废石充填
废石充填工艺在阿希金矿的实践
苏春玮
摘要：阿希金矿通过优化设计，合理利用井下矸石及及露天部分废石进行采空区充填，解决了充填料不足与采充严重不平衡的问题，价低了生产成本，清洁了矿山环境，保障了矿山的可持续发展。
关键词：废石；充填；充填工艺
前言：
阿希金矿是一座露天转地下开采的大型金矿，井下采矿方法主要为：无底柱分段崩落法，空场嗣后充填法，下向进路充填法。由于前期充填料生产能力不足，导致采充严重不平衡，影响生产。经分析研究，在空场嗣后充填采场利用废石充填矿柱，以解决这一问题及降低生产成本。
1 矿床地质概况及开采现状
1.1地质概况
矿床开采所涉及到的主要岩组为大哈拉军山组英安岩和阿恰勒河组砂砾岩块状岩组。岩石致密坚硬，结构面间距0.5～1.0m以上，岩体完整性为中等—良好。
与开采有关的岩组为F2断裂破碎带碎裂块状岩组。该岩组分布于矿体下盘，部分地段影响到矿体。在含金石英脉及蚀变岩矿体的底板，由于构造活动的影响，形成了一个宽5－10m的破碎带，含有较
多的较多的粘土（或断层泥），形成岩块夹泥或泥散体结构，形成了一个近乎南北向的破碎带软弱结构面。这部分工程岩组的工程地质性质及稳定性均差，破坏机制表现为塑形变形，剪切破坏有松动坍塌，变形过程可长可短。总体来看，远离F2断层的矿体和上盘围岩的稳定性较好，矿体底板和底盘断裂带稳定性差，采矿工程布置时应尽量避开它。工程地质性质及稳固性不均一，差别大，视具体地段岩性、岩体结构特征而定。其中有易产生掉块、冒顶等小的不易于处理的不良工程地质现象。
1.2开采现状
阿希金矿于1995年7月建成投产了750t/d原矿处理能力的选冶生产系统和600t/d生产能力的北露天采矿生产系统，随后又建成投产了100t/d生产能力的南露天采矿系统。按照强化开采的生产规模及露天开采的下降速度，南、北两露天坑于2004年达到设计最终开采境界而闭坑并进入坑内开采。
与露天坑衔接的采场采用无底柱分段崩落法，1400水平以下主要采用小空场嗣后充填法和下向进路充填法，目前崩落法采场已全部回采完。
2 废石充填
2.1废石充填料的选择
根据阿希金矿所处地理位置及内外部开采技术条件，可供选择的废石充填集料有露天坑覆盖岩及井下掘进产生的废石。
2.2废石充填
由于前期充填料（破碎废石）生产能力不足，导致采充严重不平衡，影响生产。在空场嗣后充填采场利用废石充填矿柱，以解决这一问题及降低生产成本。
空场嗣后充填矿房为垂直矿体走向布置，矿房宽度为10m，长度为矿体水平厚度，中段高度44m，矿房上部为15m厚的层隔离层，隔离层上部为已回采完的崩落法采场。第一步骤回采矿房后采用尾砂碎石水泥胶结充填，第二步骤回采矿柱采用废石充填。通过在隔离层掘废石溜井与上部覆盖岩打通，将覆盖岩溜至隔离层运输巷道旁的废石堆放点，用铲运机将废石运至充填天井出对矿柱进行废石充填。（废石溜井直径为6m，充填天井直径为3m）废石充填工艺如图1所示。
为了下一中段的顺利回采，在进行废石充填前对矿柱底部结构进行尾砂碎石水泥胶结充填，高度为10m，以保证下一中段回采的顶板安全。打底工作完成后进行废石充填，通过充填天井直接将废石倒入空区。在距离顶板5m的时候再次进行尾砂碎石水泥胶结充填，以更好地控制地压，也为以后隔离层回采提供良好的底板环境。废石分
段充填如图2所示。
3 废石充填技术应用的效果
（1）采充不平衡矛盾得到有效控制，保证了矿山的持续生产。
（2）采空区充填及时，相邻盘区顶板、矿柱稳固性提高，生产作业安全提哦啊及那得到改善。
（3）废石尽量不出坑，矿山系统提升矿石时间增多，提升能力得到充分解放，为完成生产任务奠定基础。
（4）废石大量排入采空区，工业固体废弃物减少，矿山的环境生态得到好转与保护。
4 经济效益分析
5结语
阿希金矿废石充填实践取得了显著的效益，可供同类矿山参考与借鉴。
目录 1.设计原则及依据 (2) 1.1设计原则 (2) 1.2执行相关国家标准 (2) 2.矿井基本信息 (3) 3.物料配比 (3) 3.1膏体充填料性能参数 (3) 3.2膏体充填材料用量 (3) 4.工艺流程 (5) 5.主要设备选型 (6) 5.1成品骨料制备系统 (6) 5.2充填料配比搅拌系统 (8) 5.3泵送系统 (11) 5.4充填管路系统 (12) 5.5附属设施与配套事项 (12) 5.5.1蓄水池 (12) 5.5.2沉淀池 (12) 5.5.3厂房需求 (12) 5.5.4配套事项 (12) 6.管理方法及规定 (16) 6.1 施工管理 (15) 6.2 密闭材料的质量要求 (15) 6.3 充填巡查管理系统维护 (15) 6.4突发性跑漏尾砂事故的防范措施 (15) 7.安全技术措施 (17)
1.设计原则及依据 1.1设计原则 （1）工艺合理，系统可靠，经济实用，实现“三下煤”开采； （2）《煤矿安全规程》中的相关标准、规定、规范，保证设计安全；； （3）xxx煤矿相关资料； （4）严格执行国家煤矿类有关标准、规定、规范，保证设计质量； （5）充分利用煤矿现有设施，尽量减少工程量，从而节约基建投资； （6）确保充填站的服务范围和充填能力； （7）保证充填系统在服务年限之内的安全和使用的稳定性； （8）高度重视环境保护和水土保持； （9）充填站布置应尽量紧凑，节约宝贵的工业场地； （10）工艺要尽可能简单可靠； （11）使用过程中易于管理； （12）管道泵送系统运行可靠。 