充填开采成套技术与装备案例介绍

充填开采成套技术与装备案例介绍第一页，共75页。LeapUnlimited

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一、存在问题二、尾矿处理新技术三、充填开采成套装备四、试验研究五、项目案例六、“保姆式”服务第二页，共75页。LeapUnlimited

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一、存在问题第三页，共75页。

1、溃坝事故频发尾矿库名称发生时间发生地点事故损失云南武定德昌钛矿厂尾矿库2001.7.10云南省武定县7人死亡陕西镇安黄金矿业尾矿库2006.4.30陕西省商洛市17人死亡辽宁海城鼎洋矿业有限公司选矿厂5号尾矿库2007.11.25辽宁省海城市15人死亡，2人失踪，38人受伤山西襄汾新塔矿业公司尾矿库2008.9.8山西省襄汾县276人死亡广东信宜紫金矿业银岩锡矿尾矿库2010.9.21广东信宜18人死亡，17人受伤，直接经济损失4.6亿元

据不完全统计：2003年～2012年我国尾矿库事故发生30余起，造成大量的人员伤亡和财产损失。全国各类尾矿库共约12000余座，近40%的尾矿库为非正常库，如同悬在人们头顶的“堰塞湖”，溃决的风险极大。存在问题第四页，共75页。LeapUnlimited

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矿床开采产生地下采空区，引起地下应力不均，当在控制范围内时，其生产过程是安全的。但是，一旦过程失去控制，就容易发生冒顶、突水、地表塌陷、泥石流、大规模地压活动等安全事故。2、矿床开采安全隐患第五页，共75页。LeapUnlimited

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3、矿区周边生态环境破坏据不完全统计，金属矿山固体废弃物总量超过250亿t，年产总量8亿t，占全部工业固体废弃物的85%。固废占用全国2万km2的土地，以每年200-300km2速度增加，间接污染土地面积67万km2；全国共有12655座尾矿库，每年新增尾矿约4亿t尾矿库废水矿山排土场废石第六页，共75页。LeapUnlimited

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4、贫矿比例高，资源利用率低铁矿、有色及黄金矿山低品位矿、贫矿比例高，但金属回采率较低、资源利用率低、开采浪费严重；废石、尾矿中含有的大量金属无法被利用我国部分矿种贫矿比例我国部分矿产资源利用率第七页，共75页。

矿山问题的存在以及环保要求的日益提高，迫使金属矿山企业在矿山开采时寻找新的开采方式。趋势：建设生态绿色环保矿山发展全尾砂高浓度胶结充填开采技术LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第八页，共75页。LeapUnlimited

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二、尾矿处理新技术第九页，共75页。LeapUnlimited

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尾矿传统处理方式是：

建设常规地表堆存--尾矿库排放浓度低于30%消耗大量的水其技术特点是：1、尾矿选厂初步浓缩—输送—尾矿库堆存2、尾矿浓度低（20-40%）、输送矿浆量大排放浓度第十页，共75页。LeapUnlimited

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传统尾矿库处理方式存在的问题一、占地面积大；

二、

污染环境；三、安全隐患；四、回水利用率低、资源浪费。第十一页，共75页。LeapUnlimited

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可泵送不可泵送膏体尾矿浓缩尾矿尾矿浆湿滤饼干滤饼

水资源消耗大渗流状况取决于库型需要建坝运行费用低环境影响大

水资源消耗小无渗流建坝费用低运行费用高

建坝费用低运行费用低环境影响小渗流量小传统湿排膏体排放干堆尾矿处理方式尾矿堆存方式分类第十二页，共75页。LeapUnlimited

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全尾砂膏体排放技术难点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，目前国内外常用的制浆方式有：1、尾砂浆体中添加其它干料；2、采用旋流器、离心设备或其它过滤设备对尾砂分级脱水；3、采用浓密机等直接将尾砂浓缩脱水等。尾砂脱水高浓度浆体远距离输送远距离充填，可提高充填采矿效率和降低充填成本。目前用于增加高浓度浆体输送距离的方式有：1、降低料浆浓度，提高充填倍线。2、使用充填工业泵加压输送。第十三页，共75页。LeapUnlimited

