1.3 深井矿山充填技术发展现状(3)

2)深井矿山充填技术的研究现状

胶结充填采矿法由于在确保安全的情况下兼具环境保护和提高矿石回收率的双重功效,在有色、黄金等矿山得到越来越广泛的应用。随着科学技术的发展和浅部矿体的逐渐消耗,开采深度逐年增大,世界最深矿井已达5000m。深部矿床开发固有的高应力、高地压、高地温特点,使胶结充填采矿法成为首选方法。由于充填工艺涉及矿山安全与经济效益,因此引起国内外采矿界的广泛关注,取得了不少研究成果。

(1)水泥替代品研究取得重大突破。

胶结充填的主要缺点是充填成本过高,胶结充填材料成本中,水泥费用占将近60%~80%,因此降低胶结充填成本的一个重要途径就是寻找水泥替代品,以降低水泥消耗。国内外的研究及应用实践表明,冶炼厂水淬炉渣、火力发电厂粉煤灰、铝厂赤泥,都是性能良好的水泥替代品。尤其是粉煤灰,除了可部分替代水泥降低充填成本外,还可以改善浆体流动性能、提高浆体悬浮性,因此应用更为广泛。

根据中南大学在安徽铜陵新桥硫铁矿、湖南柿竹园有色金属矿、湖南水口山矿务局、贵州开阳磷矿等进行的试验研究成果,添加粉煤灰后,充填体固水性能明显提高,泌水率仅2%~4%,与普通胶结充填(泌水率一般为12%~15%)相比,降低60%。另外,根据中南大学与高峰公司进行的“高峰矿业有限责任公司胶结充填骨料性能研究”,粉煤灰可以有效解决高硫尾砂胶结充填中充填体的膨胀破坏难题。

(2)新型充填技术不断涌现。

在招远金矿、焦家金矿进行了高水速凝全尾砂胶结充填新工艺试验,采用高水速凝材料,与全尾砂浆混合制成质量浓度30%~70%的充填料浆,充入采场后,不需脱水,8h即可上设备作业。尽管所使用的高铝型高水速凝材料还存在不足之处,但该材料基本解决了尾砂分级脱泥、井下脱排水、采场接顶等技术难题,为更好利用全尾砂充填开辟了一个全新的领域,也为研制材料来源广泛、成本较低、性能更好的新型高水速凝材料奠定了基础。

块石胶结充填新工艺已得到推广应用。该工艺由于块石与砂浆分开输送,利用砂浆的穿透性固结块石,无需搅拌,其充填体强度接近于混凝土胶结充填强度,与混凝土胶结充填相比,充填效率提高,工艺更为简单,工人劳动强度大大降低。高峰公司在100号矿体安全隐患综合治理中,试验并成功运用了该项新技术,即井下掘进废石不出窿,直接充入采空区或采场,废石与水泥砂浆交替下料,自然混合构筑块石胶结充填体,取得了良好的技术经济效果。

应用分级尾砂管道水力输送的充填工艺技术已相当成熟。为解决分级尾砂脱泥后堆库困难及尾砂分级工艺复杂的难题,近来不少矿山推广了全尾砂胶结充填技术,常用工艺是选厂20%左右低浓度的全尾砂经浓密、过滤等机械手段进行浓缩后,与水泥混合搅拌形成充填浆体,如广东凡口铅锌矿。但该工艺需用机械方法进行浓缩、过滤,工艺复杂,成本较高。

近年来,国内一些矿山引进和试验采用了全尾砂膏体泵压胶结充填工艺,如金川集团等,推动了全尾砂胶结充填技术的进步,为尾砂产率低、充填料来源不足的矿山提供了成功的实例。

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