1.2执行相关国家标准 （1）国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》； （2）中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB3095-1996 （3）中华人民共和国国家标准《地表水环境质量标准》GB3838-2002 （4）中华人民共和国国家标准《地下水质量标准》GB14848-93 （5）中华人民共和国环境保护法 （6）中华人民共和国环境噪声污染防治条例 （7）中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996 （8）中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 （9）中华人民共和国国家标准《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》GB 9137-88 （10）中华人民共和国国家标准《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90 （11）中华人民共和国国家标准《土壤环境质量标准》GB15618-1995 （12）中华人民共和国国家标准《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB18599-2001
当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。 地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。 我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。 采空区处理 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露
操作规程编号：YTO-FS-PD569 充填采矿方法通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
充填采矿方法通用版 使用提示：本操作规程文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。充填采空区的目的，主要是利用所开成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。按采用的充填料和输出方式不同，又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法和胶结充填采矿法。 (1)单层充填采矿法。适用于缓倾斜薄矿体中，用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向一次按矿体全厚回采，随工作面的推进有计划地用水力或胶结充填采空区，以控制顶板。 (2)上向水平分层充填采矿法。一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱。回采矿房
大红山铜矿废石充填工艺的实践 吴东旭,刘 让,舒为民 (玉溪矿业有限公司技术中心, 云南玉溪市 653100) 摘 要:大红山铜矿通过优化设计,充分利用废石进行采空区充填,成功地解决了尾砂充填料不足与采充严重不平衡的问题,有效地保证了矿山持续生产。 关键词:废石;充填材料;采充平衡;充填工艺 0 前言 大红山铜矿属海底火山喷发沉积变质中厚缓倾 斜高温矿床,由7层矿体组成,I 3、I 2 、I 1 3层铜矿体, I a、I b、I c、I o4层铁矿体。地质储量铜金属792301t,品位0.81%。矿体走向E W—N60°W。走向长1800 m,倾向S3°W,倾斜宽1200m。倾角25°～5°;埋深191～705m。矿体平均厚度11.61m,矿岩坚固系数f=10～14。 大红山铜矿建设总规模为日采选铜矿石4800 t,分两期建设;一期工程建设规模为日采选矿石2400t,于1997年7月1日建成投产。二期工程于2000年元月开工建设,建设规模为日采选矿石2400 t,于2003年6月建成投产。 为了提高投产初期开采的经济效益,一期先采550～620m富矿,采矿方法为底盘漏斗嗣后充填法占85%,房柱法和全面留矿法占15%。二期为贫富兼采,主要回采标高为400～550m,采矿方法为小中段空场嗣后充填法和房柱法,采用瑞典进口的Boomer281、Si m bar H1354台车凿岩、芬兰进口的T OY O-400E、T OY O-007铲运机出矿,设计充填材料为分级尾砂。 大红山铜矿井下充填料主要为分级尾砂,分级界限为+0.018mm,由于铜矿床中有铁金属伴生,铁作为附产品需进行回收,尾砂产率不高,井下充填料源不足,分级尾砂充填料的缺口为13万m3/a。 1 充填系统 一期充填系统包括:地表充填站、水力输送管路、水处理系统、排污系统。地表充填站设有两个矩形砂仓,两个圆形卧式砂仓和两个Φ7m立式砂仓。 二期充填系统在一期充填系统基础上增加了废石充填斜井,并在地表充填站增设两个Φ9m的立式砂仓。 充填系统工艺流程为:选矿厂全尾砂浆由水隔离泵直接输送到充填制备立式砂仓,经立式砂仓自然分级沉淀,沉砂经立式砂仓造桨自流输送到井下采空区进行充填;立式仓溢流水进入圆形卧式砂仓,溢流水浓度在14%左右,圆形卧式砂仓上部分进入污水处理系统进行二次登清,弥补充填生产上用水不足。卧式砂仓的泥沙直接排入圆形卧式砂仓或直接排往尾砂库。水处理系统的细粒泥尾砂由排污溢流系统直接排往尾砂库。 采场充填密闭墙采用C25钢筋混凝土浇灌,密闭墙周边施工锚杆相连。