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全尾砂膏体干堆工艺流程全尾砂膏体干堆图第十四页，共75页。LeapUnlimited

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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、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。膏体的三个技术条件第十五页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来膏体充填的特点

①尾砂膏体充填的料浆质量浓度一般在70%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；

第十六页，共75页。LeapUnlimited

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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。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。第十七页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来固废利用率高：利用率达50~100%，减少地表排放不泌水：浓度高，重金属离子和细颗粒水泥不迁移井下充填尾矿、炉渣、废石井下基本不泌水膏体技术优势一——环保第十八页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来膏体技术优势二——安全两高浓度高，沉缩率低，接顶率高，减小应力集中充填体强度高，有效控制顶板围岩传统不接顶1m充填接顶无应力集中不接顶应力集中范围大第十九页，共75页。LeapUnlimited

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坝高小：减少筑坝投入升速小；减小维护成本面积小：大大降低征地费用地表处置水泥少：相同强度下减小水泥用量贫损少：优化采矿工艺，应对泥化围岩排水少：减小水泥流失，减少排水清淤泥井下充填膏体技术优势三——经济第二十页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来膏体技术优势三——经济达到相同充填体强度，膏体水泥用量可减小20-50%相同的水泥用量下，膏体强度提高50%-200%A矿普通胶结充填膏体的灰砂比降低1倍，强度增加1倍。相同水泥耗量下，浓度提高4%，强度显著提高。a.水泥用量少第二十一页，共75页。LeapUnlimited

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改善工程地质条件，使得原本无法开采的矿体变为可能膏体充填体强度高，有利于改善贫损指标水砂充填，单沿脉（4m×5m）+多小穿脉(3×3)回采，回收率44%。膏体充填后，多沿脉回采，预期85%。12m某铜矿西矿体原方案：新方案：b.贫损指标少第二十二页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来不脱水，可大幅提高井下矿岩的稳定性，降低支护成本对于矿岩“遇水泥化”的矿山，基本是“唯一选择”云南铜矿案例国内某铜矿矿岩遇水泥化国外某沉积型铜矿遇水泥化c.工程及维护费用少第二十三页，共75页。LeapUnlimited

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膏体的“性价比”最高环保安全经济膏体技术优势第二十四页，共75页。LeapUnlimited

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三、充填开采成套装备第二十五页，共75页。高浓度胶结泵送充填系统工艺流程示意图LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第二十六页，共75页。LeapUnlimited

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第二十七页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来膏体浓密机—尾矿浓缩主要设备将低浓度尾矿料浆经过膏体浓密机的浓缩沉降，获得满足高浓度充填要求的高浓度尾矿料浆，同时溢流液回收再利用。第二十八页，共75页。

直径决定着处理能力停留时间决定底流浓度泥层高度决定耙架能耗深锥须具有一定的贮存功能浓密时间-泥层高度充分压实区压实区

沉降区泥层扩散区澄清区底流入料驱动装置耙架LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第二十九页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来膏体浓密机设备特点：1、中心传动式；2、液压驱动；3、设备可靠性高，维护简便；4、单位面积处理量达到国际领先水平；5、同等参数情况下，达到更高底流浓度，用于充填开采；6、溢流水含固率低，使工业用水得到最大限度的回收利用，可用于选矿或充填，降低整体用水量，减少生产成本。第三十页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来膏体浓密机核心技术第三十一页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来给料筒入料动态模拟第三十二页，共75页。LeapUnlimited

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给料筒技术特点：1）料浆是切向进入，矿浆的涡流能够被垂直的挡板所抵消；

