新城金矿深部开采充填系统改造与优化研究课件

1、7/21/2022新城金矿深部开采充填系统改造与优化研究7/21/20222内容提要1. 引言2. 充填系统存在的主要问题与改造方案3.充填系统改造与优化的关键技术研究4. 结论7/21/202231. 引言1.1 新城金矿 地理位置7/21/202241. 引言1.1 新城金矿地理位置7/21/202251. 引言1.2 新城金矿 矿区7/21/202261. 引言1.2 新城金矿 矿区7/21/202271. 引言1.2 新城金矿矿区7/21/202281. 引言1.2 新城金矿矿区 尾矿库7/21/202291. 引言1.3 新城金矿 地质条件7/21/2022101. 引言1.3 新城

2、金矿 地质条件7/21/2022111. 引言1.3 新城金矿地质条件7/21/2022121. 引言 1.4 新城金矿采矿方法 （1号矿体） 机械化盘区上向分层充填采矿法7/21/2022131. 引言 1.4 新城金矿采矿方法 （5号矿体） 机械化盘区上向 进路充填采矿法7/21/2022142. 充填系统存在的主要问题与改造方案2.1 充填系统 充填站 7/21/2022152. 充填系统存在的主要问题与改造方案2.1 充填系统改造前的充填系统7/21/2022162. 充填系统存在的主要问题与改造方案2.2 充填系统存在的主要问题 1）充填系统管线长，小倍线与大倍线管线同时存在。在浅部

3、充填倍线达12.5，难于自流输送；而在深部充填倍线则小于3，管路压力大。因此，新城金矿充填系统管路结构复杂、磨损严重，充填过程中易发生堵管、爆管等生产技术问题。 2）实际生产中的充填料质量浓度约为68%，料浆排水、离析带走胶结水泥和细粒级尾砂，污染采场作业环境，同时也影响充填体的强度。 3）对矿山5号矿体使用的进路充填法采场来说，由于料浆浓度较低：进路充填接顶率低；充填体强度低于设计强度；采场充填体脱水困难；充填体分层现象明显。 4）分级尾砂的利用率在65%左右，剩下的35%左右的细粒级尾砂要输送至尾矿库，给堆坝增加了难度。7/21/2022172. 充填系统存在的主要问题与改造方案2.2 深

4、井充填系统改造方案（A）高浓度胶结分级尾砂自流输送系统。需研究高浓度胶结分级尾砂的制浆及输送等关键技术。（B）全尾砂膏体一段泵送充填系统。需研究全尾砂膏体充填技术。7/21/2022183. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.1 充填材料物理力学特性1）充填材料的基本参数7/21/2022193. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.1 充填材料物理力学特性1）充填材料的基本参数7/21/2022203. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.1 充填材料物理力学特性2）充填材料的颗粒分级7/21/2022213. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.1 充填材料物理力学特性2）充填材料的颗粒

5、分级分级尾砂，其不均匀系数为：Cu=d60/ d10=1.6877/21/2022223. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.1 充填材料物理力学特性2）充填材料的颗粒分级 全尾砂7/21/2022233. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.1 充填材料物理力学特性3）尾砂的沉降特性质量浓度70%分级尾砂和全尾砂沉降试验曲线7/21/2022243. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.2 充填料浆的流变特性1）试验仪器R/S-SST软固体测试仪，可测粘度范围为：110-33103 Pas7/21/2022253. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.2 充填料浆的流变特性2）试验结果7/

6、21/2022263. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.2 充填料浆的流变特性 2）试验结果7/21/2022273. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.3 胶结充填体试块的强度与压缩率试验1)试验设备RLW-3000岩石试验机7/21/2022283. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.3 胶结充填体试块的强度与压缩率试验2)试验结果抗压强度7/21/2022293. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.3 胶结充填体试块的强度与压缩率试验2)试验结果累计变形压缩率7/21/2022303. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.4 膏体充填体试件的蠕变特性试验 试验曲线7/21/20

