井下高浓度尾砂胶结充填站的设计与

2.1 井下高浓度尾砂胶结充填系统方案
利用原有充填系统实现尾砂的分级、储备及井下浅部大倍线的尾砂输 送（低浓度，大流量）。
利用井下充填系统制备和自流输送高浓度的尾砂浆，实现矿山深部开
采的高浓度尾砂胶结充填。
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2.3 充填系统方案比选
其他可选方案： 方案一：膏体泵压充填系统 方案三：地面制备站的高浓度尾砂胶结自流充填系统
0.0 0.1 1.0 10.0
粒度 (um)
材料名称 全尾砂 分级尾砂
密度（g/cm3） 2.68 2.63
容重（g/cm3） 1.5 1.42
分级尾砂
孔隙率（％） 44.00 45.90
100
80
粒度累计 (%)
分级尾砂
60
40
全尾砂
20
0
100.0 1000.0 10000.0
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方案三：地面制备站的高浓度尾砂胶结自流充填系统
矿山选矿厂及 现有地面充填 站位于北部，
285t/325m3
标 高 分 别 为
1954 和 1983m
水平；本站址 位于南部回风
井附近，标高
1900m 水 平 ， 分别位于山的
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北部及南部。
专业第 张共 张
图 名
方案3:地表高浓度尾砂自流 充填系统流程图
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1.4 原有充填系统的主要问题
中段序号 进出口高差 m 1 2 3 20 40 60 充填倍线 225 13.9 8.3 6.4
低浓度（55%~62%） 大管径（8吋）
4
5 6 7 8
80
100 120 140 160
5.5
4.9 4.5 4.3 4.1
大流量（150~200m3/h）
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1.2 原有充填系统
选厂尾砂泵送到结合池，经尾矿再选后，进入立式充填池进行自然分级脱水，溢 流自流进入尾矿库，沉砂采用高压水从砂仓底部造浆，经DN200mm衬胶管沿 1954m平硐进入井下用于充填采空区。 北京矿冶研究总院
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1.3 充填物料基本性质
全尾砂粒径较细，－27μm占 40%，d50= 42μm；经地表 砂池分级之后的分级尾砂粒 径 相 对 较 粗 ， － 27μm 只 占 7%，d50= 176μm。说明地 表砂池达到了自然分级的目 的。
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方案一：膏体泵压充填系统
位于选厂尾砂
出料口，即原 沉砂池场。选
厂 尾 砂 泵 入
285t/325m3
1995m 现 有 充 填搅拌站，尾 砂再选、自然 分级后，底流 尾砂自流，由 仓顶进入立式
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专业第
张共
张
砂仓。
方案1:地表膏体泵压充填 系统流程图
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螺旋给料 水泥浆制备 水泥浆泵送
水泥浆流量18~20m3/h
水泥浆浓度50~60%
井下充填站
水泥浆制备精确性是实现配比调节的关键：给料的精确计量及自动控制
水泥浆输送管线清洗：常规清洗的同时，定期采用尾砂浆冲洗，清理管道水泥粘层
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2.6 井下高浓度尾砂浆制备系统
水 泥 浆
充填
浅部开采留间柱，非胶 结充填
深部开采不留间柱，部
分胶结充填 充填质量不能满足深部
采矿的要求
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2、井下高浓度尾砂充填系统的设计
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2.1 井下高浓度尾砂胶结充填系统方案
350t/325m3
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3、应用效果
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3.1 应用效果
总投资约300万元，充填成本15~20元/t原矿，充填浓度
70%。经过调试完善，系统运营稳定，达到了设计要求。
生产过程
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4 总结
实现浅部大倍线低浓度尾砂输送供料，深部高浓度尾砂胶结充填。
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2.3 充填系统方案比选
