中国充填采矿技术概况

1、中国充填采矿技术概述中国充填采矿技术概述 中国充填采矿技术发展背景中国充填采矿技术发展背景 n地下金属矿山数量多达地下金属矿山数量多达1 1万多座万多座 n众多矿床的开采条件复杂多变众多矿床的开采条件复杂多变 n“三下三下”矿床和城镇附近的矿床多矿床和城镇附近的矿床多 n政府对环境保护的要求越来越高政府对环境保护的要求越来越高 n充填采矿技术的需求大、发展快充填采矿技术的需求大、发展快 四个发展阶段四个发展阶段 n5050年代以前，废石干式充填为主年代以前，废石干式充填为主 n6060年代开始采用水砂充填年代开始采用水砂充填 n7070年代发展细砂胶结充填技术年代发展细砂胶结充填技术 n809

2、08090年代高浓度全尾矿、膏体和废石年代高浓度全尾矿、膏体和废石 胶结充填等新技术胶结充填等新技术 充填技术的主要新成就充填技术的主要新成就 n充填新材料充填新材料 n充填新工艺充填新工艺 n充填体力学充填体力学 赤泥胶结充填材料赤泥胶结充填材料 n利用赤泥的潜在活利用赤泥的潜在活 性，通过添加激活性，通过添加激活 剂开发出来的一种剂开发出来的一种 胶结料胶结料 一、充填新材料一、充填新材料 赤泥胶结充填料特性赤泥胶结充填料特性 n保水性能好，赤泥全尾砂料浆的不脱水浓保水性能好，赤泥全尾砂料浆的不脱水浓 度仅为度仅为58，并且能保证料浆的稳定性，并且能保证料浆的稳定性 n胶结性能优良，与全尾

3、矿配合后，试块的胶结性能优良，与全尾矿配合后，试块的 单轴抗压强度是水泥的单轴抗压强度是水泥的2倍以上倍以上 一、充填新材料一、充填新材料 赤泥胶结充填料赤泥胶结充填料 特性特性 n破坏后愈合能力强，破坏后愈合能力强， 充填体产生微裂破充填体产生微裂破 坏后，能自行愈合坏后，能自行愈合 而重新获得强度而重新获得强度 一、充填新材料一、充填新材料 高水固化胶结充填料高水固化胶结充填料 n由高铝水泥、石灰、石膏、速凝剂、解凝由高铝水泥、石灰、石膏、速凝剂、解凝 剂、悬浮剂等料份组成的胶结新材料剂、悬浮剂等料份组成的胶结新材料 n高水固化材料具有固水能力强、单浆悬浮高水固化材料具有固水能力强、单浆悬

4、浮 性好、流动性好、凝固速度快等特点，可性好、流动性好、凝固速度快等特点，可 以将高比例的水迅速凝固成具有一定承载以将高比例的水迅速凝固成具有一定承载 能力的固体能力的固体 一、充填新材料一、充填新材料 矿渣胶结充填材料矿渣胶结充填材料 n其中的铁渣胶结剂是利用铁渣中的硅酸钙和其中的铁渣胶结剂是利用铁渣中的硅酸钙和 铝酸钙等组分，添加活性激化剂加工而成的铝酸钙等组分，添加活性激化剂加工而成的 可以完全取代水泥矿用胶结材料可以完全取代水泥矿用胶结材料 n其胶结效果优于水泥胶结剂，按其胶结效果优于水泥胶结剂，按1:8与全尾与全尾 矿配合的试块单轴抗压强度可达矿配合的试块单轴抗压强度可达2MPa以上

5、以上 n生产成本仅为水泥成本的生产成本仅为水泥成本的4060 一、充填新材料一、充填新材料 高浓度全尾矿胶结充填高浓度全尾矿胶结充填 n自自80年代以来开展新工艺研究，目前通过年代以来开展新工艺研究，目前通过 活化搅拌技术，制备成活化搅拌技术，制备成 75%左右的重量左右的重量 浓度充填料浆，以自流输送为主。浓度充填料浆，以自流输送为主。 二、充填新工艺二、充填新工艺 井下增压输送新工艺井下增压输送新工艺 n针对高浓度充填开展井针对高浓度充填开展井 下增压输送新工艺的研下增压输送新工艺的研 究，将输送倍线提高一究，将输送倍线提高一 倍以上倍以上 n增压装置利用充填料自增压装置利用充填料自 然压

