1、7/27/2022新城金矿深部开采充填系统新城金矿深部开采充填系统改造与优化研究改造与优化研究7/27/20222内容提要内容提要1.引言引言2.充填系统存在的主要问题与改造方案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充填系统改造与优化的关键技术研究4.结论结论7/27/202231.引言引言1.1 新城金矿新城金矿 地理位置地理位置7/27/202241.引言引言1.1 新城金矿地理位置新城金矿地理位置7/27/202251.引言引言1.2 新城金矿新城金矿 矿区矿区7/27/202261.引言引言1.2 新城金矿新城金矿 矿区矿区7/27/202271.引言引言
2、1.2 新城金矿矿区新城金矿矿区7/27/202281.引言引言1.2 新城金矿矿区新城金矿矿区 尾矿库尾矿库7/27/202291.引言引言1.3 新城金矿新城金矿 地质条件地质条件7/27/2022101.引言引言1.3 新城金矿新城金矿 地质条件地质条件7/27/2022111.引言引言1.3 新城金矿地质条件新城金矿地质条件7/27/2022121.引言引言 1.4 新城金矿采矿方法新城金矿采矿方法 （1号矿体）号矿体）机械化机械化盘区上向盘区上向分层充填分层充填采矿法采矿法7/27/2022131.引言引言 1.4 新城金矿采矿方法新城金矿采矿方法 （5号矿体）号矿体）机械化盘区上向
3、机械化盘区上向 进路进路充填采矿法充填采矿法7/27/2022142.充填系统存在的主要问题与改造方案充填系统存在的主要问题与改造方案2.1 充填系统充填系统 充填站充填站 7/27/2022152.充填系统存在的主要问题与改造方案充填系统存在的主要问题与改造方案2.1 充填系统充填系统改造前的充填系统改造前的充填系统7/27/2022162.充填系统存在的主要问题与改造方案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。在浅充填系统管线长，小倍线与大倍线管线同时存在。在浅部充填倍线达部充填倍线达12.5，难
4、于自流输送；而在深部充填倍线，难于自流输送；而在深部充填倍线则则小于小于3，管路压力大。因此，新城金矿充填系统管路结构复杂、磨，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实际生产中的充填料质量浓度约为68%，料浆，料浆排水、排水、离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。影响充填体的强度。3）对对矿山矿山5号矿体使用的号矿体使用的进路充填法采场进路充填法采场来说，由于料浆浓
5、来说，由于料浆浓度较低度较低：进路充填接顶率低：进路充填接顶率低；充填体强度低充填体强度低于于设计强度设计强度；采场充填体脱水困难采场充填体脱水困难；充填体分层现象明显。充填体分层现象明显。4）分级尾砂的利用率在分级尾砂的利用率在65%左右，剩下的左右，剩下的35%左右的细粒左右的细粒级尾砂要输送至尾矿库，给堆坝增加了难度级尾砂要输送至尾矿库，给堆坝增加了难度。7/27/2022172.充填系统存在的主要问题与改造方案充填系统存在的主要问题与改造方案2.2 深井充填系统改造方案深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自流输送系统。需研究高浓度胶结分级尾
6、砂的制浆及输送等关键技术。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。砂膏体充填技术。7/27/2022183.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填材料物理力学特性1）充填材料的基本参数充填材料的基本参数7/27/2022193.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填材料物理力学特性1）充填材料的基本参数充填材料的基本参数7/27/2022203.充填系统改造与优化的关键技术研究充填
7、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充填材料物理力学特性2）充填材料的充填材料的颗粒分级颗粒分级7/27/2022213.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填材料物理力学特性2）充填材料的充填材料的颗粒分级颗粒分级分级尾砂，其分级尾砂，其不均匀系数为：不均匀系数为：Cu=d60/d10=1.6877/27/2022223.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填材料物理力学特性2）充填材料的充填材料的颗粒分级颗粒分级 全尾砂全尾砂7/27/2022233.充填
8、系统改造与优化的关键技术研究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充填材料物理力学特性3）尾砂）尾砂的的沉降特性沉降特性质量浓度质量浓度70%分级尾砂和全分级尾砂和全尾砂沉降试验尾砂沉降试验曲线曲线7/27/2022243.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填料浆的流变特性1）试验仪器）试验仪器R/S-SST软固体测试仪软固体测试仪，可测粘度范围为可测粘度范围为：110-33103 Pas7/27/2022253.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填料浆的流
