充填采矿工艺文献综述Word下载.docx

1、学号： *理工大学国土资源工程学院资开系【摘要】：本文简单阐述了国外充填工艺和充填采矿技术的研究现状以及开展趋势和所面临的一些问题，简单地探讨了充填体配比的一些问题和结论，最后列出了6个仍需要深入研究的重要课题。【关键词】：充填工艺、充填采矿技术、充填体配比1. 前言随着人类对矿产品需求的不断增加，矿产资源变得越来越少。如何合理、高效、经济、平安地进展矿产资源开发利用，降低资源的损失，减少矿石的贫化，提高矿石的质量，是矿产资源开发者共同关心的问题。充填采矿法以其高回收率、低贫化率的优点，在开采较高价值的难采矿床中取得了突破性进展，出现了无轨机械化胶结充填采矿法，点柱充填采矿法，分段充填采矿法，

2、大孔径阶段空场嗣后尾砂胶结（块石胶结）充填采矿法等。同时，计算机广泛应用于充填体与围岩互相力学作用机理方面的研究，为设计和生产提供依据。本文结合某金矿采矿工艺技术改造工程，寻求适合该矿山高品位、高价值的急倾斜薄中厚贵金属矿体的采矿方法。采用理论分析、数值模拟等方法，对采矿方法转变时的采场构造参数进展优化。论文的主要成果有:（1）通过分析国外岩石力学及胶结充填采矿方法方面的研究成果，阐述了地下深部采场顶板冒落的原理、确定充填体设计强度的方法及充填体的作用机理。 （2）为降低矿石的损失率和贫化率，根据矿体的赋存状况、开采技术条件，结合矿山现状，通过经济技术比拟选取了上向分层全尾砂胶结充填法，并在1

3、80m中段采场进展试验，沿走向布置采场连续回采。 （3）为确定充填体满足生产要求的强度，从采场充填体的力学特性出发，在实验室进展了充填材料配比试验，通过实验分析出了该金矿全尾砂胶结充填体的物理力学性质，总结出影响充填体强度的主要因素，即灰砂比和料浆浓度，灰砂比越大浓度越高，充填体的强度越大。根据该矿的具体情况，选取该金矿自产尾砂作充填骨料，水泥作胶凝剂，灰砂比为1:6的料浆进展充填。 （4）由于所采用的上向水平分层采矿法没有划分矿房和矿柱，造成顶板的大面积暴露，为确保平安高效的回采矿石，运用FLAC-3D数值模拟软件对不同的采场构造参数进展模拟计算，得出该金矿采用上向分层全尾砂胶结充填时合理的

4、采场构造参数，为矿山以后的生产、设计提供一定的依据。2. 研究的目的与意义矿产资源开采涉及国民经济的很多领域，诸如钢铁、建筑材料、能源、化工、冶金等等，这些行业在国民经济中占据很重要的地位，这就要求我们对矿产资源的开发和利用更加重视。特别是随着经济建立的飞速开展，人们对矿石的需求量日益增大，虽然我们是资源大国，但我们的富矿少，贫矿多，赋存条件差况且人口众多资源相对缺乏，而经过多年的开采，埋藏较浅的赋存条件好的易采矿体越来越少。为了满足社会生活和经济生产的需求，人们开场着手于开采地下更深处的、开采条件差的矿床。另外，近年来发生的多起矿难使得社会各界平安和环保意识提高，平安隐患大、环境破坏大的矿山

5、开采受到了人们越来越多的关注。同时，政府也加强对矿山开采的管理，制定相关的政策及法律法规，逐步淘汰那些平安性差、技术落后的矿山，这就要求矿山选取更高效更平安的采矿方法。地下金属矿产资源开采深度的加大，开采难度的增加，使得充填采矿方法得到越来越广泛的应用，同时也推动了整个采矿工业的不断向前开展。充填采矿法是一种回收率高、贫化率低、平安性高、对地表环境破坏小的采矿方法，尤其在矿体赋存条件差、地表不允许塌陷需要保护、经济价值高的矿床开采中具有不可替代的作用，因此近年来，充填采矿法在我国及世界其他矿产大国得到了十分广泛的应用。虽然我国矿山充填技术起步较晚，但随着近十几年我国的采矿、选矿及其他相关科学技

