中國(guó)充填采礦技術(shù)概況

1、中國(guó)充填采礦技術(shù)概述中國(guó)充填采礦技術(shù)概述中國(guó)充填采礦技術(shù)發(fā)展背景中國(guó)充填采礦技術(shù)發(fā)展背景n地下金屬礦山數(shù)量多達(dá)地下金屬礦山數(shù)量多達(dá)1 1萬多座萬多座n眾多礦床的開采條件復(fù)雜多變眾多礦床的開采條件復(fù)雜多變n“三下三下”礦床和城鎮(zhèn)附近的礦床多礦床和城鎮(zhèn)附近的礦床多n政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高n充填采礦技術(shù)的需求大、發(fā)展快充填采礦技術(shù)的需求大、發(fā)展快四個(gè)發(fā)展階段四個(gè)發(fā)展階段n5050年代以前，廢石干式充填為主年代以前，廢石干式充填為主n6060年代開始采用水砂充填年代開始采用水砂充填 n7070年代發(fā)展細(xì)砂膠結(jié)充填技術(shù)年代發(fā)展細(xì)砂膠結(jié)充填技術(shù) n80908090年代高濃

2、度全尾礦、膏體和廢石年代高濃度全尾礦、膏體和廢石膠結(jié)充填等新技術(shù)膠結(jié)充填等新技術(shù) 充填技術(shù)的主要新成就充填技術(shù)的主要新成就 n充填新材料充填新材料 n充填新工藝充填新工藝 n充填體力學(xué)充填體力學(xué)赤泥膠結(jié)充填材料赤泥膠結(jié)充填材料n利用赤泥的潛在活利用赤泥的潛在活性，通過添加激活性，通過添加激活劑開發(fā)出來的一種劑開發(fā)出來的一種膠結(jié)料膠結(jié)料 一、充填新材料一、充填新材料 赤泥膠結(jié)充填料特性赤泥膠結(jié)充填料特性n保水性能好，赤泥全尾砂料漿的不脫水濃保水性能好，赤泥全尾砂料漿的不脫水濃度僅為度僅為58，并且能保證料漿的穩(wěn)定性，并且能保證料漿的穩(wěn)定性n膠結(jié)性能優(yōu)良，與全尾礦配合后，試塊的膠結(jié)性能優(yōu)良，與全尾

3、礦配合后，試塊的單軸抗壓強(qiáng)度是水泥的單軸抗壓強(qiáng)度是水泥的2倍以上倍以上一、充填新材料一、充填新材料 赤泥膠結(jié)充填料赤泥膠結(jié)充填料 特性特性n破壞后愈合能力強(qiáng)，破壞后愈合能力強(qiáng)，充填體產(chǎn)生微裂破充填體產(chǎn)生微裂破壞后，能自行愈合壞后，能自行愈合而重新獲得強(qiáng)度而重新獲得強(qiáng)度一、充填新材料一、充填新材料 高水固化膠結(jié)充填料高水固化膠結(jié)充填料n由高鋁水泥、石灰、石膏、速凝劑、解凝由高鋁水泥、石灰、石膏、速凝劑、解凝劑、懸浮劑等料份組成的膠結(jié)新材料劑、懸浮劑等料份組成的膠結(jié)新材料n高水固化材料具有固水能力強(qiáng)、單漿懸浮高水固化材料具有固水能力強(qiáng)、單漿懸浮性好、流動(dòng)性好、凝固速度快等特點(diǎn)，可性好、流動(dòng)性好、凝