9、变特性2）试验结果）试验结果7/27/2022263.充填系统改造与优化的关键技术研究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充填料浆的流变特性 2）试验结果）试验结果7/27/2022273.充填系统改造与优化的关键技术研究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胶结充填体试块的强度与压缩率试验1)试验设备试验设备RLW-3000岩石试验机岩石试验机7/27/2022283.充填系统改造与优化的关键技术研究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胶结充填体试块的强度与压缩率试验2)试验结果试验结果抗压强度抗压强
10、度7/27/2022293.充填系统改造与优化的关键技术研究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胶结充填体试块的强度与压缩率试验2)试验结果试验结果累计变形累计变形压缩率压缩率7/27/2022303.充填系统改造与优化的关键技术研究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膏体充填体试件的蠕变特性试验 试验曲线试验曲线7/27/2022313.充填系统改造与优化的关键技术研究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膏体充填体试件的蠕变特性试验 由由试验曲线试验曲线可见，膏体充填可见，膏体充填体体试件的蠕
11、变试件的蠕变显示了典型的粘显示了典型的粘-塑性特征，可用塑性特征，可用下下式描述：式描述：式中，式中，-膏体试件在蠕变试验中的应变；膏体试件在蠕变试验中的应变；0-膏体试件的初始应变；膏体试件的初始应变；(t)-膏体试件随时间的蠕变。膏体试件随时间的蠕变。7/27/2022323.充填系统改造与优化的关键技术研究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中段采场振弦式传感器埋设示意图埋设示意图 7/27/2022333.充填系统改造与优化的关键技术研究充填系统改造与优化的关键技术研究3.5 矿山现场矿山现场
12、充填体受力充填体受力 与变形监测与变形监测 7/27/2022343.充填系统改造与优化的关键技术研究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矿山现场充填体受力与变形监测-680m中段采场充填体的应力变化监测曲线中段采场充填体的应力变化监测曲线7/27/2022353.充填系统改造与优化的关键技术研究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中段采场充填体的位移变化监测曲线7/27/2022363.充填系统改造与优化的关键技术研究充填系统改造与优化的关键技术研究3.6 深
13、井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统1）Minefill309 (絮凝絮凝剂剂)7/27/2022373.充填系统改造与优化的关键技术研究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 (絮凝絮凝剂剂)7/27/2022383.充填系统改造与优化的关键技术研究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(絮凝絮凝剂剂)7/27/2022393
14、.充填系统改造与优化的关键技术研究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(絮凝絮凝剂剂)(1)Minefill309为一种高分子共聚水溶性聚合物，掺入为一种高分子共聚水溶性聚合物，掺入到到高浓度高浓度尾砂尾砂料浆中，其料浆中，其流变阻力流变阻力(屈服压力屈服压力)平均降低平均降低约约45%。如质量。如质量浓度为浓度为73%的尾砂的尾砂料浆料浆(未未掺掺Minefill309)的屈服压力为的屈服压力为159 Pa，而而掺掺加了加了0.50kg/t的的Minefill309后后其其屈服压
15、力仅为屈服压力仅为86 Pa。(2)掺掺加加Minefill309后，砂仓的沉砂过程中粗细颗粒在网格状分后，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体和水分子形成一个均匀动的空间结构，让各种粒径的颗粒物体和水分子形成一个均匀流动体。流动体。Minefill309使尾砂沉积速度加快使尾砂沉积速度加快50%以上。以上。7/27/2022403.充填系统改造与优化的关键技术研究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深井胶结分
