填采矿新工艺， 提高矿石回采率20%以上。资源化综合利用废石 和矿坑水，将采矿的废石加工成建筑用的石子， 将矿坑水输送到集团供冶炼使用。实现了采矿、 选矿、充填互为原料、综合平衡的良性闭路循环 ，建成了年产矿石50万吨，铁精粉33万吨的安全 、高效、无废排放的生态文明矿山。
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• 造成的原因主要有两方面：
• 一是尾砂给料不均匀。由于尾砂属于高细度有粘 性物料，压滤后呈块状，通过振动漏斗给料极不 均匀，造成皮带秤计量误差较大，影响灰砂比和 料浆浓度。
全尾砂胶结充填
鉴定材料莱芜钢铁集团有限公司2005年8月目录鉴定材料之一鉴定大纲 3 鉴定材料之二工作报告 6 鉴定材料之三技术报告 10 鉴定材料之四应用情况报告 15 鉴定材料之五经济效益分析报告 17 鉴定材料之六查新咨询报告 20鉴定材料之一鉴定材料鉴定委员会2005年8月全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用鉴定大纲山东省冶金工业总公司受山东省科技厅委托，对莱钢集团有限公司完成的“莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用”项目进行技术鉴定。
鉴定委员会制定的鉴定大纲如下：一、项目名称：莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用二、项目来源：自选二、项目内容：莱钢通过对先进的莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用，于2003年底并于当年年底投入生产实施，取得了十分显著的效果，矿石回采率由60%提高到目前的85%，延长矿山服务年限3年，年回采矿石6.5余万吨，年直接经济效益1125万元。
四、项目起止时间：2003年11月~2004年10月。
五、项目承担单位：莱芜钢铁集团有限公司六、鉴定材料及提供单位序号资料名称提供单位1、鉴定大纲鉴定委员会2、工作报告莱芜钢铁集团有限公司3、技术报告莱芜钢铁集团有限公司4、应用情况报告莱钢集团矿山建设有限公司5、经济效益分析报告莱钢集团矿山建设有限公司6、查新咨询报告山东省科学技术情报研究所七、鉴定程序1、讨论通过鉴定大纲2、听取项目工作报告3、听取项目技术报告4、听取应用情况报告5、听取经济效益分析报告6、现场考察7、专家评议8、讨论通过鉴定意见9、鉴定委员会委员签字鉴定委员会 2005年8月鉴定材料之二工作报告莱芜钢铁集团有限公司2005年8月工作报告1、项目提出的依据和目的杜官庄铁矿一期工程地质矿量100万吨，采矿方法为空场法，已采出矿量60万吨，现留下矿柱矿量达40万吨。
二期工程从2003年底开始回采，预计可开采5.5年，二期工程地质矿量42.13万吨，可采出矿量34.44万吨。
新型全尾砂胶结充填采矿工艺
1.2水泥储存给料线
• 选用普通硅酸盐水泥作为胶结剂。散装水泥由散
装水泥罐车运至充填站后,通过吹灰管吹灰卸入散 装水泥仓中。为了防止各种杂物进入水泥仓,吹灰 管上设置有过滤装置。散装水泥仓直径5. 0 m,总 高约21m,有效容积为200m3,可储存水泥260 ,t能 满足充填系统连续运行要求。水泥仓顶设置人行 检查孔、雷达料位计及袋了保证充填料浆制备浓度、流量及配比的准确
及稳定,充填站设立了完善的自控系统,对充填系统
各运行参数进行检测和调节。
• 系统自动检测的参数主要有:全尾砂放砂流量、水