4、固速度快等特點(diǎn)，可以將高比例的水迅速凝固成具有一定承載以將高比例的水迅速凝固成具有一定承載能力的固體能力的固體一、充填新材料一、充填新材料 礦渣膠結(jié)充填材料礦渣膠結(jié)充填材料n其中的鐵渣膠結(jié)劑是利用鐵渣中的硅酸鈣和其中的鐵渣膠結(jié)劑是利用鐵渣中的硅酸鈣和鋁酸鈣等組分，添加活性激化劑加工而成的鋁酸鈣等組分，添加活性激化劑加工而成的可以完全取代水泥礦用膠結(jié)材料可以完全取代水泥礦用膠結(jié)材料n其膠結(jié)效果優(yōu)于水泥膠結(jié)劑，按其膠結(jié)效果優(yōu)于水泥膠結(jié)劑，按1:8與全尾與全尾礦配合的試塊單軸抗壓強(qiáng)度可達(dá)礦配合的試塊單軸抗壓強(qiáng)度可達(dá)2MPa以上以上n生產(chǎn)成本僅為水泥成本的生產(chǎn)成本僅為水泥成本的4060 一、充填新材料

5、一、充填新材料 高濃度全尾礦膠結(jié)充填高濃度全尾礦膠結(jié)充填 n自自80年代以來開展新工藝研究，目前通過年代以來開展新工藝研究，目前通過活化攪拌技術(shù)，制備成活化攪拌技術(shù)，制備成 75%左右的重量左右的重量濃度充填料漿，以自流輸送為主。濃度充填料漿，以自流輸送為主。二、充填新工藝二、充填新工藝 井下增壓輸送新工藝井下增壓輸送新工藝n針對(duì)高濃度充填開展井針對(duì)高濃度充填開展井下增壓輸送新工藝的研下增壓輸送新工藝的研究，將輸送倍線提高一究，將輸送倍線提高一倍以上倍以上n增壓裝置利用充填料自增壓裝置利用充填料自然壓頭取消了容易磨損然壓頭取消了容易磨損的分配閥的分配閥二、充填新工藝二、充填新工藝 廢石膠結(jié)充填

6、廢石膠結(jié)充填n90年代相繼開發(fā)的新工年代相繼開發(fā)的新工藝藝n廢石水泥漿膠結(jié)充填方廢石水泥漿膠結(jié)充填方式采用自然級(jí)配廢石料式采用自然級(jí)配廢石料作為充填集料，廢石作為充填集料，廢石+水泥漿分流輸送到井下，水泥漿分流輸送到井下，通過水泥漿自淋混合廢通過水泥漿自淋混合廢石料，無軌設(shè)備運(yùn)輸充石料，無軌設(shè)備運(yùn)輸充填料充入采空區(qū)填料充入采空區(qū) 二、充填新工藝二、充填新工藝 n廢石砂漿膠結(jié)充填廢石砂漿膠結(jié)充填方式方式廢石粒徑廢石粒徑一般小于一般小于300mm。廢石與砂漿分流輸廢石與砂漿分流輸送到井下后，同時(shí)送到井下后，同時(shí)下放到采場(chǎng)形成膠下放到采場(chǎng)形成膠結(jié)充填體結(jié)充填體二、充填新工藝二、充填新工藝 膏體泵送膠

7、結(jié)充填膏體泵送膠結(jié)充填 n90代膏體充填技術(shù)代膏體充填技術(shù)n膏體充填料主要有膏體充填料主要有 粗物料粗物料+細(xì)物料細(xì)物料+超細(xì)料超細(xì)料 細(xì)物料細(xì)物料+超細(xì)物料超細(xì)物料 n輸送泵：德國(guó)泵輸送泵：德國(guó)泵 沈陽泵沈陽泵+云南泵（小規(guī)模）云南泵（小規(guī)模）二、充填新工藝二、充填新工藝 充填體作用機(jī)理充填體作用機(jī)理 n針對(duì)充填體改善礦柱受載狀態(tài)，提高地下結(jié)針對(duì)充填體改善礦柱受載狀態(tài)，提高地下結(jié)構(gòu)抵抗動(dòng)載荷能力和控制巖爆發(fā)生等方面開構(gòu)抵抗動(dòng)載荷能力和控制巖爆發(fā)生等方面開展了大量研究，提出了應(yīng)力吸收與轉(zhuǎn)移等充展了大量研究，提出了應(yīng)力吸收與轉(zhuǎn)移等充填體作用原理填體作用原理膠結(jié)充填體強(qiáng)度的確定方法膠結(jié)充填體強(qiáng)度的