2）给料筒底部为闭式设计，与底部开口的给料筒相比，絮凝剂喷射更加有效；

3）由于均匀的混合和有足够的停留时间，可获得良好的絮凝效果4）使矿浆在浓密池中的分配更均匀；

5）使矿浆短路现象最小化；

6）采用了定向的稀释装置，给入的矿浆被更好的稀释；

7）分矿锥改善矿浆的脱水过程、溢流澄清度和最终的底流浓度；

8）通过矿浆稀释装置来有效的使用絮凝剂，从而实现更高的单位时间、单位面积处理量。第三十三页，共75页。LeapUnlimited

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第三十四页，共75页。LeapUnlimited

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我们使用计算机流体动力学模拟料浆沉降过程。优化料浆停留时间、矿浆和絮凝剂混合效果，以进一步提高设备性能。第三十五页，共75页。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来充填工业泵—充填泵送主要设备

该系列产品广泛应用于金属矿山与非金属矿的尾矿充填开采、煤矿充填开采、冶金石化行业污水处理和固废弃物处理等领域，为成分复杂的高含固、粘稠物料提供安全可靠的远距离输送系统。充填工业泵实物照片泵送部分动力部分第三十六页，共75页。LeapUnlimited

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充填泵技术特点：1）高压力，大排量，大功率，高可靠性；2）采用全液压控制开式液压系统，主系统纯液压控制，无电液转换环节，可靠性极高；

3）采用双泵组合流液压系统，两组动力单元完全一样，并行工作，彼此独立，互为备用，进一步提高了可靠性与通用性。

4）电控阀配有独特的手动应急操作装置；

5）变量节能技术，液压系统采用多项变量技术，电比例恒功率控制，功率强大却能按需要输出，高效节能。

6）泵送机构工作平稳，冲击小，泵送频率低；

7）采用大嘴S阀，大嘴S阀放大了阀体内部通径，吸入面积增加，吸入效率提高，高粘稠的物料变得易泵送。

8）眼镜板、S管及物料活塞等易损件耐磨度高，使用寿命长；第三十七页，共75页。LeapUnlimited

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9）具有监控、保护功能，电脑中央集成控制；

10）液压动力元件及控制元件均为BOSCHREXROTH(博世力士乐)、PARKER（派克）以及EATONVICKERS（伊顿威格士）等世界著名公司纯正产品；

11）进口德国过滤器、蓄能器以及传感器；

12）采用德国著名品牌AKG公司风冷器；

13）采用进口液压胶管和接头以及密封件；

14）进口美国LINCOLN（林肯）公司中央自动润滑系统；

15）采用著名品牌电气元器件；

16）独特的回油过滤与冷却装置；（飞翼专利）

17）独特的主油路控制阀；（飞翼专利）

18）独特的液压系统无电热器加热装置。（飞翼专利）第三十八页，共75页。LeapUnlimited

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动力泵站两组动力单元完全一样，互为备用，两台动力既可同时工作，也可单台动力工作；进一步提高了可靠性与通用性；平台式。第三十九页，共75页。LeapUnlimited

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在每一主换向阀回油油路中并联2个过滤器和1个风冷器，共两组，彼此独立工作。油温低时，以过滤为主；油温高时，以冷却为主，自动调节。无需另外增加大量的辅助油源做冷却之需。专利回油过滤与冷却装置第四十页，共75页。LeapUnlimited

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采用独特的大通径滑阀及并联同步控制液压技术，成功解决了特大流量液压系统换向难题，属国内首创。专利主控阀第四十一页，共75页。LeapUnlimited

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液压换向阀根据充填需要，在两套管路之间快速切换。实现充填开采和尾砂膏体排放工艺之间的快速切换。用于两泵（一用一备）充填方案管路快速切换阀，一台泵发生故障，能在极短时间内切换至另一套泵送管路，不影响充填。第四十二页，共75页。LeapUnlimited

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1#支路2#支路干路换向阀液压换向阀演示1第四十三页，共75页。LeapUnlimited

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1#尾矿库膏体堆存2#充填干路换向阀换向阀液压换向阀演示2第四十四页，共75页。LeapUnlimited

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液压截止阀专门设计用于控制料浆通断的液压截止阀，可根据充填需要，设置在充填工业泵出口管路，可快速实现管路通断控制，防料浆回流，且密封性好、清洗球通过性好。第四十五页，共75页。LeapUnlimited