6、术的快速开展，充填技术也得到了飞速的开展，使得我国的采矿工业处于新的快速开展的阶段，原先难采的现在好采了，原先一些因技术差不敢采的矿表达在敢采了。当然，充填采矿法还存在很多问题，像充填本钱的控制，简化充填工艺及充填体的稳定性，这些都需要我们去研究解决，使充填采矿法成为一种平安、经济、有效的高效率的采矿方法。另外，针对不同的矿山对于充填采矿的技术要求也不一样，这就需要根据矿体的赋存条件选取适宜的充填法，而且对采场的布置形式、构造参数进展合理的改良，以实现矿山平安，经济高效的开采矿石。3. 充填技术国外研究现状及开展方向 20世纪初，随着各行各业科学技术的开展，采矿技术也得到了相应的开展，充填法开

7、场应用于矿山。1930年，霍恩矿山公司首次尝试利用尾砂和炉渣进展干式充填并获得成功;20世纪50年代，加拿大某矿山首次采用细颗粒浮选尾砂水力充填;1962年加拿大的Food矿山采用尾砂和水泥进展胶结充填，这是据记载的最早使用胶结充填的矿山;1969年澳大利亚芒特艾萨铜矿首次采用水泥胶结充填回采底柱，同时开场了利用铜矿冶炼炉渣充当胶结剂的研究;20世纪70年代，尾砂胶结充填工艺开场在地下金属矿山推广应用。1993年加拿大开展了膏体充填技术，这项技术的推广极为迅速，一些矿业兴旺开场广泛应用，如澳大利亚，1997年8月建成的大型地下矿山坎宁顿（Cannington）矿，就采用了膏体充填系统;芒特艾萨

8、矿业公司为开采深部的矿体，在1998年底建成一个膏体充填系统。我国充填技术起步较晚，但开展较快，大致经历了四个阶段:第一阶段为20世纪50年代的以废石为主的干式充填，1955年我国干式充填采矿法在地下金属矿山的开采中占了很大的比重，受当时采掘、搬运等设备落后及技术水平低的影响，使得采矿工效和生产能力提升不大，同时还提高了采矿本钱，从而制约了干式充填技术的应用与开展，至1963年，有色矿山中充填采矿法的应用比重大幅的下降，几乎很少矿山使用。第二阶段为20世纪60, 70年代的水砂充填和胶结充填工艺，1960年，锰矿首次采用了碎石进展水力充填，取得了不错的效果;1965年锡矿山首次运用了尾砂水力充

9、填工艺，有效的控制了采场的的地压;1968年凡口铅锌矿采用分级尾砂和水泥胶结充填工艺，这是我国首次采用胶结充填的矿山;第三阶段为20世纪80、90年代开场在地下金属矿山开展起来的全尾砂高浓度胶结充填、块石胶结充填工艺及高水速凝技术，随着技术的开展和生产的需求，煤矿也开场应用充填采矿;第四阶段为20世纪90年代末开展起来的膏体泵送充填工艺，1997年金川有色金属公司二矿区建成了膏体泵送充填系统，1999年大冶有色金属公司也采用了膏体泵送充填技术。此后，随着各种充填新新设备、新材料、新工艺的的研究和成功应用，使得充填采矿技术取得了长足的进步。从以上数据可以看出，虽然我们的充填技术起步晚，但开展快，

10、几乎和国际保持在同一个水平。4. 充填采矿技术的开展方向4.1充填采矿法向无轨机械化、回采连续化方向开展现代充填采矿技术逐步将淘汰低效率的充填工艺，取而代之的将是规模大、效率高、可连续回采的先进的采矿工艺5。近年来在地下矿山，随着斜坡道及凿岩台车、铲车以及运输汽车等各种新型设备的应用，井下作业正在向机械化、无轨化、数字化等方面开展。随着科学技术和制造业的快速开展，将来肯定会有更适合地下矿山生产作业的机械设备。这些新设备的使用，大大改善了井下作业面貌，提高了采场生产能力和劳动生产率，同时进一步保障了工人的工作平安。4.3新型充填材料、化学添加剂的扩大应用矿山的充填材料主要由骨料和胶结剂两局部组成