泥给料量、调浓水量、充填料浆流量、充填料浆
浓度、水泥仓料位。
• 系统自动调节的参数主要有:全尾砂放砂流量、水
泥给料量、调浓水量。
• 水泥仓底部设置有螺旋闸门及双管螺旋给料机。
充填时打开螺旋闸门,启动双管螺旋给料机即可向 搅拌机定量供给水泥。水泥给料量由螺旋电子秤 检测。双管螺旋电机采用变频调速,改变螺旋转速 即可改变水泥给料量,以满足不同灰砂比及生产能 力的要求。
1.3调浓水供给线
• 充填站设置一条供水管道,由水泵加压供给压力水,
新型全尾砂胶结充填采矿工艺
1、充填系统
• 充填系统主要由全尾砂储存供料线、水泥储存供
料线、调浓水供给线、充填料浆制备与输送、自
动控制及检测系统等组成。
1.1全尾砂储存供料线
• 充填站设有两套充填系统,每套充填系统设置两个
立式砂仓,砂仓直径10m,直筒体高度10m,总高22 m,每个砂仓容积850 m3。选矿厂全尾砂浓度为 10%,由渣浆泵直接输送至充填站的立式全尾砂存 储仓中。4个砂仓交替进砂和充填。砂仓进砂过程 中,中低浓度尾砂浆中的尾砂颗粒自然沉降在砂仓 底部,而水则通过砂仓顶溢流孔、溢流环道及回水
超细全尾砂胶结充填体强度特性研究
超细全尾砂胶结充填体强度特性研究摘要：全尾砂胶结充填体强度对养护龄期敏感程度最高。
为了研究A铁矿全尾砂的物理化学性质、不同种类全尾砂对胶结充填体强度的影响，本文以A铁矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶结材料，通过单因素四水平试验研究了全尾砂的粒度分布、碱度系数和活性系数以及料浆质量浓度，分析了全尾砂胶结充填体强度与养护龄期之间的定量关系，试验结果显示，A铁矿的全尾砂中值粒径只有14.2微米、碱度因子2.31、活性因子2.12，是一种级配良好、活性高的碱性超细全尾砂；随着灰砂比和泥浆质量浓度的增大，全尾砂的胶结物强度呈现指数关系，随着养护龄期的增大而增大，其强度逐渐增大，其拟合关系为0.97,0.96,0.92；料浆强度对料浆寿命的影响最大，其次是灰砂比，其次是料浆。
关键词：充填采矿法；超细全尾砂；胶结充填体；强度特征1 引言充填采矿法是一种新型的采矿方法，是利用充填材料对采场进行回采，在采矿过程中，通过充填材料与围岩之间的胶结作用形成一种复合体。
传统的充填材料多以全尾砂为主，而随着近年来尾砂资源利用效率的不断提高，尾砂原料日益匮乏，部分矿山选择使用优质全尾砂替代水泥来代替常规尾砂。
但是由于矿浆粘度较大、搅拌困难等原因，在生产过程中很难达到较高浓度的料浆状态。
另外，为了使充填体与围岩充分融合，保证充填体强度的稳定提高，充填体强度一般都需要一定时间来养护龄期越长强度越高、养护材料也越来越多。
为了更好地指导矿山实际生产过程中全尾砂胶结充填体结构强度的保持和稳定提高工作，本文以A铁矿全尾砂为胶结骨料、水泥为胶结材料制备全尾砂胶结充填体并进行试验研究，分析了全尾砂胶结充填体强度与养护龄期之间的定量关系。
2 全尾砂物理化学性质分析利用Mastersizer2000激光粒度仪对A铁矿全尾砂进行粒度分析。
灰砂比为1∶3时，全尾砂的高活性系数达到2.31(平均值为1.04)，说明全尾砂具有较高的吸附能力和反应活性。
当灰砂石比增大到1∶4后，全尾砂碱度系数均有不同程度增加。
