金源矿业公司充填系统搅拌桶改造实践

针对金源矿业公司充填系统在应用过程中出现的井下充填料浆离析、分层,充填体强度低等问题,认为充填系统搅拌桶设计不尽合理是其主要原因。通过搅拌桶叶轮设计及搅拌总成计算,对充填系统原搅拌桶进行了改造,并取得了较好的应用效果。     

高浓度充填料浆离析分析及控制

在利用管道水力输送的矿山充填中,要保持高浓度料浆在复杂的工况条件下不产生离析,以确保充填体最终强度,必须从料浆制备、充填料选择、搅拌系统控制、计量系统和管道输送系统等环节进行综合控制。     

基于宾汉姆体的高浓度尾砂浆剪切变稀规律研究

高浓度尾砂浆的活化搅拌一直是矿山充填技术研究的重要方向,采用高速搅拌活化充填料浆是破坏充填料浆“团块”的有效办法,能够明显改善充填料浆的流变特性,提高其可输送性。高速搅拌过程的实质是对充填料浆进行快速剪切,不同的搅拌能对应不同的剪切速率,料浆的物化性质也相应地存在差异。为研究这种差异的规律并寻找高浓度尾砂浆的最佳活化能,针对某铜矿充填用尾砂,配制了浓度为70%的尾砂浆,采用新诺AM300S-H实验室搅拌机对尾矿浆开展了多种转速的搅拌实验,并采用Broofield R/S-CCT型流变仪分别测试其流变参数,通过Bingham模型分析了剪切变稀特性。研究结果表明：高浓度尾矿浆的黏度（ηb）和屈服应力（τ0）随搅拌速率（n）的增加而减小,表现出明显的剪切变稀特性,当转速达到400 r/min之后,尾砂浆的屈服应力不再明显减小,有趋于稳定的特性;在转速为120~1 000 r/min的范围内,其黏度与剪切转速之间的关系可用ηb=0.3n-0.1表示。     

充填料浆环管试验计算机仿真应用的研究

充填料浆环管试验是采用充填工艺的矿山设计必须进行的一项工作,旨在获得充填工艺流程的流体、流变参数,作为设计的依据。但充填料浆环管试验要耗费较长的时间、大量的资金,以及人力、物力。因此并非所有矿山都具有进行环管试验的条件,于是只能采用类比法确定参数。通过对环管试验进行计算机仿真,可以替代环管试验获得所需充填料浆的流体力学、流变学参数,对设计充填系统具有重要的现实意义。文中通过建立尾砂料浆充填环管试验计算机仿真模型,仿真得出的充填料浆管道阻力参数和实测值基本相符。     

全尾砂胶结充填在某白钨矿山的应用

为防止或限制某白钨矿山采空区大面积塌方和地表沉陷,矿山对采空区进行了全尾砂胶结充填。该矿山根据尾砂粒级组成和胶结充填材料强度的试验结果,设计了全尾砂胶结充填系统的工艺流程,采用立式砂仓对低浓度全尾砂浆进行沉淀脱水形成高浓度全尾砂浆,将高浓度全尾砂浆、散装水泥及适量调浓水混合连续搅拌均匀后制备成充填料浆,经充填钻孔及井下充填管路自流或者加压输送至采场空区进行充填,并解决了一些胶结充填过程中的具体问题。     

胶结充填材料优选及配比优化试验研究

针对某矿山采用全尾砂和胶凝材料作为充填材料进行自流胶结充填存在的充填料浆浓度低、井下采场泌水量大及充填体强度达不到要求等问题,开展了充填材料优选和配比优化试验研究。通过进行充填尾砂的物化性质分析和充填材料优化对比试验,优选出适合该矿山的胶结充填材料。在优选试验的基础上,采用正交试验方法进行配比优化试验,以标准水泥为胶结材料,全尾砂和矿渣微粉为骨料,研究矿渣微粉掺量、灰砂比和料浆浓度对充填体和料浆性能指标的影响规律,通过极差分析和方差分析确定因素的主次顺序和影响程度,并最终确定胶结充填材料最佳配比为料浆浓度68%,矿渣微粉掺量18%,灰砂比1∶14。     

细粒级尾矿流变特性及自流输送条件试验研究

某矿山采用细粒级尾矿进行充填，充填料浆浓度不稳定，易出现堵管或爆管事件，严重影响井下生产接续。开展了细粒级尾矿和胶结料浆的坍落度、扩展度、黏度及屈服应力试验。结合对采场充填基础参数分析与计算，可知管道阻力小于自然压头时即能实现自流输送。在确定胶结料浆浓度、流量、管径时，通过计算调整充填倍线实现自流输送，为现场充填自流输送提供了重要的理论依据。     

尾砂料浆L型管道自流输送试验研究

料浆输送是充填工艺的重要一环,其输送特性受料浆浓度和组合成分比例影响较大,设计管网敷设方案前进行L管试验研究,为系统建设提供可靠的理论依据。通过室内测定不同情况下料浆的流动性能和能够自流输送的充填倍线,分析试验数据得出:当其他因素不变时,增大料浆的质量浓度或灰砂比均会导致充填料浆的剪切应力和黏性系数变大,加水稀释后料浆流动性指标减小,此时能够满足自流输送条件的料浆充填倍线会增大。试验所得结果可为矿山充填系统设计建设提供技术支撑。     