序号
缩系统、上部充填管路系统等。
2.充填站址为原选厂充填站址，不用征地，可共用选厂公用设施； 充填站集中配置，管理集中； 方 案 一 井下作业环境； 4.充填体不离析，强度高，充填质量好，有利于安全回采和改善采矿方法贫 化损失等技术经济指标； 5.充填体水泥用量少，胶结充填成本低； 6.充填站建于地表，充填材料运输方便，工人作业环境好； 7.泵压输送可减少充填堵管威胁； 1.充填系统充分利用矿山现有充填系统，包括尾砂回收利用、自然分级、浓 1.水泥制浆站与井下搅拌站分别建于地面和井下，上下沟通困难， 缩系统、上部充填管路系统等。 方 案 2.充填站可用于1780m以下深部采空区非胶结和胶结尾砂充填； 充填料浆自流输送，充填成本低； 不便集中管理； 2.水泥制浆站需需单独铺设一条水泥制浆管路； 3.建设井下搅拌站要求掘进大断面井下硐室、巷道，不仅增加了
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2.7 工艺流程控制
第二班充填时，同时启动地表现有充填站和井下充填站，地表现有充填站 底流沿上部充填管路系统自1825m水平流入井下充填站立式砂仓，同时立 式砂仓仓底采用高压水气联合流态化造浆，制备高浓度尾砂进行连续充填。 由于仓顶流量、尾砂量远大于仓底流量、尾砂量，充填3～3.5h后，仓顶 开始溢流，仓内沉降尾砂面上升，至该班充填结束时，仓内沉降尾砂面约 距溢流面6m，可确保溢流所含固量较低，对井下污染较小。
方
2.充填站集中配置，管理集中； 浓缩系统。
案
三
3.充填系统充分利用了矿山现有充填系统，包括尾砂回收利用、自然分级、 3.充填运营费用高，仅适用于胶结充填；
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2.4 充填系统设计
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2.4 充填系统设计
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2.5 水泥浆制备系统
进料扰动控制，延长沉降路径
区域流态化造浆
溢 流 水 井下水仓 北京矿冶研究总院 活化造浆
井下采场充填
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2.7 工艺流程控制
由于井下搅拌站为二班充填，地面现有充填站为一班充填，因此首先启动 井下搅拌站将仓内尾砂进行高浓度尾砂充填。经过长时间静置沉降，立式 砂仓内贮存的高浓度尾砂浆采用高压水气联合流态化造浆，由仓底连续稳 定流出，自流至6#斜井井口，进入深部充填管路系统进行高浓度尾砂自流 采空区充填；胶结充填时立式砂仓制备的高浓度尾砂浆进入搅拌桶，与地 表水泥制浆站泵压输送来的水泥浆，至搅拌桶搅拌，混合均匀，然后再沿 深部充填管路系统进行自流胶结充填。至仓内尾砂浆接近仓底预定高度时， 即停止充填，该班完成日充填量的一半。
优点
设备投资大；
缺点
1.充填系统充分利用矿山现有充填系统，包括尾砂回收利用、自然分级、浓 1.泵体充填站的工业充填泵、备品备件等需从国外进口， 2.充填运营费用高，仅适用于胶结充填； 3.充填技术管理要求高；
3.充填料浆浓度高，采场脱水少，甚至不脱水，井下额外的排水少，不污染 4.充填管道压力高；
二
井下掘进工程量，而且其安全受当地的矿岩稳固性影响较大。
4.井下搅拌站作业环境差； 1.充填站可用于1500m以下深部采空区非胶结和胶结尾砂充填 充填站建于地表，充填材料运输方便，工人作业环境好； 1.充填系统很难利用上部充填管路系统，必须开辟新路径，铺设 新的充填管路； 2.地表尾砂要求转运，工艺环节多，导致充填成本增加；
利用井下充填站，可有效扩大井下充填范围，调节井下充填能力。 深井充填时可调节充填管道压力，减小管道磨损。 可通过进料量控制、沉降路径调节与放砂合理匹配，实现连续充填。 利用天井作为砂仓，投资小；自流输送，运营成本低。
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谢谢大家！
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井下高浓度尾砂胶结充填站的
设计与实践
杨小聪 所长
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2013年5月
提纲 矿山的基本情况及其充填问题 井下高浓度尾砂充填系统的设计 应用效果
总 结
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1、矿山的基本情况及其充填问题
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1.1 矿山基本情况
矿体似飘带状，走向 短 （ 170~200m ） ， 倾 向 长 ， 延 伸 约 4000m。 浅部矿体倾角较缓， 在 22° ～ 35° 之 间 ， 深部矿体变陡，约 采用斜井开拓，生产能力约100万t/a。 主要采用分段空场嗣后充填采矿法开采。 进入深部开采阶段 60°。