尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件

6/16/2024提 纲充填工艺技术概述充填工艺技术概述充填材料及配比充填材料及配比充填料制备充填料制备充填料输送充填料输送采场工艺采场工艺充填控制充填控制充填试验充填试验提 纲充填工艺技术概述6/16/2024一、充填工艺技术概述一、充填工艺技术概述 矿山充填是指制备合格的充填料并将其输送到井下采空区形成一定强度的充填体，可以达到安全采矿、提高资源回收率、防治水、保护地表耕地和建筑物以及减少地表废弃物排放等目的。充填技术主要包括制备技术、输送技术、采场工艺技术等部分。目前，制备技术对工程建设和矿山生产的影响最为重要，是充填系统的关键所在。充填料通常由选矿厂废弃的尾砂或由其添加一定比例的水泥制备而成，充填料中添加了一定比例的水泥或其它胶结料的充填方法称为胶结充填法。矿山充填是指制备合格的充填料并将其输送到井下采空区形充填方法的分类:干式充填干式充填水力充填水力充填分级尾砂充填分级尾砂充填全尾砂充填全尾砂充填胶结充填胶结充填非胶结充填非胶结充填高浓度充填高浓度充填膏体充填膏体充填高水充填高水充填 充填方法的分类:干式充填充填法的优点n n提高矿床资源的利用率；提高矿床资源的利用率；n n改善劳动和安全作业条件；改善劳动和安全作业条件；n n综合利用矿山生产中产生的废料，保护地表生态环综合利用矿山生产中产生的废料，保护地表生态环境；境；n n能够有效地维护围岩，减缓围岩的移动；能够有效地维护围岩，减缓围岩的移动；n n可以成功的控制地压，缓解深井开采时岩爆的威胁；可以成功的控制地压，缓解深井开采时岩爆的威胁；n n能有效地隔离和窒息内因火灾，因而成为开采有自能有效地隔离和窒息内因火灾，因而成为开采有自然性矿床的良好手段。然性矿床的良好手段。充填法的优点提高矿床资源的利用率；充填法的缺点n n回采工艺和充填工艺比较复杂；n n充填和采矿相互影响；n n由于充填料的加工、制备，使采矿成本增加。充填法的缺点回采工艺和充填工艺比较复杂；充填技术的发展与研究现状:矿山充填技术是为了满足采矿工业的需要而发展起来的，主要经历了干式充填、水砂充填、胶结充填、膏体充填以及全尾砂高浓度充填的发展过程。目前，最常用的充填料是矿山选矿厂生产出的尾砂。为了使充填料在采场形成需要的强度或尽可能的少脱水，通常还需要在充填尾砂中按一定的灰砂比添加水泥等胶结料并搅拌制备成一定浓度的充填料浆。尾砂充填经历了低浓度分级尾砂充填、高浓度分级尾砂充填、高浓度或膏体全尾砂充填的发展阶段。尾砂充填料浓度的高低往往能反映出充填技术水平的高低，在制备合适浓度的尾砂充填料方面，国内外已采用或研究的主要方式有如下几类：在尾砂浆体中添加其它干料；采用旋流器或其它离心设备、过滤机或其它过滤设备对尾砂脱水；采用砂仓或砂池直接将尾砂沉淀脱水等。充填技术的发展与研究现状:矿山充填技术是为了满足全尾砂充填技术的难点与优点n n节能；n n节水；n n节地；n n环保。n n制备；n n脱水。全尾砂充填技术的难点与优点节能；制备；二、充填材料及配比二、充填材料及配比充填材料概述n n充填材料是进行矿山充填的基本材料，其数量和质量对充填材料的输送、充填体的形成以及矿山的生产、安全和经济效果的影响极大。1.1.充填骨料，包括尾砂、废石、河砂、风砂、戈壁集料等；2.2.充填胶结材料，一般为水泥，有些矿山添加炉渣、粉煤灰等以替代部分水泥用量；3.3.充填用水；4.4.其他添加剂。充填材料概述充填材料是进行矿山充填的基本材料，其数量和质量对三、充填料制备三、充填料制备充填料制备站1.1.根据矿山具体条件确定充填系统与充填料种根据矿山具体条件确定充填系统与充填料种类，以及输送方式（自流或泵送）；类，以及输送方式（自流或泵送）；2.2.充填能力的确定；充填能力的确定；3.3.制备工艺流程；制备工艺流程；4.4.制备站的位置选择；制备站的位置选择；5.5.各种充填料的耗用量计算；各种充填料的耗用量计算；6.6.水泥的贮存和输送；水泥的贮存和输送；7.7.主要充填设备。主要充填设备。