采场脱水主要靠滤水管溢渗水,中深孔溢水、裂隙渗水等多种综合脱水。1.1 充填材料与充填参数 大红山矿充填料源为自然分级尾砂。来自选矿厂的全尾砂输送到充填制备站经自然分级沉淀后的分级尾砂作为井下充填料。分级尾砂充填系统技术参数为: 分级尾矿密度:R T =2.95t/m3; 充填浓度:C v =55%～78.8%,C v均=68%; 砂浆输送工作流速:V i =1.98～2.36m/s; 充填料浆流量:Q=126～160m3/h; 采场充填能力:60～90m3/h。 大红山铜矿自然分级尾砂粒级组成见表1。 表1 大红山铜矿自然分级尾砂粒级组成 粒级产率累计产率粒级产率累计产率 98u10.3810.3818u19.3986.91 74u8.8419.2210u 4.8591.76 37u48.3167.52-9u8.24100 1.2 历年采充情况及充填系统存在的主要问题 大红山铜矿历年采充情况见表2。 I SS N1671-2900 CN43-1347/T D 采矿技术 第6卷 第3期 M ining Technol ogy,Vol.6,No.3 2006年9月 Sep.2006
QMBI—GQ—001 充填系统工艺流程 系统流程如图1所示。采用全尾砂及32.5级硅酸盐水泥作为充填料。全尾砂经自然沉降脱水、压气造浆后放砂至搅拌机，水泥则经双管螺旋及电子秤添加至搅拌机。料浆经双卧轴连续搅拌机及高速搅拌机两段搅拌后，经测量管进入料斗，最终经充填钻孔及井下管网自流输送至井下采场充填，具体描述如下： 选厂全尾砂经老充填站高扬程渣浆泵加压后，浓度50~55%、流量50m3/h左右，经全尾砂输送管（1）输送至膏体充填站。膏体充填站设立两个容积分别约为800m3的卧式沉降池（4）。为了使放入沉降池中的全尾砂粒度分布均匀，每个沉降池布置4个放砂阀（2）。在充填作业中，两个沉降池交替使用，即当其中一个沉降池进行充填作业时，另一个沉降池则用于进砂及沉降脱水，进砂或放砂通过开启或关闭分流阀（3）来实现。 当沉降池进砂完毕并经自然沉降后，即可通过放水阀（5）排出全尾砂料浆面上澄清的水。北池的澄清水直接排入回水池（7）中，而南池澄清水则通过放水阀（5）及排水管（6）排入回水池。回水池上安装有回水泵（8），澄清水经回水泵加压后通过回水管（9）输送至选厂循环使用。 沉降池中全尾砂经自然沉降脱水后，即可进行压气造浆。压气造浆设施如图2、图3。空压机站压气通过3″总进风管及进风总闸进入充填站，为了测定进气气压，管路上设置气压表。每个沉降池中布置20排压气造浆喷嘴，每排布置喷嘴10个。为了便于维修及清洗池底风管，每排风管均布置有1″活接及吹洗用球阀。
充填前打开1″不锈钢球阀对池中全尾砂进行压气造浆，每次开启3~5排，待池中全尾砂造浆均匀后，即可打开5″放砂阀（11）通过放砂管（14）向搅拌机供给全尾砂浆。 在放砂阀两侧布置有辅助造浆水阀（12）及放砂管冲洗水阀（13）。当打开放砂阀但放不出全尾砂时，可打开辅助造浆水阀（待放出全尾砂后，随即关闭该阀）。充填结束后，打开放砂阀外侧冲洗水阀、双卧轴搅拌机清洗水阀（49）进行冲洗作业。 为了对放砂流量进行检测及调节，在放砂管上布置有电磁流量计（15），手动调节阀（16）及电动调节阀（17）。为了防止各种杂物进入搅拌机，设置了全尾砂过滤进料斗（18），进料斗内布置有焊接钢筋网。 散装水泥由散装水泥罐车（19）运至充填站，经吹灰管（20）吹卸入容量150t的水泥仓（26）中。为了防止各类杂物进入水泥仓，在水泥仓顶布置过滤进灰箱（21）。水泥仓顶部另设有排气装置（22）、重锤式料位计（23）及人员观察孔（24）；水泥仓底部设有闸板阀（27）、双管螺旋给料机（28）及螺旋电子秤（30）。螺旋电子秤进、出料口均绑扎有帆布连接段（29）、（31）。水泥按设计配比经双管螺旋给料机给料后，经螺旋电子秤计量，输送至搅拌机中。 为了防止水泥仓中水泥下料不畅，在水泥仓锥体部位设置有压气破拱装置（25）。 全尾砂浆及水泥经各自的供料装置后通过搅拌机进料斗（35）而进入双卧轴搅拌机（36）中。为了对充填料浆制备浓度进行调节，设置有调浓水供水线。供水线上设置有电磁流量计（32）、手动调节阀（33）及电动调节阀（34）。
拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 命令: 指定对角点: 命令: 指定对角点: 命令: 命令: _.erase 找到 1 个 已删除填充边界关联性。 命令: h HATCH 命令: 指定对角点: 命令: h HATCH 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 命令: 指定对角点: 命令: 命令: h HATCH 命令: 命令: _.erase 找到 1 个 已删除填充边界关联性。 命令: h HATCH
拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 命令: 命令: _.erase 找到 1 个 已删除填充边界关联性。 命令: h HATCH 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 正在分析内部孤岛... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据... 拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]: 正在选择所有对象... 正在选择所有可见对象... 正在分析所选数据...