8、確定方法 充填體與圍巖體的相互作用及監(jiān)測(cè)技術(shù)充填體與圍巖體的相互作用及監(jiān)測(cè)技術(shù)三、充填體力學(xué)三、充填體力學(xué) 充填技術(shù)應(yīng)用充填技術(shù)應(yīng)用中國(guó)礦山充填工藝門類齊全，代表性礦山在中國(guó)礦山充填工藝門類齊全，代表性礦山在機(jī)械化裝備水平和充填效率方面與他國(guó)同步機(jī)械化裝備水平和充填效率方面與他國(guó)同步發(fā)展，如金川、凡口、銅綠山礦和安慶銅礦發(fā)展，如金川、凡口、銅綠山礦和安慶銅礦n分級(jí)尾礦充填分級(jí)尾礦充填 高濃度全尾礦膠結(jié)充填高濃度全尾礦膠結(jié)充填n廢石膠結(jié)充填廢石膠結(jié)充填 膏體泵送膠結(jié)充填膏體泵送膠結(jié)充填n磨砂膠結(jié)充填磨砂膠結(jié)充填 赤泥膠結(jié)充填赤泥膠結(jié)充填n天然砂膠結(jié)充填天然砂膠結(jié)充填 干式充填干式充填n高水固化膠

9、結(jié)充填高水固化膠結(jié)充填n分級(jí)尾礦充填是中國(guó)礦山應(yīng)用最為廣分級(jí)尾礦充填是中國(guó)礦山應(yīng)用最為廣泛的充填工藝，約在泛的充填工藝，約在60余座礦山得到余座礦山得到應(yīng)用，其輸送濃度為應(yīng)用，其輸送濃度為6570左右左右充填技術(shù)應(yīng)用充填技術(shù)應(yīng)用 分級(jí)尾砂充填分級(jí)尾砂充填n自自9090年代初在凡口礦年代初在凡口礦建成第一個(gè)全尾礦膠建成第一個(gè)全尾礦膠結(jié)充填系統(tǒng)后，先后結(jié)充填系統(tǒng)后，先后在張馬屯礦、銅綠山在張馬屯礦、銅綠山礦、武山銅礦、湘西礦、武山銅礦、湘西金礦和南京鉛鋅礦等金礦和南京鉛鋅礦等應(yīng)用應(yīng)用n尾礦利用率尾礦利用率8585以上，以上，其中南京鉛鋅礦計(jì)劃其中南京鉛鋅礦計(jì)劃將全部尾礦充入井下，將全部尾礦充入井下

10、，地表不建尾礦庫地表不建尾礦庫充填技術(shù)應(yīng)用充填技術(shù)應(yīng)用 全尾礦膠結(jié)充填全尾礦膠結(jié)充填n廢石膠結(jié)充填礦山有豐山廢石膠結(jié)充填礦山有豐山銅礦、銅坑錫礦、吉林鎳銅礦、銅坑錫礦、吉林鎳礦和新橋硫鐵礦等礦和新橋硫鐵礦等n局部應(yīng)用礦山有金川二礦、局部應(yīng)用礦山有金川二礦、凡口礦和金山金礦等等，凡口礦和金山金礦等等，主要利用井下掘進(jìn)廢石主要利用井下掘進(jìn)廢石充填技術(shù)應(yīng)用充填技術(shù)應(yīng)用 塊石膠結(jié)充填塊石膠結(jié)充填n1994年和年和2000年先年先后在金川二礦和銅綠山后在金川二礦和銅綠山銅礦建成了膏體泵送充銅礦建成了膏體泵送充填系統(tǒng)，均采用德國(guó)泵填系統(tǒng)，均采用德國(guó)泵n山東湖田鋁土礦采用中山東湖田鋁土礦采用中國(guó)沈陽泵建成了