7、22313. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.4 膏体充填体试件的蠕变特性试验 由试验曲线可见，膏体充填体试件的蠕变显示了典型的粘-塑性特征，可用下式描述： 式中，-膏体试件在蠕变试验中的应变； 0-膏体试件的初始应变； (t)-膏体试件随时间的蠕变。7/21/2022323. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.5 矿山现场充填体受力与变形监测 -680m中段采场振弦式传感器埋设示意图 7/21/2022333. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.5 矿山现场 充填体受力 与变形监测 7/21/2022343. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.5 矿山现场充填体受力与变形监测-68

8、0m中段采场充填体的应力变化监测曲线7/21/2022353. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.5 矿山现场充填体受力与变形监测-680m中段采场充填体的位移变化监测曲线7/21/2022363. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统1）Minefill309 (絮凝剂)7/21/2022373. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统1）Minefill309 (絮凝剂)7/21/2022383. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统1）Minefill

9、309(絮凝剂)7/21/2022393. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统1）Minefill309(絮凝剂)(1)Minefill309为一种高分子共聚水溶性聚合物，掺入到高浓度尾砂料浆中，其流变阻力(屈服压力)平均降低约45%。如质量浓度为73%的尾砂料浆(未掺Minefill309)的屈服压力为159 Pa，而掺加了0.50kg/t的Minefill309后其屈服压力仅为86 Pa。(2)掺加Minefill309后，砂仓的沉砂过程中粗细颗粒在网格状分子结构的作用下均匀混合，整体沉降，整体蠕动，形成一个流动的空间结构，让各种粒径的颗粒物

10、体和水分子形成一个均匀流动体。Minefill309使尾砂沉积速度加快50%以上。7/21/2022403. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统2）Minefill501(减阻剂)7/21/2022413. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统2）Minefill501(减阻剂)作用机理7/21/2022423. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统2）Minefill501(减阻剂)(1)Minefill501由聚合物分子链形式分散于充填料浆中，该分子链

11、带有电荷并通过电荷排斥原理，使胶结物颗粒相互排斥，达到颗粒均匀分布的效果，进而提高了充填体的强度。Minefill501的长链结构让充填料浆的稳定性提高，达到无离析，流变阻力小。(2)不掺Minefill501的充填料浆出现离析，水泥浆液随排水而流失，从而降低了充填体的强度。掺用Minefill501后，排干的水为清水，不带出水泥颗粒，没有水泥流失，充填体的强度得到保证。7/21/2022433. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统3）工业试验及应用7/21/2022443. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆

12、自流输送系统3）工业试验及应用 工业试验结果表明：在尾砂仓添加Minefill 309(絮凝剂)，在搅拌桶内添加Minefill 501(减阻剂)等新型化学试剂，可改善料浆流动特性和防止充填料浆离析，使充填料浆质量浓度提高到75%-78%，能实现稳定自流输送，减少管路磨损，经济效益可观。因此，矿山最终选择了该改造方案。7/21/2022453. 充填系统改造与优化的关键技术研究3.7 深井全尾砂膏体充填料浆泵送系统 采用FLUNT软件，对新城金矿深部开采充填倍线12.5、全尾砂胶结膏体充填（质量浓度7778%）、膏体制备时适当添加絮凝剂、一段泵送的充填系统进行了模拟分析。初步的计算结果表明：深

13、井全尾砂膏体充填料浆泵送系统能够满足矿山深井充填的需要。该方案可作为矿山深部开采的技术储备。 7/21/2022464. 结论（1）新城金矿的分级尾砂以及全尾砂的大小颗粒差别不大，不均匀系数小，颗粒级配不够理想，导致充填料浆的粘度系数大、充填料浆管道输送阻力大，胶结充填体孔隙率大、压缩率大、强度特性不甚好。（2）新城金矿深部开采充填系统的改造，通过工业试验选择了胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统。深入研究了充填倍线、充填浓度以及充填流量三者的关系，优化充填线路、合理选择充填管道，在尾砂仓添加Minefill309(絮凝剂)、在搅拌桶内添加Minefill501(减阻剂)等化学试剂、使充填料浆质量浓度提高到75%-78%，能实现稳定自流输送。但由于使用分级尾砂，剩下的约35%的细泥