废石充填
废石充填工艺在阿希金矿的实践 苏春玮 摘要：阿希金矿通过优化设计，合理利用井下矸石及及露天部分废石进行采空区充填，解决了充填料不足与采充严重不平衡的问题，价低了生产成本，清洁了矿山环境，保障了矿山的可持续发展。 关键词：废石；充填；充填工艺 前言： 阿希金矿是一座露天转地下开采的大型金矿，井下采矿方法主要为：无底柱分段崩落法，空场嗣后充填法，下向进路充填法。由于前期充填料生产能力不足，导致采充严重不平衡，影响生产。经分析研究，在空场嗣后充填采场利用废石充填矿柱，以解决这一问题及降低生产成本。 1 矿床地质概况及开采现状 1.1地质概况 矿床开采所涉及到的主要岩组为大哈拉军山组英安岩和阿恰勒河组砂砾岩块状岩组。岩石致密坚硬，结构面间距0.5～1.0m以上，岩体完整性为中等—良好。 与开采有关的岩组为F2断裂破碎带碎裂块状岩组。该岩组分布于矿体下盘，部分地段影响到矿体。在含金石英脉及蚀变岩矿体的底板，由于构造活动的影响，形成了一个宽5－10m的破碎带，含有较
多的较多的粘土（或断层泥），形成岩块夹泥或泥散体结构，形成了一个近乎南北向的破碎带软弱结构面。这部分工程岩组的工程地质性质及稳定性均差，破坏机制表现为塑形变形，剪切破坏有松动坍塌，变形过程可长可短。总体来看，远离F2断层的矿体和上盘围岩的稳定性较好，矿体底板和底盘断裂带稳定性差，采矿工程布置时应尽量避开它。工程地质性质及稳固性不均一，差别大，视具体地段岩性、岩体结构特征而定。其中有易产生掉块、冒顶等小的不易于处理的不良工程地质现象。 1.2开采现状 阿希金矿于1995年7月建成投产了750t/d原矿处理能力的选冶生产系统和600t/d生产能力的北露天采矿生产系统，随后又建成投产了100t/d生产能力的南露天采矿系统。按照强化开采的生产规模及露天开采的下降速度，南、北两露天坑于2004年达到设计最终开采境界而闭坑并进入坑内开采。 与露天坑衔接的采场采用无底柱分段崩落法，1400水平以下主要采用小空场嗣后充填法和下向进路充填法，目前崩落法采场已全部回采完。 2 废石充填 2.1废石充填料的选择 根据阿希金矿所处地理位置及内外部开采技术条件，可供选择的废石充填集料有露天坑覆盖岩及井下掘进产生的废石。
1 实验目的 本次试验通过采用尾砂和水泥等作为充填骨料，测试充填试块的固结特性、强度指标等，以检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，以此确定金鑫金矿实验采空区回采残矿要求的充填材料及其控制参数等。 2 取样 本次试验根据实验目的，主要采用的试验材料为尾砂、水泥以及水等。为了符合实际，本次试验所用尾砂从金鑫金矿现场获取，托运至实验室进行试验，可确保所得数据与矿山实际相符。 具体材料包括以下几种： （1）骨料原料：主要为选矿全尾砂。 （2）胶结材料：普通32.5水泥。 （3）水：采用自来水。 4、主要试验内容 根据试验目的，确定本次试验主要内容为： 1）尾砂物理力学性质及化学成分测定 （1）测定金鑫金矿尾砂原料的物理力学性能，主要包括比重、容重、含水率、孔隙率、自然安息角和渗透系数等； （2）测定并分析尾砂的化学成分； （3）测定尾砂的粒级组成； （4）测定尾砂的压缩系数和压缩模量。 2）充填料配比试验 （1）尾砂添加水泥后的固结特性研究，选取至少2个不同浓度和3个不同灰砂比的组方进行试验 （2）根据试验结果推荐尾砂充所需的充填材料配比参数。 4、技术指标和参数 试验得到以下指标和参数： （1）尾砂原料的基本物理力学参数，主要包括比重、含水率、密度、孔隙率、休止角和渗透系数等； （2）尾砂的粒级组成；
（3）各组方充填料的比重、含水率等； （4）不同养护龄期（7d、28d、60d）下的各组方的充填体单轴抗压强度、弹性模量等； （5）充填体不同养护龄期（7d、28d、60d）劈裂强度，计算其内摩擦角和粘结力，并绘制莫尔应力圆。 5 试验方法和方案 本实验主要是在对尾砂进行物理力学性能测定和化学成分分析的基础上，选择不同充填配比进行室内充填体试块制作，测定其养护期为7d、28d、60d充填体单轴抗压强度和典型试块的7d、28d、60d劈裂强度，绘制摩尔圆，并求解内摩擦角及粘结力。 在得到以上物理化学性质分析结果和强度试验等结果后，对其进行技术经济分析，推荐尾砂材料充填所需的充填材料配比参数。 5.1物理力学性质测试方法 （1）用比重瓶法测试比重； （2）采用小型相对密度仪测定容重； （3）依（1）、（2）结果计算孔隙率； （4）采用三联式固结仪测定固结（压缩）性； （5）用卡敏斯基管测定渗透系数； （6）采用粗筛和比重分析联合测定物料级配。 （7）采用D=20cm的圆盘休止角仪测定干状样品和水下样品两种状态下的休止角。 5.2化学成分测定方法 金鑫金矿尾砂化学成分主要测定________等。 5.3充填料室内配比试验 本试验中心内容是充填材料的强度试验，为保证试验工作有序、顺利进行，特制定如下试验计划： 1）试验仪器及器材