6、头取消了容易磨损然压头取消了容易磨损 的分配阀的分配阀 二、充填新工艺二、充填新工艺 废石胶结充填废石胶结充填 n90年代相继开发的新工年代相继开发的新工 艺艺 n废石水泥浆胶结充填方废石水泥浆胶结充填方 式采用自然级配废石料式采用自然级配废石料 作为充填集料，废石作为充填集料，废石+ 水泥浆分流输送到井下，水泥浆分流输送到井下， 通过水泥浆自淋混合废通过水泥浆自淋混合废 石料，无轨设备运输充石料，无轨设备运输充 填料充入采空区填料充入采空区 二、充填新工艺二、充填新工艺 n废石砂浆胶结充填废石砂浆胶结充填 方式方式废石粒径一废石粒径一 般小于般小于300mm。废。废 石与砂浆分流输送石与砂浆

7、分流输送 到井下后，同时下到井下后，同时下 放到采场形成胶结放到采场形成胶结 充填体充填体 二、充填新工艺二、充填新工艺 膏体泵送胶结充填膏体泵送胶结充填 n90代膏体充填技术代膏体充填技术 n膏体充填料主要有膏体充填料主要有 粗物料粗物料+细物料细物料+超细料超细料 细物料细物料+超细物料超细物料 n输送泵：德国泵输送泵：德国泵 沈阳泵沈阳泵+云南泵（小规模）云南泵（小规模） 二、充填新工艺二、充填新工艺 充填体作用机理充填体作用机理 n针对充填体改善矿柱受载状态，提高地下结针对充填体改善矿柱受载状态，提高地下结 构抵抗动载荷能力和控制岩爆发生等方面开构抵抗动载荷能力和控制岩爆发生等方面开

8、展了大量研究，提出了应力吸收与转移等充展了大量研究，提出了应力吸收与转移等充 填体作用原理填体作用原理 胶结充填体强度的确定方法胶结充填体强度的确定方法 充填体与围岩体的相互作用及监测技术充填体与围岩体的相互作用及监测技术 三、充填体力学三、充填体力学 充填技术应用充填技术应用 中国矿山充填工艺门类齐全，代表性矿山在中国矿山充填工艺门类齐全，代表性矿山在 机械化装备水平和充填效率方面与他国同步机械化装备水平和充填效率方面与他国同步 发展，如金川、凡口、铜绿山矿和安庆铜矿发展，如金川、凡口、铜绿山矿和安庆铜矿 n分级尾矿充填分级尾矿充填 高浓度全尾矿胶结充填高浓度全尾矿胶结充填 n废石胶结充填废

9、石胶结充填 膏体泵送胶结充填膏体泵送胶结充填 n磨砂胶结充填磨砂胶结充填 赤泥胶结充填赤泥胶结充填 n天然砂胶结充填天然砂胶结充填 干式充填干式充填 n高水固化胶结充填高水固化胶结充填 n分级尾矿充填是中国矿山应用最为广分级尾矿充填是中国矿山应用最为广 泛的充填工艺，约在泛的充填工艺，约在60余座矿山得到余座矿山得到 应用，其输送浓度为应用，其输送浓度为6570左右左右 充填技术应用充填技术应用 分级尾砂充填分级尾砂充填 n自自9090年代初在凡口矿年代初在凡口矿 建成第一个全尾矿胶建成第一个全尾矿胶 结充填系统后，先后结充填系统后，先后 在张马屯矿、铜绿山在张马屯矿、铜绿山 矿、武山铜矿、湘