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液压换向阀在高浓度料浆输送和处置成套装备中用于管道切换，可实现管路的双向换向；

液压液压截止阀在高浓度料浆输送和处置成套装备中用于管道通断控制；

液压阀体采用电磁阀控制，设有位置传感器，到位后由液压锁锁止，可进入自动控制系统集中控制。配套液压站原理简单，工作性能可靠，动作响应快，操作、维护方便简单。第四十六页，共75页。LeapUnlimited

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1、管道压力测定：实时监测管道压力，及时发现堵管位置。

2、自动控制：整套系统包括充填站、充填泵、阀组和沿线压力检测系统实现自动控制技术，降低因人为失误操作产生堵管的可能性。

3、满管输送：管路系统拥有立管排气等专利技术，保证管路充满料浆实现满管输送，减少堵管机率及充填料离析。

4、管路的选型和布置：考虑料浆特性和流速计算得出合理管路材质和管径。堵管的预防及处理技术第四十七页，共75页。LeapUnlimited

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ABC管道第Ⅰ部分管道第Ⅱ部分管道第Ⅲ部分管道第Ⅳ部分第一压力点第二压力点第三压力点充填区充填泵管道压力测定第四十八页，共75页。LeapUnlimited

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采用PLC集成控制系统，系统集中控制和检测，自动控制，便于管理，含专有的系统控制程序和监控软件；功能包括破碎筛分、计量搅拌、泵送、充填等设备的控制，搅拌、投料、放料、泵送实现互锁与半自锁；全电子计量，配比精度控制准确；系统可实现手动、自动以及就地、远程等多种控制方式可根据实际情况预留扩展接口，与其他系统进行通讯、完成数据交换和控制功能。系统故障报警提示，便于维护修理；投料、搅拌、放料等流程连锁控制，各流程先后到位后才能运行下一流程。自动控制系统第四十九页，共75页。LeapUnlimited

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立管排气设计在井口处，与立管连接的弯管管体上安装一排气阀，当泵送开始时把阀打开，合理的把管道的气体排出，等到立管内水充满时关闭阀，加之孔底的节流阀配合，实现物料的满管输送，保证充填料不会因为向下输送而发生离析，有效避免发生堵管事故。满管输送阀安装凸台排气阀弯管焊接筋板进料口立管井第五十页，共75页。LeapUnlimited

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锚杆巷道壁立管末端弯管连接设计第五十一页，共75页。LeapUnlimited

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管路的选型和布置管路选型综合考虑料浆的特性，如对管路的腐蚀、磨损等因素，计算得出合理的管路材质、管径和壁厚。管路布置根据矿方巷道实际情况，利用我们充填应用实践经验，充分考虑料浆的流速、和易性、泵送性和凝固时间等因素，结合料浆输送距离，确定合理的管路布置方式。第五十二页，共75页。LeapUnlimited

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四、试验研究第五十三页，共75页。

充填材料的配比关系到充填体强度及充填成本，是矿山充填的基础和关键环节，我们建有专门的充填实验室，针对不同矿山的充填材料进行配比实验，为矿山充填获得最佳的材料配比。飞翼公司材料配比小样试验LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第五十四页，共75页。

HGBS150泵送功率曲线图飞翼公司环管试验场LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来搅拌及泵送系统模拟高差管路模拟弯管管路长距离管路压力监测点第五十五页，共75页。

飞翼公司浓缩沉降试验LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第五十六页，共75页。

飞翼公司浓密半工业性试验LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第五十七页，共75页。

溢流水底流存料＜200ppm，无跑浑现象，可直接回选厂使用。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第五十八页，共75页。

溢流水底流存料68%~78%可调，通过浓密机控制系统，控制处理速度，实现高浓度底流均匀出料。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第五十九页，共75页。

溢流水底流存料浓密机停止耙架转动和出料24h，持续进料后，泥层高度最终达8.442m，底流浓度78%，经剪切循环后正常排放至尾矿库。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十页，共75页。LeapUnlimited