全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用 为了解决采空区及地表陷落的安全隐患，同时为矿山生产的大量尾矿砂寻找堆存场地，经试验充分论证，可利用全尾砂对井下采空区进行充填处理，消除地表陷落及采空区垮塌安全隐患。井下采空区充填密闭是全尾砂充填的必要条件之一。文章较详细介绍了全尾砂胶结充填技术在某金属矿采空区治理中发挥的作用，治理效果显著，基本消除了矿区采空塌陷地质灾害隐患，为小型矿山采空区治理工作提供技术指导。 标签：采空区；全尾砂；胶结充填；金属矿 全尾砂胶结充填技术近十几年来，在我国不断得到发展、完善，已在不少矿山推广应用。某金属矿于2005年建矿，2008年正式投产，设计生产能力15万t/a。矿山采用中央下盘斜井开拓，采矿方法为房柱法和浅孔留矿法。经多年开采已经形成了较大范围的地下采空区，对周围居民、工厂构成威胁，矿山和各级政府对地表安全监控管理和环境保护治理的工作责任重大。 1 矿山基本概述 1.1 地质条件 矿区处于某向斜盆地的东北边缘，分布有奥陶系马家沟组、石炭系本溪组及二叠系地层。由于金岭岩体的侵入作用，形成向东北倾伏的金岭短轴背斜，沿接触带形成一系列大小不等的磁铁矿床。 该金属矿山开采矿床矿体-150m以上部分。矿体形态呈扁豆状，走向N30°E，倾向SE，倾角20°～40°，矿体沿走向南北长180m，沿倾向延伸165m，水平宽度50～150m。主要有益组分TFe含量一般为30%～55%，最高可达64.74%，平均含量51.41%；矿体最小厚度4.34m，最大厚度16.48m。 1.2 水文地质条件 矿区地处鲁中南陆背斜水文地质区、山间盆地亚区的水文地质单元北部。依据含水介质及赋存条件，含水岩组分为第四系松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组和岩浆岩类裂隙含水岩组。 矿山投产以来，坑内一直无水，只是在雨季的后期，坑壁上有少量渗水，并不影响坑内作业，也无需排水疏干。该金属矿水文地质条件简单。矿床的主要充水因素是奥陶系灰岩岩溶裂隙水。区内没有大的河流及地表水体，大气降水顺势流出矿区，不会在本区滞留，对地下开采一般不会构成威胁。 1.3 开采现状
目录 1.设计原则及依据.......................................... 错误!未定义书签。 设计原则.............................................. 错误!未定义书签。 执行相关国家标准...................................... 错误!未定义书签。 2.矿井基本信息............................................ 错误!未定义书签。 3.物料配比................................................ 错误!未定义书签。 膏体充填料性能参数.................................... 错误!未定义书签。 膏体充填材料用量...................................... 错误!未定义书签。 4.工艺流程................................................ 错误!未定义书签。 5.主要设备选型............................................ 错误!未定义书签。 成品骨料制备系统...................................... 错误!未定义书签。 充填料配比搅拌系统.................................... 错误!未定义书签。 泵送系统.............................................. 错误!未定义书签。 充填管路系统.......................................... 错误!未定义书签。 附属设施与配套事项.................................... 错误!未定义书签。 蓄水池............................................. 错误!未定义书签。 沉淀池............................................. 错误!未定义书签。 厂房需求........................................... 错误!未定义书签。 配套事项........................................... 错误!未定义书签。 6.管理方法及规定 (16) 施工管理 (15) 密闭材料的质量要求 (15) 充填巡查管理系统维护 (15) 突发性跑漏尾砂事故的防范措施 (15) 7.安全技术措施 (17)
在提倡可持续发展，构建资源节约型、环境友好型社会的今天，有色金属矿山如何在技术上更加有效地利用现有的尾矿资源，保护环境，安全生产，显得尤为重要。目前，我国相当一部分地下矿山都选择充填的方式对采矿过程中产生的尾矿进行处理和利用，合肥恒昌自动化控制有限公司在矿山充填技术研究方面一直走在行业前列. 开采矿山会产生大量的尾矿,我国是一个矿产资源大国，矿业尾矿废料的积存量和年排放量也十分巨大。过去粗放型开采对生态环境的破坏很大，主要表现在地表塌陷、尾矿库及废石场占用大量土地以及废水排放对环境的污染等方面。同时，一些矿山对尾矿库、尾矿堆管理不善，易造成垮坝等事故，形成重大的安全隐患。利用尾砂进行井下采空区充填就是一种处理尾矿的好方法。 充填技术是充填采矿法的核心，采用充填采矿法可以使采矿回采率大幅提高，从而提高矿石资源利用率。充填采矿法既可以提高资源利用率，防止地表塌陷，又可减少固体废料向地表的排放，是充分利用尾矿资源，实现节地、节能、环保、废物利用的有效途径。 一般所说的充填采矿法是对地下矿山而言的，地下采矿法有空场法、崩落法和充填法三大类。可以说，高浓度充填和膏体充填是目前矿山充填领域最新的技术成