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鉴定材料莱芜钢铁集团有限公司2005年8月目录鉴定材料之一鉴定大纲 3 鉴定材料之二工作报告 6 鉴定材料之三技术报告 10 鉴定材料之四应用情况报告 15 鉴定材料之五经济效益分析报告 17 鉴定材料之六查新咨询报告 20鉴定材料之一鉴定材料鉴定委员会2005年8月全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用鉴定大纲山东省冶金工业总公司受山东省科技厅委托，对莱钢集团有限公司完成的“莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用”项目进行技术鉴定。
鉴定委员会制定的鉴定大纲如下：一、项目名称：莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用二、项目来源：自选二、项目内容：莱钢通过对先进的莱钢全尾砂高浓度胶结充填技术的研究与应用，于2003年底并于当年年底投入生产实施，取得了十分显著的效果，矿石回采率由60%提高到目前的85%，延长矿山服务年限3年，年回采矿石6.5余万吨，年直接经济效益1125万元。
四、项目起止时间：2003年11月~2004年10月。
五、项目承担单位：莱芜钢铁集团有限公司六、鉴定材料及提供单位序号资料名称提供单位1、鉴定大纲鉴定委员会2、工作报告莱芜钢铁集团有限公司3、技术报告莱芜钢铁集团有限公司4、应用情况报告莱钢集团矿山建设有限公司5、经济效益分析报告莱钢集团矿山建设有限公司6、查新咨询报告山东省科学技术情报研究所七、鉴定程序1、讨论通过鉴定大纲2、听取项目工作报告3、听取项目技术报告4、听取应用情况报告5、听取经济效益分析报告6、现场考察7、专家评议8、讨论通过鉴定意见9、鉴定委员会委员签字鉴定委员会 2005年8月鉴定材料之二工作报告莱芜钢铁集团有限公司2005年8月工作报告1、项目提出的依据和目的杜官庄铁矿一期工程地质矿量100万吨，采矿方法为空场法，已采出矿量60万吨，现留下矿柱矿量达40万吨。
二期工程从2003年底开始回采，预计可开采5.5年，二期工程地质矿量42.13万吨，可采出矿量34.44万吨。
目前，该矿地质资源枯竭，尚未找到新的开采资源。
另外，该矿选矿尾砂一直排放于汶河，严重污染汶河水质，且矿区地表为良田和村庄，不能建造尾矿库；因此为了实现间柱回采，提高矿石回采率，延长矿山服务年限，以及尾废实现“零排放”的目的，矿山迫切需要开展全尾砂胶结充填技术研究。
2、课题项目的工作过程2．1、课题项目考查阶段2003年11月对国内济钢张马屯铁矿全尾砂胶结充填系统及充填效果进行考查。
2．2、课题的研究阶段莱钢矿建公司通过课题考查工作，认真分析和总结了他们各自设计优点和存在的技术问题，提出需要改进之处，着重从设备选型与匹配、技术参数、充填效果的三大重要方面进行研究和工艺优化，确定出莱钢技术设计方案，并通过公司项目技术论证。
2．3、建设阶段2003年11月-04年2月，莱钢矿建公司从方案确定施工图设计到施工建设，设备安装调试及投产，充填系统全线一次试车成功，自2004年2月一次性试车成功并投入生产运行以来，设备运行稳定，工艺控制系统简便可靠，易操作。
3、应用效果3．1、充填系统全线一次试车成功自2004年2月投入运行以来，设备运行稳定，工艺控制系统简便可靠，易操作。
3．2经济效益杜官庄铁矿采用全尾砂胶结充填，可使矿石回收率由现在的60%提高到80%以上，并且可使目前40万t矿柱矿量回采20万t以上，就此一项就可创造效益3375万元，第二由于不建尾矿库，所节省的尾矿库基建费用和尾砂的堆存费用为168万元～336万元。
第三，可为杜官庄铁矿二期工程服务。