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五、应用案例第六十一页，共75页。

案例一：中国五矿闪星锑业膏体充填系统（重金属治理典型案例）采用飞翼公司HGBS80.21.220S型充填泵进行充填，锡矿山南矿和北矿各建一个充填站，每站使用一台充填泵，充填方量50m3/h，输送68%～76%浓度尾矿料浆（锑尾矿、水泥、粉煤灰），输送距离1600米左右，解决了重金属对地下水资源污染等问题。闪星锑业应用膏体泵送充填采矿工艺后，残矿回收率达到60%以上。

锡矿山二期工程：北矿选矿厂日处理原矿320吨。尾矿矿浆浓度约12-15%。尾砂经膏体浓密机浓密脱水后，底流浓度达到70%，然后进行井下充填或干堆处理。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十二页，共75页。

案例二：云铜羊拉铜矿高原地区全尾砂胶结膏体充填

（高原地区矿山治理典型案例）为实现高原地区全尾砂胶结膏体充填，云铜集团选用了飞翼公司HGBS150.15.500型充填泵进行充填，该矿地处海拔3500米的高原地区，位于金沙江的源头，为确保设备在高原地区的正常使用，飞翼公司按照高海拔地区的标准对电气系统、液压系统、管路系统进行升级改进。采取膏体胶结充填系统后，充填料浆浓度由50%提高到75%，解决了在开采过程中产生的采空区塌陷和尾砂污染金沙江水质等问题。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十三页，共75页。

案例三：大冶有色新疆萨热克铜矿膏体充填系统（高浓度料浆快速切换充填至采空区或尾矿库典型案例）

大冶有色新疆萨热克铜矿地面建站输送铜尾矿高浓度料浆或铜尾砂与水泥的高浓度混合料浆；用于坑内采空区的充填或将高浓度铜尾矿送至尾矿库。采用飞翼公司料浆泵送关键设备—充填工业泵；快速液压换向阀；堵管的预防及处理；尾砂浓缩贮存装置等关键设备及专利技术。通过尾砂浓缩贮存装置将从选厂输送过来的尾砂浓缩至系统所需浓度（充填时≥70%，排放到尾矿坝时60-65%）。并通过液压换向阀快速切换泵送或自流沿着输送管路输送至尾矿库或充填区域。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十四页，共75页。

案例四：四川会东大梁矿业膏体充填系统（崩落法转充填法采矿典型案例）

该矿由于改制前的崩落法开采，导致矿井地表塌陷及临近山体滑坡等地质灾害，已严重影响了矿山安全生产。为保证矿山持续安全生产，避免地质灾害发生，减小矿山生产对自然生态的影响，四川会东大梁矿利用矿山剥离的废石做为骨料，水泥等做胶结料制备成膏体进行充填，选用飞翼公司HGBS100.15.320S充填泵及截止阀等相关专利技术可对三个工作面进行交替充填。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十五页，共75页。

案例五：开磷集团远距离磷石膏泵送充填系统（实现磷石膏远距离输送典型案例）实现远距离磷石膏泵送充填，采用飞翼公司HGBS100.15.320型充填泵进行磷矿充填开采，地面建站，泵送膏体料浆（磷膏石尾矿、水泥）至井下采空区，充填输送距离1300米左右，解决了磷石膏物料超细输送计量难、酸性腐蚀、脱水困难等技术难题。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十六页，共75页。

案例六：河北冀中能源峰峰集团矸石膏体充填（大面积三下压煤膏体充填开采典型案例）峰峰集团已有三个矿均采用我司的充填系统，实现了采煤和充填同步进行等多项关键技术。

大力公司采用膏体充填，延长矿井服务年限超过7年。羊东矿采用膏体充填增加1300万吨优质主焦煤。新三矿采用膏体充填增加1700万吨优质主焦煤。通过全充全采的方式将彻底消除现有的矸石山，这样不仅可以防止地面塌陷，而且有效的保护了耕地，从此矸石山不在占用农地，同时降低了充填成本。LeapUnlimited

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飞跃无限共赢未来第六十七页，共75页。