11、。骨料主要就地选取廉价的可用物料，如废石、尾砂等，缺乏局部就地选料破碎加工大局部矿山选取普通硅酸盐水泥作为胶结剂，有的矿山还用到矿渣硅酸盐水泥。目前适于地下矿山充填特点的专用水泥还不多见，为了寻求水泥的替代品，许多学者作了大量的深入研究，像粉煤灰、速凝剂等材料可以起到水泥的作用，将来随着技术的进一步完善，必定会在矿山得到广泛的应用，像高水速凝材料己经开场在硬岩矿山的应用，但是还处于试验研究阶段，需要进一步的推广。除了常规的充填材料，如砂石料、水泥、炉渣以及水之外，在充填过程中参加一些具有特殊效用的药剂，已经在国外的一些矿山开场研究和试用。例如，参加速凝剂用来缩短凝固时间，缓凝剂用来延长凝固时间

12、，减水剂用来改善充填体的和易性（是指硅拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象），降低充填物料的输送阻力的减阻剂等。这些外加剂的使用其目的是为了改变充填料的相应的物理性能，包括提高充填体强度、增加稳定性、易输送性、和易性以及浇注性等，这些特性都与充填工艺及充填质量有着密切的关系。这些外加化学药剂在矿山中的应用和推广，必将改变单一依赖硅酸盐水泥这种局面。随着科技的开展，特别是材料科学的飞速开展，相信在不久的将来，我们一定会研制出新的廉价高效的充填材料、化学添加剂，来降低充填本钱，提高充填体的性能。从尾砂胶结充填采矿法的开展过程和研究现状不难看出，现代胶结充填的研究围绕着充填本钱和充

13、填体质量两个核心而展开的。充填体质量研究的目的是在现有的充填工艺及采矿方一法下，严格控制影响充填质量的各环节，以到达用最低的本钱消耗满足特定条件下的采矿生产平安。寻求价格低廉，来源丰富，生产简单，性能优越的细砂惰性材料，降低胶凝材料的本钱，提高矿山企业的效益是充填质量研究的宗旨。4.4充填设施、监测仪表将会得到更新的开展目前，目前许多矿通过在充填站建立仪表监测系统和计算机控制自动化平台，几乎实现了充填系统可视化、数字化及自动化;减少了工人，一些大型充填站只需4, 5个人就可以满足充填工艺的需要，大大的提高了生产效率。同时，这些设备的使用加强了充填过程的管理和保证充填质量，哪里出现题，通过控制平

14、台可以一目了然的看到，不会盲目的寻找出事设备，减少了设备的威胁时间，保证充填作业顺利高效的完成。另外，在充填设施中，充填料贮仓起到十分重要的作用，它的形式和位置的选取是整个充填作业中的关键局部，但这一点经常被无视。尤其是对于采用湿法处理技术的立式贮仓更为重要，贮仓中的料浆能够在高浓度（现在很多高浓度充填料的质量浓度（65%-70%之间）的情况下稳定的、可靠的排出。4.5充填力学研究向现场连续监测与预报方向开展一些矿山和科研院校已经展开对充填体的作用及效果的研究，他们通过在充填现场安置检测仪器，定期的测定充填体及围岩的位移、应力、应变等相关的参数，然后将这些参数进展力学分析或者通过计算模拟分析，

15、从而得出一定的结论，进一步指导充填作业。伴随充填采矿法的广泛应用，充填力学的研究也会得到相应的开展，从而进一步指导充填工艺平安施工。5. 充填技术研究方向随着充填技术的开展及矿山生产的需要，国外的一些高校和矿山设计科研机构对充填技术展开了大量的试验研究，其主要容主要是以下及方面: （1）充填材料配比及力学性能试验; （2）充填材料的化学实验及新材料的研究; （3）充填管道的输送能力及减阻试验; （4）充填采场构造参数优化研究; （5）充填系统井下管网设计及遥控监测; （6）充填体作用机理及充填接顶技术的研究; （7）新型充填专用设备设计及单体优化试验等。6. 尾砂配比试验为保证该金矿在选取上向分层胶结充填法后，且在全尾砂胶结充填体上进展大断面平安高效的开采，并能获得较好的技术经济效果，是现在需要解决的问题。这就要求充填体的强度必须满足生产的要求，为了确定不同浓度、不同配比充填体的强度，我们对充填体做了力学实验研究。在充填体的力学性质研究中，充填体的物理力学性质的测试是一项十分重要的根底工作，因为充填体的物理力学性质是影响充填体稳定性的重要因素，也是人们进展各种充填体稳定性分析的重要根底参数。6.1充填体的取样该金矿全尾砂取自选厂排出的尾矿，为防止细和极细颗粒流失，采用蒸发枯燥的方法摊薄晾晒，枯燥后以备