因此，杜官庄铁矿采用全尾砂高浓度充填在经济上是合理的，并且经济效益显著。
3.3社会效益采用全尾砂胶结充填技术，充分利用尾砂作为充填骨料，将其充入地下采空区。
第一,能消除地表的塌陷，确保地表村庄和农田的安全；第二，由于不建尾矿库，节省了土地资源；第三，大大减少了尾砂对环境的污染。
因此，采用全尾砂胶结充填其社会效益显著。
3.4远景采用全尾砂胶结充填可多回采矿柱矿量20万t以上，按目前矿山采矿能力6.5万t/年计，可延长矿山服务年限3年，因此可解决矿山职工3年的就业。
（附：研制人员名单）主要研制人员名单鉴定材料之三技术报告莱芜钢铁集团有限公司2005年8月技术报告1、采矿方法杜官庄矿床属于缓倾斜中厚矿体，矿体倾角10～35°，平均厚度10m，矿石致密坚实，稳固性较好。
矿体直接顶板为大理岩、灰岩，间接顶板为粘土质砂岩，其中大理岩、灰岩含水性很强，有补给，受季节影响较大。
矿体底板为闪长岩，花岗闪长岩，蚀变闪长岩。
蚀变闪长岩稳固性较差，其余稳固性较好。
采矿方法为房柱式空场法开采，矿块沿矿体走向垂直布置，阶段高30米，矿房设计宽度10米，连续矿柱设计宽度7米。
二期工程采用房柱嗣后充填采矿法，矿块沿矿体走向垂直布置，标准矿块沿矿体倾斜长70.89m，宽36m，厚5m，段高30m，倾角20°，矿块由3个矿房组成。
各12米宽，矿块两侧留连续矿柱，宽3米，中间留两排不连续间柱，面积3×4m2，柱间距7米，矿房净宽9米，矿房留有4米的顶柱。
2、充填工艺2.1 充填工艺选择的原则及目标充填工艺将移植和借鉴国内外成熟的全尾砂高浓度胶结充填技术，并结合杜官庄铁矿充填系统的服务时间短的特点，设计一套正规的充填系统，以满足井下充填的需要，实现矿柱的安全回采。
2.2 充填材料及料浆配比(1)充填骨料：全尾砂和河砂，并且要求河砂采用筛砂，粒度小于1mm。
(2)胶凝材料：425#普通硅酸盐水泥。
(3)水：矿山生产用水。
(4)根据强度要求调整灰砂比，灰砂比范围为1∶4～1∶12，充填料浆浓度通过材料试验确定。
2.3 全尾砂脱水选厂全尾砂脱水是全尾砂充填的关键技术之一，根据杜官庄铁矿的特点，设计了以下二种可选方案。
方案一：浓缩和过滤脱水方案方案二：卧式砂仓脱水方案选厂尾砂浆经泵送入长槽形砂仓，其砂仓长度一般为25～40m，仓宽3～5m，仓深2.5～3.5m，尾砂浆在砂池中靠自然沉降脱水；泄流水经泄水门排入水池再次澄清。
水池中的水由水泵送回选厂(或充填站)再利用，水池需定期清理。
这种脱水方案的优点是基建时间短，投资少，对工程地质要求也不严，其缺点是尾砂浓度控制不准确。
由于杜官庄铁矿充填系统的服务时间短，并要求充填系统基建时间紧，投资少，经综合比较拟定采用卧式砂仓脱水系统较适合。
2.4 充填制备站站址通过现场勘查，选择了两个站址方案。
第一方案：砂浆制备站建在矿体的地表。
该方案的特点是砂浆可自流至井下各采场，技术成熟。
但要征用农田，建设周期较长。
第二方案，砂浆制备站建在矿区内，不需征用土地，可利用现有副斜井作为充填井，建设周期短，但少数采场的充填倍线大，全尾砂高浓度充填料浆自流输送困难。
为了不征用土地，加快工程建设，确定采用第二方案。
2.5 充填能力充填能力按照满足每年6万m3的能力要求考虑，计算如下：(1)日平均充填量QrQ r =Qn/T=60000/330=182m3/d式中：Qr—日平均充填量，m3/d；Qn—年平均充填量，m3；T—矿山年工作日，天。
(2)日充填能力QcQ c =kQr式中：Qc—日充填能力，m3/d；K—充填作业的不均衡系数，取K＝2.0。