10、西矿、武山铜矿、湘西 金矿和南京铅锌矿等金矿和南京铅锌矿等 应用应用 n尾矿利用率尾矿利用率8585以上，以上， 其中南京铅锌矿计划其中南京铅锌矿计划 将全部尾矿充入井下，将全部尾矿充入井下， 地表不建尾矿库地表不建尾矿库 充填技术应用充填技术应用 全尾矿胶结充填全尾矿胶结充填 n废石胶结充填矿山有丰山废石胶结充填矿山有丰山 铜矿、铜坑锡矿、吉林镍铜矿、铜坑锡矿、吉林镍 矿和新桥硫铁矿等矿和新桥硫铁矿等 n局部应用矿山有金川二矿、局部应用矿山有金川二矿、 凡口矿和金山金矿等等，凡口矿和金山金矿等等， 主要利用井下掘进废石主要利用井下掘进废石 充填技术应用充填技术应用 块石胶结充填块石胶结充填

11、n1994年和年和2000年先年先 后在金川二矿和铜绿山后在金川二矿和铜绿山 铜矿建成了膏体泵送充铜矿建成了膏体泵送充 填系统，均采用德国泵填系统，均采用德国泵 n山东湖田铝土矿采用中山东湖田铝土矿采用中 国沈阳泵建成了赤泥膏国沈阳泵建成了赤泥膏 体泵送充填系统体泵送充填系统 充填技术应用充填技术应用 膏体泵送胶结充填膏体泵送胶结充填 磨砂胶结充填磨砂胶结充填 n已逐步减少，目前成规模应用的矿山主要有金川已逐步减少，目前成规模应用的矿山主要有金川 镍矿、武山铜矿和建德铜矿镍矿、武山铜矿和建德铜矿 赤泥胶结充填赤泥胶结充填 n于于20世纪世纪90年代在山东湖田铝土矿应用成功，并年代在山东湖田铝土

12、矿应用成功，并 在山东莱芜铁矿开展了赤泥全尾矿胶结充填试验在山东莱芜铁矿开展了赤泥全尾矿胶结充填试验 高水固化胶结充填高水固化胶结充填 n成规模应用的矿山主要有鸡冠嘴金矿和焦家金矿。成规模应用的矿山主要有鸡冠嘴金矿和焦家金矿。 其他如凤凰山铜矿、小铁山铅锌矿和武山铜矿等其他如凤凰山铜矿、小铁山铅锌矿和武山铜矿等 在特殊条件下应用或用于充填接顶在特殊条件下应用或用于充填接顶 充填技术应用充填技术应用 其他充填工艺其他充填工艺 矿山充填新观念矿山充填新观念 n矿山充填已成为高效率、大规模开采工艺矿山充填已成为高效率、大规模开采工艺 的技术支撑条件之一，如金川二矿和冬瓜的技术支撑条件之一，如金川二矿

13、和冬瓜 山铜矿均是年产山铜矿均是年产300万万t以上的矿山以上的矿山 n矿山充填已逐步被铁矿开采所接受，如继矿山充填已逐步被铁矿开采所接受，如继 张马屯铁矿后，年产张马屯铁矿后，年产200万万t的姑山铁矿正的姑山铁矿正 计划采用充填采矿计划采用充填采矿 矿山充填新观念矿山充填新观念 n近年来在中国采矿界提近年来在中国采矿界提 出了按照工业生态学思出了按照工业生态学思 想发展矿山充填新观念想发展矿山充填新观念 n突破了矿山充填仅限于突破了矿山充填仅限于 采矿工艺和空区处理的采矿工艺和空区处理的 局限性，将矿山充填定局限性，将矿山充填定 位在减少矿山固体废料位在减少矿山固体废料 的排放，保护地表不受的排放，保护地表不受 破坏和充分回采矿产资破坏和充分回采矿产资 源的可持续发展目标上源的可持续发展目标上 中国充填技术发展趋势中国充填技术发展趋势 n随着可持续发展理念、无废采矿理念和工业生随着可持续发展理念、无废采矿理念和工业生 态学的矿山充填理念在中国的不断深入，将会态学的矿山充填理念在中国的不断深入，将会 进一步促进中国充填技术的发展和推广应用进一步促进中国充填技术的发展和推广应用 n高浓度充填技术和膏体充填技术，由于可以提