16、级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统2）Minefill501(减阻减阻剂剂)7/27/2022413.充填系统改造与优化的关键技术研究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(减阻减阻剂剂)作用机理作用机理7/27/2022423.充填系统改造与优化的关键技术研究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(减阻减阻剂剂)(1)Minefill501由聚合物分子链形式分散于充填料浆中
17、，该分子由聚合物分子链形式分散于充填料浆中，该分子链带有电荷并通过电荷排斥原理，使胶结物颗粒相互排斥，达链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。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，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。流变阻力小。(2)不掺不掺Minefill501的充填料浆出现离析，水泥浆液随排水而流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
18、度。掺用失，从而降低了充填体的强度。掺用Minefill501后，排干的水后，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。保证。7/27/2022433.充填系统改造与优化的关键技术研究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）工业试验工业试验及应用及应用7/27/2022443.充填系统改造与优化的关键技术研究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深井胶结分级尾砂高浓度充填料浆自流输送系
19、统3）工业试验工业试验及应用及应用 工业试验结果表明：在尾砂仓添加工业试验结果表明：在尾砂仓添加Minefill 309(絮絮凝凝剂剂)，在搅拌桶内添加，在搅拌桶内添加Minefill 501(减阻减阻剂剂)等新型化等新型化学试剂，可改善料浆流动特性和防止充填料浆离析，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使充填料浆质量浓度提高到75%-78%，能实现稳定自，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。最终选择了该改造方案。7/27/2022453.充填系统改造与优化的关键技术研究
20、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深井全尾砂膏体充填料浆泵送系统 采用采用FLUNT软件，对新城金矿软件，对新城金矿深部开采深部开采充填倍充填倍线线12.5、全尾砂胶结膏体充填（质量浓度、全尾砂胶结膏体充填（质量浓度7778%）、）、膏体制备时适当添加膏体制备时适当添加絮凝絮凝剂、一段泵送的充填系统剂、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：深井全尾进行了模拟分析。初步的计算结果表明：深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需要。该方案可作为矿山深部
21、开采的技术储备。7/27/2022464.结论结论（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。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。深入研究级尾砂高浓度充填料浆自流输送系统
22、。深入研究了了充填倍线、充填浓充填倍线、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，在合理选择充填管道，在尾砂仓添加尾砂仓添加Minefill309(絮凝絮凝剂剂)、在搅拌桶内添加、在搅拌桶内添加Minefill501(减阻减阻剂剂)等化学试剂、使充填料浆质量浓度提高到等化学试剂、使充填料浆质量浓度提高到75%-78%，能实现稳定自流，能实现稳定自流输送。但由于使用分级尾砂，剩下的约输送。但由于使用分级尾砂，剩下的约35%的细泥尾砂需输送到尾矿的细泥尾砂需输送到尾矿库存放的缺点依然存在。库存放的缺点依然存在。（3）采用软件模拟分析计算，
23、结果表明深井开采全尾砂膏体充填料浆采用软件模拟分析计算，结果表明深井开采全尾砂膏体充填料浆泵送系统能够满足矿山充填的需要。该方案可作为矿山深部开采的技泵送系统能够满足矿山充填的需要。该方案可作为矿山深部开采的技术储备。术储备。7/27/202247致谢致谢本项研究工作，得到了本项研究工作，得到了国家国家“十二五十二五”科科技支撑计划课题技支撑计划课题“深部强化充填系统安全高深部强化充填系统安全高效控制关键技术效控制关键技术”（编号（编号2012BAB08B01）的支持的支持。在在进行进行有关研究工作时，得到了新城金矿有关研究工作时，得到了新城金矿和山东黄金有限公司的大力支持和帮助。和山东黄金有限公司的大力支持和帮助。一并表示衷心感谢！一并表示衷心感谢！