果。 高浓度充填和膏体充填与其他充填方法相比，最大的优势在于充填料浆的浓度是非常高的，一般可以达到72%以上，膏体状态下的浓度甚至可以达到80%~82% （不同的尾砂浓度不一样）。高浓度料浆可以实现自流，而膏体料浆一般需要用加压泵进行输送，将充填料浆挤压到井下。 充填工艺包括料浆制配、输送、采场工艺技术等。目前，料浆的制配是最关键的一个环节。尾砂充填料浆浓度的高低，也反映出充填水平的高低。根据恩菲的研究，对充填来说，无论是高浓度还是膏体，最好的状态就是充填料浆不会出现离析、不脱水，但还能自流输送。全尾砂膏体充填就具有料浆浓度高、含水率低、不沉淀、不离析、不脱水的特点。这就为全尾砂的利用创造了条件，甚至可以全部利用，不建尾矿库。 精确测量技术应用,可以较好地完成充填浆料的优 化配比,用高精科氏力质量流量计测量密度,可以在保证胶体强度的前提下减少水泥这样较昂贵物料的用量,为 企业带来良好的经济效益.。 国内矿山大都采用连续配料工艺来制备充填料浆，有了可靠的高精度测量仪表,再加上耐磨陶瓷阀和胶管 阀的应用, 应用模糊智能控制技术,可以很好地优化系统,实现系统自诊断,结合现代总线技术,可以节约更多 的人力资源,系统效率大大提高。
Serial No .495July . 2010 现 代 矿 业 MORDE N M I N I N G 总第495期 2010年7月第7期 李 强(1979-),男,河北廊坊人,讲师,221116江苏省徐州市。 矿山充填技术的研究与展望 李 强 彭 岩 (中国矿业大学力学与建筑工程学院) 摘 要:介绍了矿山充填技术的发展历程及应用现状,着重提出了煤矿矸石井下充填技术,融 入了“绿色开采”理念。通过对充填体力学作用机理的探讨,结合采矿作业要求,研究了新的充填工艺和方式。对于保护环境、合理开发资源,实现矿产资源的二次开发利用,促进矿山可持续发展具有一定的现实意义。 关键词:矿山充填;应用现状;可持续发展中图分类号:T D823.7 文献标识码:A 文章编号:167426082(2010)0720008206 Research and Prospect on M i n e F illi n g Techn i que L i Q iang Peng Yan (School of Mechanics&Civil Engineering,China University of M ining and Technol ogy )Abstract:The devel opment course and app licati on situati on of m ine filling technique are intr oduced,coal m ine gangue undergr ound filling technique is raised e mphatically which combine with "har moni ous m ining "idea .Ne w filling technol ogy and mode are studied thr ough the discussi on on mechanics functi on mechanis m of backfill and combine with m ining operati on require ments .It has a certain p ractical signifi 2cance on envir on ment p r otecti on 、reas onable res ources exp l oitati on,and realize the second devel opment and utilizati on of m ineral res ources and p r omote the sustainable devel opment of m ine . Keywords:M ine filling;App licati on situati on;Sustainable devel opment 进入工业社会以来,人类对能源的需求日益增 大。矿山中蕴含着大量能源物质,特别是煤炭,我国未来的发展对其的依赖还很巨大。矿山开采在带来矿产资源的同时,也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。其中最为突出的就是地表沉陷。 矿山充填是治理开采沉陷的有效手段,国内外学者对其进行了大量研究,提出了许多行之有效的方法。自20世纪50年代以来,我国矿山充填技术 的发展大致经历了四个阶段[1,2] :50年代为废石干式充填的全盛时期;60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填;70～80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填技术;90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填等新技术,促进了我国采矿技术 的进步和采矿工业的发展[3] 。进入21世纪,矿山开 采将转向深部矿体、“三下矿体”[4] 以及其它复杂难采矿体。地压控制问题将日益突出,并成为深部高效、安全作业的主要障碍。胶结充填是深部及复杂应力环境下地压控制的有效途径之一,因此,充填采矿法和充填工艺技术越来越受到人们的重视,且在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与进步。一方面通过对充填材料和充填体物理力学性质的认识,研究开发来源广泛、成本低廉、便于制浆和输送、充填体强度高的新型充填材料;另一方面,通过对充填体力学作用机理的探讨,结合采矿作业要求,研究新的充填工艺和方式。在此基础上,结合现代矿山充填技术发展的趋势,逐渐形成了似膏体充填新思想,研究了一种新的充填技术———似膏体充 填新技术[5] 。1 矿山充填技术的应用概况 目前在中国应用的充填工艺[6,7] 主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。 8
