地下礦山廢石—全尾砂高濃度管輸充填套用基礎研究

《地下礦山廢石—全尾砂高濃度管輸充填套用基礎研究》是依託昆明理工大學，由喬登攀擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：地下礦山廢石—全尾砂高濃度管輸充填套用基礎研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：喬登攀
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

地下礦山固體廢料充填採礦是解決礦山廢尾排放的最有效途徑，是綠色採礦的主體支撐技術之一。礦山廢石-全尾砂管輸充填工藝要求料漿應具有高濃度、高流態、自密實和低成本特點。本項研究進行廢石-全尾砂高濃度管輸充填的套用基礎關鍵問題研究：①基於骨料堆集過程中填隙效應，建立多元骨料的堆集密實度模型、廢石集料-全尾砂的最優級配方程，分析料漿級配與料漿管輸穩定性和強度的影響規律，以解決多個礦山廢石與全尾砂充填的級配適應性難題；②研究建立廢石-全尾砂料漿的全流變本構模型和新的管輸阻力方程，研究料漿流變特性及其多因素影響規律，深入分析料漿流變特性及管輸特性與料漿級配的關係，為管輸充填系統沿程阻力計算和系統設計提供理論與技術支撐。本項目前期研究基礎良好，目前未見到有關礦山廢石-全尾砂的級配理論、高濃度複合料漿的全流變本構、全流變曲線的相關資料。

結題摘要

隨著國家優先推行充填採礦法導向政策和綠色礦山建設的深入貫徹落實，充填採礦的套用越來越廣泛。“發展綠色開採技術，實現礦區生態環境無損或受損最小；發展無廢或少廢的工藝技術，最大限度地減少廢棄物的產生。”已成為礦山的創新主方向。廢石與尾砂是礦山的大宗固體廢料且產量穩定，實現礦山固廢充填採礦是解決廢尾排放的最有效途徑，是綠色採礦的主體支撐技術。項目深入開展了廢石-尾砂高濃度充填料漿的級配、強度、流變、流態、管輸特性等套用基礎研究，符合礦山充填技術的發展趨勢和需要，屬礦業工程學界公認的前沿性研究課題和技術難題範疇。 充填骨料良好的級配是獲得高強度、低成本和管輸穩定的前提。本項研究選取5座礦山固廢進行了625組級配實驗和堆集密實度實驗，建立了廢石—全尾砂的堆集密實度模型、充填骨料級配方程及最優級配，模型理論計算結果與實驗結果符合良好。成果屬首創，可有效確定不同礦山的廢石-尾砂最優配比。 充填體強度是配合比設計的基礎，直接決定採礦安全問題。本項研究完成了1400餘組膠結強度正交實驗，系統研究了膠結強度與材料堆集密實度、水灰比、灰砂比的內在關聯規律。套用統計分析法，建立了廢石-尾砂的膠結強度預測模型，綜合考慮了骨料、水泥和水對強度的影響，屬首創。模型對廢石-尾砂膠結體強度的預測精度高，可用於實際充填工程參數設計值的初步計算。 漿體流變性質直接影響攪拌方式、管輸穩定性與阻力大小。研究完成了廢石料漿、全尾砂料漿、廢石—全尾砂料漿的流變實驗480餘組，詳細研究了漿體流變特性，建立了廢石-全尾砂料漿的全流變本構方程。研究了屈服應力、粘度的多因素（骨料級配、水泥用量、濃度等）影響規律，建立了廢石-尾砂漿體高濃度判據及屈服應力與粘度的計算模型。 充填料漿管輸特性及阻力直接決定充填系統的設計和生產，影響因素多。根據環管實驗結果，基於量綱分析法建立了廢石-尾砂高濃度料漿的管輸阻力模型，為充填系統設計和工藝套用提供了理論支持。 項目構建了廢石-全尾砂高濃度管輸充填理論與技術體系，開發了廢石破碎集料/粗砂—全尾砂料漿高濃度高流態管輸（泵壓/自流）充填技術，具有“高濃度、高流態、自密實、低成本”的特點。成果在金川礦區、雲銅集團等礦山推廣套用。 研究中培養博士生2名，畢業碩士8名，發表論文22篇（SCI1篇、EI5篇、ISTP4篇），獲省部級科學技術獎一等獎1項。