礦山充填是實現(xiàn)礦業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要途徑，礦山充填開采技術(shù)不僅可以實現(xiàn)礦產(chǎn)資源最大限度的回采，而且可以實現(xiàn)礦業(yè)固廢的環(huán)保處置，同步解決地表塌陷及尾礦庫風(fēng)險，提升礦山本質(zhì)安全水平，在國內(nèi)外礦山得到了越來越廣泛的應(yīng)用。礦冶集團(tuán)礦山充填技術(shù)研究始于1960年，是中國研究、發(fā)展及應(yīng)用礦山充填技術(shù)的先驅(qū)者。重點(diǎn)在非煤礦山充填工藝、充填體力學(xué)、礦山固廢充填新材料等領(lǐng)域，承擔(dān)國家和行業(yè)綠色開采領(lǐng)域共性關(guān)鍵技術(shù)研究。本期“圖說礦山所”帶你了解礦山綠色充填之路。
礦山充填工藝
如何將礦冶固廢制備成高濃度充填料漿，如何將充填料漿順利從地表充填站輸送至井下采場？如何形成滿足采礦需求的高質(zhì)量充填體？礦山所充填技術(shù)團(tuán)隊結(jié)合充填骨料特性、采場充填需求，研發(fā)了多項特色充填工藝技術(shù)，實現(xiàn)了礦山穩(wěn)定高效充填。
01 全尾砂膏體大流量穩(wěn)態(tài)充填技術(shù)
深錐濃密機(jī)應(yīng)用于礦山充填時，存在不排料時易壓耙及大流量排料時底流濃度不穩(wěn)定問題，無法滿足大流量充填需求。為此，研發(fā)了深錐濃密機(jī)與立式砂倉協(xié)同制備技術(shù)，深錐濃密機(jī)主要起濃縮作用，24h連續(xù)運(yùn)行，避免壓耙風(fēng)險，立式砂倉主要起存儲作用，解決采充平衡調(diào)節(jié)及濃度控制難題，兩者交替協(xié)同實現(xiàn)大流量膏體穩(wěn)態(tài)充填。
全尾砂膏體大流量穩(wěn)態(tài)充填工藝流程
技術(shù)優(yōu)勢
01 濃縮效率高、充填流量大
02 具備物料存儲功能，實現(xiàn)采充平衡調(diào)節(jié)
03 濃縮濃度較一段深錐濃密機(jī)工藝更高，且更穩(wěn)定
深錐濃密機(jī)專利技術(shù)及裝備
02 尾砂高濃度穩(wěn)定連續(xù)充填技術(shù)
選廠低濃度尾砂輸送至立式砂倉后，容易產(chǎn)生溢流跑混嚴(yán)重、濃縮效率低等問題。為此，自主研發(fā)了低動能防擾動長路徑倉頂穩(wěn)定進(jìn)料技術(shù)，可實現(xiàn)立式砂倉均勻進(jìn)砂、快速沉降與濃縮。同時，采用自研風(fēng)水兩級分時繞壁造漿技術(shù)對濃縮的尾砂漿進(jìn)行流態(tài)化造漿，解決立式砂倉底部尾砂易板結(jié)、放砂不穩(wěn)定難題，實現(xiàn)尾砂高濃度穩(wěn)定連續(xù)充填工藝。
尾砂高濃度穩(wěn)定連續(xù)充填工藝流程
技術(shù)優(yōu)勢
01 放砂濃度、流量穩(wěn)定
02 砂倉錐底不易板結(jié)
03 造漿系統(tǒng)防腐、耐磨性能高
04 可用于全尾砂、分級尾砂充填
03 廢石尾砂膠結(jié)充填技術(shù)
廢石尾砂膠結(jié)充填技術(shù)是以礦山掘進(jìn)廢石或破碎廢石作為充填集料，并以尾砂膠結(jié)充填料漿為膠結(jié)介質(zhì)，經(jīng)充分混合后充入采空區(qū)的工藝與技術(shù)。其特點(diǎn)是在礦山內(nèi)部充分利用礦山廢石，可以實現(xiàn)礦山采掘廢石的減量排放或零排放。該技術(shù)能進(jìn)一步促進(jìn)礦山開采的可持續(xù)發(fā)展，有利于礦山實現(xiàn)安全、高效開采。
井下廢石拋擲機(jī)方案 廢石尾砂充填相似模擬試驗
技術(shù)優(yōu)勢
01 廢石不出坑，井下采場原位充填
02 混料流程簡易，充填質(zhì)量可靠
03 充填成本低
采場充填體強(qiáng)度設(shè)計理論與方法
