我国是矿业大国,矿产资源丰富,约有各类矿山企业16.5万座。据不完全统计,每年尾砂排放量高达15亿吨以上,煤矿充填站,如何妥善处理如此巨大的尾砂量一直是矿业界急需解决的难题。
目前,尾砂处理方式分为两类,一种是采用地面尾矿库堆存,将选矿厂产生的尾砂经浓密或压滤后输送至尾矿库堆存,矿山充填站,尾砂堆存分为干堆或湿堆两种方式;另一种是用于井下采空区充填,将浓缩后的选厂尾砂直接或与胶凝材料混合搅拌形成的充填料浆输送至井下回填采空区,充填料浆输送方式有自流或泵送两种。近年来,充填站,国内尾砂处置主要采用井下充填为主、尾矿库堆存为辅的处理方式。
回采顺序是由上向下逐层回采、逐层充填。回采分层水平或倾斜(10°~15°)布置,不留顶柱和底柱。矿块中布置矿石溜井和充填、行人天井。采下矿石经溜井放至下部阶段运输巷道。充填料自上部阶段运输巷道经充填天井下放至采场。随分层回采,在充填体中顺路构筑充填、行人天井。回采分层时,先掘进切割巷道与充填、行人天井和溜井连通。自切割巷道用进路或长壁工作面回石。工人在每一分层水砂充填体下部构筑的胶结假顶下或胶结充填体下作业,工作安全。进行充填作业前,膏体充填站,在回采进路口上和侧部构筑滤水墙和密闭墙。本法适用于开cai矿石和围岩均不稳固的矿体,也是一种回cai矿柱的有效方法。
胶结充填是将采集和加工的细砂等惰性材料(在充填过程及形成充填后,性质不发生变化的材料)掺入适量的胶凝材料,加入混合搅拌制成胶结充填料桨,在沿钻孔、管等向采空区输送和堆放料桨,然后使浆体在区脱去多余的水(或不脱水),形成一定强度的和整体性的充填体。至20世纪50年代,已逐渐为其他率cai矿方法所取代。由于开采深度增加,环境保护要求严格,又急需降低稀缺矿石的损失和贫化,各国都加强了对充填新工艺的研究。
50~60年代水力充填和胶结充填新工艺投入生产,克服了干式充填的一系列缺点,使充填cai矿法的应用比例逐年增加。
20世纪70年代,广泛采用自行无轨设备和斜坡道采准布置,用梯段工作面长采场或包括几个矿块的盘区回采。在回采工艺方面应用上向高分层崩矿,锚杆和金属网支护顶板(见巷道与硐室支护),高强度胶结充填材料等新技术,使充cai矿法得到进一步完善。水力和胶结充填法尚存在工艺复杂,渗滤废水和细泥污染井下环境,充填成本较高等问题,尚需进一步研究改进。
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