11、赤泥膏國(guó)沈陽泵建成了赤泥膏體泵送充填系統(tǒng)體泵送充填系統(tǒng) 充填技術(shù)應(yīng)用充填技術(shù)應(yīng)用 膏體泵送膠結(jié)充填膏體泵送膠結(jié)充填磨砂膠結(jié)充填磨砂膠結(jié)充填n已逐步減少，目前成規(guī)模應(yīng)用的礦山主要有金川已逐步減少，目前成規(guī)模應(yīng)用的礦山主要有金川鎳礦、武山銅礦和建德銅礦鎳礦、武山銅礦和建德銅礦赤泥膠結(jié)充填赤泥膠結(jié)充填n于于20世紀(jì)世紀(jì)90年代在山東湖田鋁土礦應(yīng)用成功，并年代在山東湖田鋁土礦應(yīng)用成功，并在山東萊蕪鐵礦開展了赤泥全尾礦膠結(jié)充填試驗(yàn)在山東萊蕪鐵礦開展了赤泥全尾礦膠結(jié)充填試驗(yàn)高水固化膠結(jié)充填高水固化膠結(jié)充填n成規(guī)模應(yīng)用的礦山主要有雞冠嘴金礦和焦家金礦。成規(guī)模應(yīng)用的礦山主要有雞冠嘴金礦和焦家金礦。其他如鳳凰山

12、銅礦、小鐵山鉛鋅礦和武山銅礦等其他如鳳凰山銅礦、小鐵山鉛鋅礦和武山銅礦等在特殊條件下應(yīng)用或用于充填接頂在特殊條件下應(yīng)用或用于充填接頂充填技術(shù)應(yīng)用充填技術(shù)應(yīng)用 其他充填工藝其他充填工藝礦山充填新觀念礦山充填新觀念n礦山充填已成為高效率、大規(guī)模開采工藝礦山充填已成為高效率、大規(guī)模開采工藝的技術(shù)支撐條件之一，如金川二礦和冬瓜的技術(shù)支撐條件之一，如金川二礦和冬瓜山銅礦均是年產(chǎn)山銅礦均是年產(chǎn)300萬萬t以上的礦山以上的礦山n礦山充填已逐步被鐵礦開采所接受，如繼礦山充填已逐步被鐵礦開采所接受，如繼張馬屯鐵礦后，年產(chǎn)張馬屯鐵礦后，年產(chǎn)200萬萬t的姑山鐵礦正的姑山鐵礦正計(jì)劃采用充填采礦計(jì)劃采用充填采礦礦山充

13、填新觀念礦山充填新觀念 n近年來在中國(guó)采礦界提近年來在中國(guó)采礦界提出了按照工業(yè)生態(tài)學(xué)思出了按照工業(yè)生態(tài)學(xué)思想發(fā)展礦山充填新觀念想發(fā)展礦山充填新觀念 n突破了礦山充填僅限于突破了礦山充填僅限于采礦工藝和空區(qū)處理的采礦工藝和空區(qū)處理的局限性，將礦山充填定局限性，將礦山充填定位在減少礦山固體廢料位在減少礦山固體廢料的排放，保護(hù)地表不受的排放，保護(hù)地表不受破壞和充分回采礦產(chǎn)資破壞和充分回采礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)上源的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)上中國(guó)充填技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)充填技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)n隨著可持續(xù)發(fā)展理念、無廢采礦理念和工業(yè)生隨著可持續(xù)發(fā)展理念、無廢采礦理念和工業(yè)生態(tài)學(xué)的礦山充填理念在中國(guó)的不斷深入，將會(huì)態(tài)學(xué)的礦山充填理念在中國(guó)的不斷深入，將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)充填技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)充填技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用 n高濃度充填技術(shù)和膏體充填技術(shù)，由于可以提