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1、(全)尾砂高浓度充填理论与工艺技术,施士虎,13910635379 tiger_,提 纲,充填工艺技术概述 充填材料及配比 充填料制备 充填料输送 采场工艺 充填控制 充填试验,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
2、方法称为胶结充填法。,充填方法的分类:,干式充填 水力充填 分级尾砂充填 全尾砂充填 胶结充填 非胶结充填 高浓度充填 膏体充填 高水充填 ,充填法的优点,提高矿床资源的利用率； 改善劳动和安全作业条件； 综合利用矿山生产中产生的废料，保护地表生态环境； 能够有效地维护围岩，减缓围岩的移动； 可以成功的控制地压，缓解深井开采时岩爆的威胁； 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。,充填法的缺点,回采工艺和充填工艺比较复杂； 充填和采矿相互影响； 由于充填料的加工、制备，使采矿成本增加。,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
3、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。,全尾砂充填技
4、术的难点与优点,节能； 节水； 节地； 环保。,制备； 脱水。,二、充填材料及配比,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。,充填骨料，包括尾砂、废石、河砂、风砂、戈壁集料等； 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； 充填用水； 其他添加剂。,三、充填料制备,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，以及输送方式（自流或泵送）； 充填能力的确定； 制备工艺流程； 制备站的位置选择； 各种充填料的耗用量计算； 水泥的贮存和输送； 主要充填设备。,四、充填料输
5、送,宾汉体模型,控压助流理论,膏体或高浓度尾砂具有固体兼液体的特性，一些基本的力学规律，参考相关行业中的一些观点和方法，这里提出了一种新的流体力学模型：,子课题二,四、采场工艺,脱水设施； 挡墙； 接顶； 强度需求计算。,五、充填控制,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,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
6、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：,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,制备工艺分析,图1.3 国内典型的充填系统示意图,料位自调整因子模糊控制器系统,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,软批量控制算法,软批量控制算法,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原理图,添加水软批量控制系统原理图,充填料浓度模糊控制回路,浓度模糊控制回路,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,主要公式:,主要内容:,（E(i) EC(j) U(k)） （.6）,U=（EEC）R （.）,浓度模糊控制查询表的计算结果,六、充填试验,充填料的粒级测定； 沉降试验； 充填料渗透系数的测定； 抗压强度试验； 抗剪强度试验； 流变参数测定； 输送阻力试验； 半工业试验； 工业试验。,谢谢！,