Qc=2.0×182＝364m3/d (3)日平均充填时间t=Qr /Qh=182/40=4.6h式中：t—日平均充填时间，h；Q h —平均充填能力，m3/h，取Qh＝40m3/h2.6 充填料浆制备2.6.1 充填料浆制备系统充填料浆制备系统是尾砂胶结充填矿山的重要环节，基于一些因素考虑，充填料浆制备的方案如下：方案一：装载机上料的充填料浆制备系统方案二：电耙上料的充填料浆制备系统方案三：电耙上料的充填料浆自流制备系统选厂全尾砂浆经泵输入卧式砂仓脱水。
充填时全尾砂由电耙上料，经螺旋输送机送入搅拌机。
河砂由装载机上料，经中间料仓、振动给料机、皮带输送机送入搅拌机。
水泥由水泥罐车运至制备站，经压气送入水泥仓；充填时，由双管螺旋给料机输送到搅拌机。
全尾砂、河砂、水泥、水经搅拌机搅拌；对于充填倍线在3.5之内的现有空区，采用全尾砂高浓度胶结料浆自流充填；对于充填倍线在4左右的二期工程采场，可适当降低充填料浆浓度，即降低3%，就可实现自流充填。
综合上述方案比较，拟选用方案三—电耙上料的充填料浆自流制备系统。
其工艺流程见图。
2.6.2 充填料浆制备工艺流程全尾砂胶结充填工艺流程有五条生产线，即尾砂供料线、河砂供料线、水泥供料线、供水线、砂浆制备及其输送线。
2.6.3 充填料计量与控制在选择杜官庄铁矿充填工艺时，以计量充填料各组分为主，即准确计量尾砂、河砂、水泥、水的瞬时流量，确保灰砂比和料浆浓度的准确性，不追求更高的自动化。
尾砂和水泥给料量通过调节螺旋输送机(喂料机)的转速，河砂给料量通过调节振动给料机电机频率，水量通过调节阀门即可。
所有给料量的大小均以人工控制。
2.6.4 关键设备(1)搅拌设备选用了全尾砂胶结充填专用搅拌设备之一的双轴搅拌机。
(2)给料设备水泥选用双管螺旋喂料机，该机的进料口尺寸较大，水泥仓中的水泥一般都能自流进入，水泥输送均匀连续，水泥用量可调。
尾砂采用螺旋输送机给料。
2.7 充填管路充填管采用超高分子量聚乙烯管材，管材为φ110×10，工作压力为1.5MPa，。
鉴定材料之四应用情况报告莱钢集团矿山建设有限公司2005年8月应用情况报告1全尾砂胶结充填技术的研究与发展本世纪60～70年代，随着对充填材料特性和以两相流理论为基础的输送机理的大量试验与研究工作的开展，促进了分级尾砂胶结充填技术在金属矿床地下开采中日益广泛地应用。
全尾砂充填料浆采用自流或泵送输送，由于料浆浓度高，在输送过程中不离析，呈似均质结构流体，故输送可靠，不易堵管；充填料浆在采场中不需脱水或者少量脱水，改善了井下作业环境；充填料不产生离析、分层现象，提高了充填体的质量，同时也为解决环境污染和生态破坏提供了有效途径。
由于全尾砂中细粒级含量较多，存在着尾砂的脱水、贮存，充填料浆的制备、输送等一系列复杂的技术问题。
经过十几年的大量试验研究，至今为止，全尾砂胶结充填技术已经形成理论和应用发展。
2杜官庄铁矿采场充填2. 1 充填挡墙杜官庄铁矿全尾砂的性质与济钢张马屯铁矿的全尾砂相似，因此确定采用充填采场广泛使用的红砖挡墙。
选择充填挡墙位置时，主要选择在岩石稳固的地方，挡墙承受压力最小的地方，用量最少的地方。
2. 2 采场充填方式杜官庄铁矿采用房柱式空场法开采，为了降低充填成本，减少水泥用量，确保矿柱的安全回采，设计采用以下两种充填方式：(1)矿房采用全尾砂或加河砂胶结充填。
，杜官庄铁矿全尾砂胶结充填设计的水泥用量平均为200kg/m3，其中采场下部水泥用量为230kg/m3,采场中部水泥用量为200kg/m3，采场上部水泥用量为170kg/m3。