充填料漿被輸送到井下空區(qū)，經(jīng)過水化反應(yīng)形成了充填體。然而，我國礦山充填水泥單耗普遍偏高，嚴(yán)重制約了充填采礦法的推廣應(yīng)用。采礦開采需要什么質(zhì)量的充填體？如何幫助礦山以最低充填成本實現(xiàn)安全和高效的充填采礦并達(dá)到預(yù)期經(jīng)濟(jì)指標(biāo)？礦山所充填技術(shù)團(tuán)隊基于充填料漿流動沉積固結(jié)硬化基礎(chǔ)理論研究，形成了充填體強(qiáng)度設(shè)計、充填質(zhì)量評價、充填體地壓控制等關(guān)鍵核心技術(shù)，實現(xiàn)充填體安全穩(wěn)定性與膠結(jié)充填成本的平衡，解決了國內(nèi)幾十家礦山企業(yè)充填體強(qiáng)度設(shè)計不合理、充填質(zhì)量不穩(wěn)定等的技術(shù)難題。
技術(shù)要點(diǎn)
（1）充填料漿流動沉積固結(jié)硬化基礎(chǔ)理論，包括：料漿沉降離析機(jī)理；料漿固結(jié)理論及排水固化技術(shù)；采場充填體材料及力學(xué)性質(zhì)評價。
（2）采場充填體強(qiáng)度設(shè)計與穩(wěn)定性分析方法，包括：充填體拱應(yīng)力計算方法；充填體功能作用評價及強(qiáng)度結(jié)構(gòu)匹配方法；充填體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化程序。
（3）充填質(zhì)量評價理論與方法，包括：充填質(zhì)量評價可靠性理論；采場充填體質(zhì)量測試評價方法；充填體原位監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用。
（4）充填體地壓控制理論與技術(shù)，包括：充填體隔離層力學(xué)作用機(jī)理；充填體對巖層移動控制作用評價；超大范圍充填體與巖體整體力學(xué)效應(yīng)及穩(wěn)定性。
側(cè)向和下向揭露充填體強(qiáng)度需求計算理論與方法
靜/動三軸試驗
技術(shù)優(yōu)勢
01 充填體物理力學(xué)性質(zhì)系統(tǒng)測試與分析
02 匹配采礦功能要求的充填體強(qiáng)度設(shè)計
03 充填體功能結(jié)構(gòu)和加固措施優(yōu)化設(shè)計
04 基于充填體力學(xué)的連續(xù)采礦方案研究
高分段空場嗣后充填下行連續(xù)采礦方法
適宜細(xì)尾砂和高硫尾砂的充填膠凝材料
以常見工業(yè)固廢為主要原料，研發(fā)出了適宜固結(jié)細(xì)尾砂和高硫尾砂的低成本充填膠凝材料，破解了硅酸鹽水泥體系不適于膠結(jié)細(xì)尾砂和高硫尾砂的難題，充填技術(shù)團(tuán)隊攻克了細(xì)尾砂、高硫尾砂高效膠結(jié)機(jī)理，設(shè)計了不同于水泥體系的礦山專用膠凝材料，并可根據(jù)尾砂特性和礦山周邊固廢分布情況因地制宜定制配方，有效降低了充填成本。
技術(shù)優(yōu)勢
01 對細(xì)尾砂和高硫尾砂膠結(jié)效果優(yōu)于水泥，可顯著提高充填體質(zhì)量
02 膠凝材料成本低于水泥，可有效降低充填成本
03 膠凝材料水化過程持久，可顯著提高充填體長期強(qiáng)度
04 膠凝材料保水性好，可顯著降低充填料漿離析
典型業(yè)績
近年來，礦山所在礦山充填領(lǐng)域形成了“理論-技術(shù)-工程”研究服務(wù)一體化模式，服務(wù)于國內(nèi)百余座礦山。累計獲得國家及省部級科技成果獎勵46項，其中國家科技進(jìn)步二等獎2項、省部級科技獎42項，授權(quán)發(fā)明專利65項，發(fā)表論文482篇，出版專著3部，起草國家充填標(biāo)準(zhǔn)1部。擁有裝備先進(jìn)齊全的礦山充填技術(shù)與創(chuàng)新材料研發(fā)實驗室及半工業(yè)試驗基地。
聲明：
“創(chuàng)新礦山固廢充填技術(shù)，助力礦業(yè)綠色低碳發(fā)展” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：礦冶集團(tuán)礦山所
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2025年03月21日 ~ 23日 