金属矿山井下移动式泵送充填系统工艺优化研究

某金矿自2014年建立了井下移动式泵送充填系统,但随着矿山的提质扩能,目前的充填系统能力已不能满足生产需求,同时给料系统还存在劳动强度大,给料连续性差等问题。针对这些问题,从增大充填能力、加强给料的连续性、提高系统的机械化等方面出发,研究了具有全机械化作业的金属矿山井下移动式泵送充填系统。该系统连续高效,推广应用价值广。     

充填料浆流动温变性研究

为解决矿山充填料浆堵管事故频发的问题,以具有代表性的不同配比充填料浆为研究对象,通过安东帕MCR102高级流变仪获取并分析相关数据,重点研究了充填料浆的温度对高浓度充填料浆流变特性的影响,探索温度变化对充填料浆流动性能的影响。研究结果表明：（1）高浓度全尾砂充填料浆的流变性能会随着料浆的温度变化而发生变化;（2）随着温度的升高,高浓度全尾砂充填料浆黏度系数降低,屈服应力先下降再升高;（3）温度为10 ℃时高浓度全尾砂充填料浆流变性能最好。根据本研究结果,矿山在使用高浓度全尾砂充填料浆时,可适当调节充填料浆温度,使充填料浆达到流变性能最优状态,进而减少充填料浆堵管事故的发生。     

采矿废石—尾砂混合骨料在下向分层进路胶结充填采矿中应用的试验研究

为了降低金川矿山充填采矿成本,针对下向分层进路胶结充填采矿法,开展了废石—尾砂混合骨料现场工业充填试验。对废石和尾砂进行了粒度分析与级配研究,选取合适的废石—尾砂配比混合骨料开展现场工业充填试验研究。结果表明：-16 mm废石粗骨料和选矿尾砂细骨料的配比在5∶5~7∶3范围内,此时混合骨料的堆积密实度达到或接近于最大;对于废石与尾砂配比为6∶4和5∶5的混合骨料,当水泥添加量为260 kg/m³时,2种配比的混合骨料的胶结充填体强度均满足金川矿山充填法采矿的胶结体强度要求;采用一段搅拌时废石—尾砂混合骨料充填料浆搅拌不均匀,水泥和尾砂存在结团现象,导致胶结充填体均质性较差,整体稳定性较低,因此,废石—尾砂混合骨料的充填料浆需要采取二段活化搅拌来提高胶结充填体整体质量;对混合骨料充填料浆配比的精确控制,是影响胶结充填体强度和整体稳定性的重要因素。     

影响金川矿山充填质量因素的剖析与对策

伴随着金川矿山自产矿石原料的增长，充填量也随之加大。充填工程系统庞大复杂，不断输送的料浆形成的充填体，在矿山井下已经成巨大隐蔽工程。本文就充填体工程质量与采矿工程的因果关系进行详尽分析，并就改善二者之间的影响和制约因素从技术和质量支撑的角度提出了解决对策和手段。     

某矿尾砂胶结充填系统运行分析

为更好地给矿床开采提供安全的工作场所,实现矿山绿色环保及可持续发展,进行了某矿充填系统的设计与应用研究。结果表明:全尾砂浆经气动液化搅拌均匀后,与水泥混合坍落度约250~270 mm、浓度为70%~72%的高浓度充填料浆,呈现出流态良好的结构流体,黏稠状料浆在管道中流动时对管道磨损很小,流入采场后充填料浆扩散良好,无局部堆积与水砂分离情况发生,分仓进砂后尾砂沉降效率大幅提高,制备出的合格充填料浆充入采空区后,围岩受力环境明显改善,原有的地压显现得到有效抑制,该技术的实施为矿山绿色开采提供了有力保障。     

服务采矿工程教学研究的自动化充填料浆环管试验系统设计及应用

为实现矿山充填环管输送工艺的自动化运行,研制了一套自动化充填料浆环管试验系统。该系统主要由给配料系统、泵送系统、监测系统、管路系统和以PLC编程控制器为核心的自动控制系统等子系统组成,可完成充填料配比、料浆浓度、料浆流速、料浆流量、料浆温度等料浆流变参数及特性的测试工作,并自动绘制出各项测试参数之间的关联变化曲线。结果表明:该系统流速控制范围宽,管道布置方式多样,操作键盘化,集成度高,使用方便可靠,是进行矿业工程领域矿山充填研究与分析的重要基础设备,为科研与教学工作提供了自动化的试验与教学环境。     