采空区充填支护材料 采空区充填支护材料是由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的（临时）永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。产品不燃烧也不助燃，具有突出的防爆防静电性能，对封堵瓦斯和防灭火有很好的效果。材料成型后性能稳定、持久，不破裂。 产品概述 采空区充填支护材料是为了提高煤矿井下密闭和空峒充填的施工速度，提高生产效率而研发的。它是由多种高分子化合物经过复配加入适量的交联剂、稳定剂和固化剂，在特定条件下反应预制成的块状泡沫体。该泡沫体重量轻、密闭性能好。由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的（临时）永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。该填充材料是由基料和催化剂，以4：1或者1：1的体积比混合，即时发泡，迅速膨胀形成的。膨胀倍数可达最初体积的15～30倍，膨胀泡沫2分钟内即可凝固硬化。 材料特点 1. 材料重量轻，运输方便，施工密闭时能大量减少工人劳动强度； 2. 使用时可以根据施工要求随意切割成不同尺寸、不同形状的单元体； 3. 施工速度快，可实现5分钟密闭巷道； 4. 产品阻燃防爆，密闭不透气，且当顶板有压力时，愈压密封性能愈好；
5. 产品具有一定的可塑性，施工后能保持巷道帮密实不透气； 6. 不需要购置专用设备，且产品可以重复使用，节约成本； 7. 用户根据使用地点和要求的不同，可定制不同强度、不同规格尺寸的产品； 8. 该产品属环保产品，使用过程中无毒、无味、无污染。 产品作用 采空区充填支护材料是一种泡沫充填产品，由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。该物质不燃烧也不助燃，具有突出的防爆防静电性能，对封堵瓦斯和防灭火有很好的效果。该材料成型后性能稳定、持久，不破裂。 适应范围 1、充填煤岩空峒和裂隙，防止漏风； 2、井下有毒有害气体的封堵； 3、构筑防火密闭墙或快速密闭墙； 4、充填巷道或工作面高冒区； 5、采空区或者高冒区防灭火。 注意事项 1．运输过程中请勿重压，以免损坏产品； 2．施工时应根据密闭断面尺寸，尽可能的使用整块产品，减少切割次数，以免浪费。
贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县珠藏镇兴发煤矿10701综采面采空区矸石充填 安全技术措施 编制： 编制单位：兴发煤矿技术科 2019年5月3日
安全技术措施会审记录
10701综采面采空区矸石充填安全措施学习和考试记录贯彻时间：学习地点：传达人：
10701综采面采空区矸石充填安全技术措施 一、概况 10701综采工作面布置在一采区东翼，走向长380m，工作面倾斜长190m，工作面上限（回风巷）标高为+1300m，下限（运输巷）标高为+1420m。该综采工作面对应地面位置为大山，无主要建筑物，回采过程中对地面设施无影响。本工作面采用走向长壁一次采全高后退式综合机械化开采方法，双滚筒采煤机割煤、装煤，可弯曲刮板运输机运煤，支撑掩护式综采液压支架维护工作面顶板。10701工作面按照《10701综采工作面初采初放安全技术措施》执行初采初放，然后进行正常回采。 采用MG250/600-AWD2型双滚筒采煤机割煤，采煤机在工作面端头斜切进刀，双向割煤，采煤机割煤时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，设计采高为2.0m，循环进度0.6m。采煤机双向割煤，自行装煤，沿煤层顶底板回采。顶板必须割平，煤壁平、直，不得出现台阶、无伞檐，严禁留顶煤，支架必须拉成一条直线，要求刮板运输机平、稳、直，工作面采高为2.0m。 为尽量减少煤矿排矸量，推广新型技术，把矸石回填采空区（采空区矸石充填），为保证采空区充填期间的施工安全，特编制本安全技术措施。 二、矸石充填钻孔设计 1.10701综采面M7煤层倾斜长190m，煤层厚度2m的有110m，有80m长的工作面煤层薄化只有0.3m，几乎为矸石，工作面采高设计为2m，最大采高不超过 2.6m。在工作面推进10m左右，待初次放顶完成（即煤层直接顶垮落后进行施工采空区矸石充填钻孔）。
充填采矿方法 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