充填料制备站根据矿山具体条件确定充填系统与充填料种类，以及输尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件四、充填料输送四、充填料输送尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件宾汉体模型 宾汉体模型 尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件控压助流理论膏体或高膏体或高浓浓度尾砂具有固体兼液体的特性，一些基本度尾砂具有固体兼液体的特性，一些基本的力学的力学规规律，参考相关行律，参考相关行业业中的一些中的一些观观点和方法，点和方法，这这里提里提出了一种新的流体力学模型：出了一种新的流体力学模型：子课题二子课题二控压助流理论膏体或高浓度尾砂具有固体兼液体的特性，一些基本的四、采场工艺四、采场工艺n n脱水设施；n n挡墙；n n接顶；n n强度需求计算。脱水设施；尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件五、充填控制五、充填控制6/16/2024 目前，国内充填站的自动控制系统很大一部分都已被废弃，转而被人工手动控制所代替。以至劳动生产率低下，成本浪费严重!研究开发充填料制备的实用控制方法具有很大的社会意义。意义意义 目前，国内充填站的自动控制系统很大一部分都已被6/16/2024 充填控制技术的应用现状 通过对行业内的调查和对文献的分析，目前国内大量的充填系统是还是凭工人的经验来手动操作的，劳动条件差，水泥消耗量大。现有的控制系统基本只起到了辅助监视作用。另有少数矿山采用PID来控制，实际采用模糊等智能控制的矿山很少。普遍存在如下问题：普遍存在如下问题：普遍存在如下问题：普遍存在如下问题：自动化程度不高工人劳动强度大灰砂比不均匀流量不稳定浓度不稳定仪表精度低 充填控制技术的应用现状 通过对行业内的调查和对文献的6/16/2024制备工艺分析图1.3 国内典型的充填系国内典型的充填系统示意示意图制备工艺分析图1.3 国内典型的充填系统示意图6/16/2024料位自调整因子模糊控制器系统料位自调整因子模糊控制器系统料位自调整因子模糊控制器系统6/16/2024料浆配比的软批量控制 为了使得充填料浆的配比均匀，虽然实际的料浆制备过程是连续的，本文采用了一种模仿批量制备过程的控制方法，其思路如图4.2所示。该控制方法吸收了批量生产工艺的优点，有效地克服了传统连续制备控制方法上的缺点。连续料浆的软分批示意图连续料浆的软分批示意图料浆配比的软批量控制 为了使得充填料浆的配比均匀，虽然6/16/2024 软批量控制算法软批量控制算法 软批量控制算法6/16/2024 软批量控制算法软批量控制算法 软批量控制算法6/16/2024 方案设计与研究 水泥配比的软批量控制水泥配比的软批量控制水泥配比软批量控制系统原理图水泥配比软批量控制系统原理图 方案设计与研究 水泥配比的软批量控制水泥配比软批量控制系统6/16/2024添加水软批量控制系统原理图添加水软批量控制系统原理图添加水软批量控制系统原理图6/16/2024充填料浓度模糊控制回路充填料浓度模糊控制回路浓度模糊控制回路浓度模糊控制回路充填料浓度模糊控制回路浓度模糊控制回路6/16/2024变量的模糊化控制规则的确定模糊合成推理模糊控制查询表的计算浓度模糊控制器的设计浓度模糊控制器的设计主要公式:主要内容:（E(i)EC(j)U(k)）（.6）U=（EEC）R （.）变量的模糊化浓度模糊控制器的设计主要公式:主要内容:（E(i6/16/2024浓度模糊控制查询表的计算结果浓度模糊控制查询表的计算结果浓度模糊控制查询表的计算结果六、充填试验六、充填试验n n充填料的粒级测定；充填料的粒级测定；n n沉降试验；沉降试验；n n充填料渗透系数的测定；充填料渗透系数的测定；n n抗压强度试验；抗压强度试验；n n抗剪强度试验；抗剪强度试验；n n流变参数测定；流变参数测定；n n输送阻力试验；输送阻力试验；n n半工业试验；半工业试验；n n工业试验。工业试验。充填料的粒级测定；谢谢！谢谢！谢谢！谢谢！40尾砂高浓度充填理论与工艺技术课件41