有色冶金矿山充填采矿法膏体充填技术

一、 有色冶金矿山膏体充填

      所谓膏体充填就是把金属矿山粗粒级尾矿或破碎后细小的采掘废石、一般粘土和电厂的尾料粉煤灰或少许水泥等固体废物在井上、下加工成的膏状浆体，利用高密度固体充填输送泵和重力的作用下通过管道泵送到井下工作面，适时充填采空区的采矿方法。膏体充填的关键是要在井下工作面采空区形成以膏体料浆为主的覆岩支控体系，实时而有效控制地表开采沉陷在建筑物允许值范围内，保护地下水体不受破坏，提高矿山资源采出率，改善矿山安全生产条件的目的，此工艺技术上可行，经济上合理、安全上可靠，被誉为21世纪绿色开采新技术。

二、 膏体充填技术特点和工艺流程：

      ㈠、膏体充填技术特点：

      1 浓度高 一般膏体充填材料质量浓度>75%，目前最高浓度达到85%。而普通水砂充填材料浓度低于65%，

      2 流动状态为柱塞结构流。水砂充填料浆管道输送过程中呈典型的两相紊流特征，管道横截面上浆体的流速为抛物线分布，从管道中心到管壁，流速逐渐由大减小为零，而膏体充填料浆在管道中基本是整体平推运动，管道横截面上的浆体基本上以相同的流速流动，称之为柱塞结构流。

      3 料浆要求不沉淀、不泌水、不离析。膏体充填材料这个特点非常重要，而要达到这三个标准，就必须时刻把握原料的所有参数，要搞好充填泵送系统的过程控制，井上井下协调配合，积极应对充填工艺中出现的各种问题，才能达到料浆要求。

      4 无临界流速。最大颗粒料粒径达到25mm，流速小于1m/s仍然能够正常输送。

      5 膏体充填体压缩率低。一般水砂充填材料（包括人造砂）压缩率为10%左右，级配差的甚至达到20%，水砂充填地表沉陷控制程度相对较差，通常水砂充填地表沉陷系数为0.1~0.2，许多条件尚需要与矿山开采条件相结合，留设矿柱才能够达到保护地表建筑物的目的。而膏体充填材料中固体颗粒之间的空隙由胶结料和水充满，一般压缩率只有1%左右，控制地表开采沉陷效果好。

      ㈡、新型高效的全尾砂高浓度膏体充填工艺流程简介：

      全尾砂充填系统的主要工艺流程为选厂产出的全尾砂料浆经管路送入新型全尾砂浓缩贮存装置的顶部，经过新型的浓缩贮存装置脱水之后全尾砂浆存储于装置内，工作时，由装置底部放出至搅拌装置，根据配比要求往搅拌装置中加入水泥（或粉煤灰及其它辅助材料），在搅拌装置中搅拌均匀以后由管路自流输送或者泵送至井下采空区充填采场。

      膏体泵送充填工艺流程示如下图所示。其工序主要包括物料准备、定量搅拌制备膏体、泵压管道输送、采场充填作业几部分。 

三、获奖及专利情况：

      正在申请发明专利一项，实用性专利三项。

四、应用领域及范围：

      绿色采矿是采矿发展的必然趋势。采用无尾矿充填采矿法，可以提高矿物回采率，减少对地面土地的污染和破坏，充分开采利用资源，有效控制地压和地表塌陷等优点，膏体充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与发展。现在已经有效应用于有色冶金矿山和煤炭行业。

五、核心技术主创人：

      曹哓平 采矿高级工程师，注册咨询工程师，现任湖南有色金属研究院采矿工程设计研究所所长。

      喻科群  采矿高级工程师，注册矿山工程监理工程师，现任湖南有色金属研究院采矿工程设计研究所副所长。

      王星星  中南大学硕士研究生，采矿工程师。