充填采矿方法随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。充填采空区的目的，主要是利用所开成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。按采用的充填料和输出方式不同，又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法和胶结充填采矿法。 (1)单层充填采矿法。适用于缓倾斜薄矿体中，用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向一次按矿体全厚回采，随工作面的推进有计划地用水力或胶结充填采空区，以控制顶板。 (2)上向水平分层充填采矿法。一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层进行，随着工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工
作空间。充填体维护两面帮围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿石运至溜井中。矿房架采到最上面分层时，进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后，再进行回采。矿房架采的充填方法，可用干式充填、水力充填或胶结充填。 (3)上向倾斜分层充填采矿法。这种方法与上向水平分层充填法的区别是用倾斜分层回采，在采场内矿石和充填料的搬运主要靠重力。这种方法只能用干式充填。 (4)下向分层充填采矿法。用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固，矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体。这种采矿方法的实质是：从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护下进行的。回采分层水平或与水平成4°～10°或10°～15°倾斜角。倾斜分层主要是为了充填直接顶，同时也有利、于矿石搬运，但凿岩和支护作业不如水平分层方便。
废石处置施工方案 1、工程概述 本工程量约为14万吨，废石外运。废石开挖期间建筑物、道路、管线及坡顶等对不均匀沉降敏感如超挖极易发生坍塌事故。 废石开挖前的主动降水和开挖过程中的自然降水也会对周边管线及建筑物造成沉降影响。因此，废石挖运是本项目施工的一个重点和难点。本工程位于浙江巨化化工矿业有限公司指定的废石堆场，主要交通要道为“浙江巨化化工矿业有限公司指定的废石堆场一目的地”，道路沿线两侧有厂区等，由于工程量大，需要大量运输车辆调配和外运。加强废石运输的管理，特别是对泥头车的管理非常重要。并对运输车辆进行严格的防护措施，外运车辆必须用篷布遮盖好废石，以防运输过程屮对沿途的环境造成污染。 2、废石外运施工方案 废石外运施工前的准备工作 (1)、组织准备: 项目部成立土方外运施工领导小组，人员组成若干: (2)、现场准备: 测量准备: 做好场地控制网的测量工作，建立控制基准点，测放开挖边线。 将高程控制点引至开挖附近，以方便随时控制清土标高。出入口 场对废石车辆冲洗后方能进入市政道路，设置冲洗池和沉淀池, 内道路做好地面硬化。开挖前完成坡顶护栏及临时排水沟的砌筑。 基坑场地安装照明灯，做好夜间赶工的照明准备工作。施工过程屮随时跟进测量，保证开挖线尺寸与标高。 (4)、协调准备:
提前办好渣土受纳许可证，核查泥头车、挖掘机及操作司机的有关证件，保证各项手续齐全完善。做好施工协调配合工作，积极与市道路道路及交通主管部门协调，并做好场地周边及运输道路沿线单位和居民的配合工作，为废石外运工作的顺利进行创造有利条件。 堆石场安排: 根据实地考察及调研，经协调后，选定堆石场。 机械设备配备: 根据施工进度计划安排，结合废石外运距离及现场施工实际情况, 计划配备挖掘机、泥头车若干台。 3、废石处置 利用废石破碎充填增加效益减少污染，选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的硬度而定。对坚硬废物应采用挤压破碎和冲击破碎；对韧性废物应采用剪切破碎和冲击破碎或剪切破碎或碎，对脆性废物则采用劈碎，冲击破碎较好。一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对废石进行破碎的，例如压碎和折断，冲击破碎和磨碎等“减量化、资源化、无害化”的废石污染控制原则。减量化：通过适宜的手段，减少. 和减小废石的数量和容积。对固体废石进行处理利用。资源化: 采取工艺措施，从废石中回收有用的物质和能源。无害化：将废石通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围环境的目的。 将废石焚烧或用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的废石数量、缩小废石体积、减少或者消除其他危害成分的活动；或者将废石最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施并不再回取的活动。废石也可用来填坑，寻找适当地点作填埋处理。堆置处理堆置就是将废石直接堆放到预先划定并作好准备的场地上。选择场地应遵循:①保护地下水质, 防止地下水因受废石堆排放的浸滤水的影响而变质;②保护地表水，防止地表水因废石堆风化淋蚀而增加泥沙负荷和溶解固体负荷;③防止风蚀;④保证人类安全,防止洪水或地震造成灾害。因此选择场地必需对地形、水文地质情况、地震情况、水文情况、大气情况等进行综合考虑。废石堆存要求更特殊，废石基础材料要有足够的强度,还应具有良好的不透水性。废石半干堆垛、粗细残渣的共处置。把废石堆放在堆放场后，可向废石堆表层覆盖石块、泥土，种植植物或对其表层进行化学处理，以使废石堆稳定, 减少二次污染。