基于微型塌落筒实验的充填料浆屈服应力表征

充填料浆的管道输送是充填采矿法的一个重要环节，而充填料浆的流变参数是评价充填料浆管输特性的重要指标，目前主要采用流变仪进行测定，但矿山现场通常不具备流变实验条件，主要通过塌落度实验来评价充填料浆的流动性能。本文采用微型塌落筒进行不同质量分数、灰砂比的充填料浆塌落度实验，建立微型塌落筒扩展度与屈服应力之间的解析模型，根据料浆停止流动后的形态得到简化计算模型，基于简化模型理论计算料浆的屈服应力，并将理论值与流变仪测试同等配比条件下得到的屈服应力实验值进行对比分析，同时通过双因素方差分析研究了不同质量分数、灰砂比对充填料浆扩展度的影响规律。结果表明，扩展度主要受质量分数的影响，灰砂比对其影响不显著，充填料浆的屈服应力随质量分数的增大而增大。在质量分数较低时，理论值与实验值的相对误差范围较大，二者的相对误差在25%以内，平均误差为16.79%；随着质量分数增大，误差逐渐减小至15%以内，平均误差为8.81%。综合考虑质量分数的影响，提出基于质量分数的修正系数，修正后的屈服应力理论值与实验值的相对误差降至10%以内，平均误差为3.54%。本研究微型塌落筒实验较传统塌落度实验不仅节省实验用料和劳动强度，还可有效表征料浆屈服应力，对于矿山充填料的流动性能评价具有实际指导意义。      

托库孜巴依金矿充填料浆流变性试验研究

充填料浆的流变性是影响管道输送能力和充填能力的重要因素。以试验为主,在分析尾矿物理化学性质的基础上,对充填料浆的塌落度、扩展度,以及影响流变性的料浆浓度、充填倍线、充填管径等因素开展试验研究,以确定矿山实际生产的料浆浓度。研究结果表明:水泥的添加对料浆塌落度有明显的影响,将料浆流动性突变的临界料浆浓度由72%增加至74%;料浆浓度对流变性影响显著,推荐充填料浆浓度范围为70%～72%;在实际生产中,要根据矿山实际确定充填管道管径和充填料浆流速。该试验研究明确了充填料浆的流变特性,对矿山实现安全高效充填采矿意义重大,同时,也为类似矿山提供参考借鉴。     

某金矿大倍线加压充填技术研究与应用

针对江西某金矿充填倍线大,难以自流输送的问题,通过充填料浆管道输送水力学计算,并结合矿山充填工艺参数,确定了不同充填料浆状态下的管道沿程阻力损失;对比分析了不同的充填料浆管道输送系统布置方案,确定了最佳的管道输送方案;推荐了最佳的充填料浆管道输送工作流速、充填料浆参数及管道参数;最终通过综合分析,选取了充填加压泵类型及相关技术参数。经现场工业应用,取得较为理想的充填效果。     

某矿山浮选尾矿充填材料特性试验研究

某矿山选矿工艺产生的浮选尾矿经处理后回填至井下，充填采空区。为研究该浮选尾矿用于井下回填的可行性，开展了相关充填材料试验。试验结果表明：该矿山浮选尾矿是一种比较好的惰性材料，有害成分较少，适合作为井下充填的材料；细粒级占比较多，粒度均匀，但级配不好；沉降性能一般，60 h才能沉降完毕；在灰砂比一定的条件下，料浆的初凝时间和终凝时间均随浓度的增加而缩短；充填体强度与灰砂比、浓度、养护龄期均成正相关，充填料浆最佳输送浓度为57%,若用于充填采矿，则灰砂比选择1∶4,若仅用来处理采空区，灰砂比1∶6～1∶8就可以满足充填要求。试验所得数据和结论对于矿山充填作业具有直接的指导意义。     

废石全尾砂高浓度充填料浆的均质化模型

针对废石全尾砂高浓度充填料浆管输易堵管及充填体分层的问题，开展减水剂、搅拌参数等对料浆均质性影响的试验及料浆均质化定量表征的研究。首先基于泌水?坍落度试验确定了聚羧酸系(PC)减水剂及其掺量区间，获得了PC作用下的料浆流变参数及充填体强度的变化规律。其次，通过图像处理技术分析搅拌料浆表面特征，明确了PC作用下搅拌时长及废尾比(废石与尾矿质量比)对料浆均质化的影响规律。最后，构建了废石全尾砂高浓度充填料浆的均质化模型。结果表明，PC作用能够降低料浆的屈服应力与塑性黏度系数，改善料浆流动性。合理掺量可以提升充填体的早期强度，但对28 d强度有削弱。料浆表面图像信息熵越高、黑色像素点占比越小，料浆均质化程度越高，且均质化程度随搅拌时长、废尾比的增大呈先增大后减小趋势。当PC的质量分数为0.26%~0.5%时，料浆均质化程度高，PC质量分数为0.5%时料浆屈服应力和塑性黏度达到最小值，分别为202.25 Pa和0.79 Pa·s。      

焦家金矿料浆输送过程中破管原因及解决办法

在许多充填采矿法矿山中，都应用管道输送料浆，在开采深度逐渐增大后，由于料浆的自然压力随之增加，而在井下一般用耐压为１ＭＰａ的塑料管。当料浆的自然压力大于塑料管的耐压值后，便可使塑料管破管，从而使生产中断，浪费大量水泥、尾砂，并造成井下污染。本文分析破管原因及解决这一问题的方法，可作类似矿山借鉴。