《高浓度大流量管输充填技术与工艺》全面介绍金川特大型深埋高地应力矿床无间柱大面积连续开采的支撑理论与关键技术，内容涉及矿山工程地质与岩石力学研究成果、矿岩体分类与参数预测、特大型难采矿体的采矿方法演化与机械化盘区下向胶结充填采矿设计、深井高浓度自流输送和泵送膏体充填系统设计与技术改造、多中段无间柱大面积连续开采的采场地压规律与岩移控制技术、高应力碎裂围岩变形机理与优化控制技术、深井多级站矿井通风系统仿真与优化改造、大面积连续开采采矿风险评价和安全管理、矿山数字化建设与发展、矿山生产系统优化与产能提升以及千米深井安全开采的支撑理论与保障技术等内容。
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金川镍矿是我国镍金属生产和冶炼基地，在铂族生产中占有重要地位。金川镍矿为特大型金属矿床，矿区地应力高、矿体厚大、埋藏深、围岩不稳固，是目前国内外不多见的难采矿床之一。针对金川镍矿不利的采矿技术条件，通过采矿方法论证和工程实践，选择了下向分层胶结充填采矿法。
充填技术与工艺对充填采矿的安全和高效生产起着至关重要的作用。为了满足不断增长的矿山产能提升的需要，金川镍矿在充填系统建设、系统优化和技术改造等方面开展了大量理论研究与工程实践，取得了丰富的研究成果，积累了诸多的工程经验。本书是对金川镍矿充填技术研究成果和工程实践的全面总结。
作为较早采用充填法采矿的金川镍矿，先后采用高浓度细砂自流输送胶结充填、全尾砂膏体泵送胶结充填以及井下废料人工搅拌进路胶结充填技术与工艺。结合矿山工程特点，从充填物料制备、棒磨砂加工、尾砂处理、物料运送与存储、高浓度管道自流和膏体泵送、深井充填管路布设与优化以及充填管道修复等方面，开展广泛和深入的研究，为提高矿山充填能力和安全高效生产奠定基础。
本书首先介绍金川镍矿3个生产矿山充填系统的特点以及在充填过程中暴露的问题；然后，详细论述金川镍矿充填开采理论和系统改造技术；最后，结合矿山实际，探讨充填管道布设、优化以及减阻输送的理论和工程实践。
矿山充填技术是一项直接面对采矿生产，解决充填生产难题的实用性技术。充填系统研究不仅在于理论，更重要的是与生产实践相结合。在金川镍矿几十年的充填采矿生产实践中，针对充填生产，研究解决了一系列技术难题。尤其针对我国首次引进的膏体充填技术，开展了理论研究与系统改造，由此所获得的研究成果目前并不多见。金川膏体充填技术与工艺不仅代表国内最新发展和技术水平，而且在国外也占有一席之地。！司时’高浓度料浆自流输送的理论研究和工程应用也具有显著的工程特点。
随着我国对资源开发环境保护的日益重视，充填法采矿必将成为未来采矿的首选。目前有色和黑色煤矿的充填矿山曰趋增多，本书所涉及的研究成果和工程经验，期望能够为未来资源开发、充填系统设计、工程建设、技术改造和生产管理提供有益的帮助。
在撰写本书过程中，参考和引用了金川镍矿充填技术研究的报告和学术论文，在书中不再一一标注，在此对相关研究单位和研究者表示衷心的感谢。
限于作者的知识水平，书中难免有不妥之处，请读者不吝指正。
第2章 金川矿山充填系统概述
为满足采矿生产工艺要求和降低采矿成本的需要，矿山生产中采用不尽相同的充填系统，以达到充填工艺技术条件。充填系统一般由地面设施（厂房、设备、仪表等）和井下输送管网组成。充填系统的配置可分为分散配置和集中配置两大类。集中配置便于集中管理，可以减少岗位操作人员、减少设备，从而降低费用。所以只要条件允许，充填系统宜采用集中配置方案。
搅拌站的布局根据充填工艺流程一般采用单阶式布置，自上而下布置料仓、给料机、计量装置、搅拌设备、浆体输送设备及管道。单阶式布置占地面积小、布置紧凑、原材料流经各工序的时间短、工艺流程合理、生产效率高，便于实现机械化和自动化生产。搅拌站内部设备与装置必须充分考虑检修和操作的方便，应留有足够的空间。
2．1 充填工艺与技术
当代胶结充填已成为充填采矿法的主流，而高浓度细砂（尾砂）管道自流胶结充填、全尾砂膏体泵送胶结充填、块石胶结充填等技术，是目前正在广泛应用和技术较成熟的充填工艺。金川镍矿在矿体埋藏深、岩石破碎、地压较大的复杂工程地质条件下，面l临诸多的技术难题，这其中也包括充填采矿技术问题。在长期的大规模工业生产实践和国内外科技合作中，从未间断过开展充填采矿的试验研究，其中，一批重大问题多次列入国家重点科技攻关计划中，积累了丰富的充填采矿经验和大量的技术资料。在多中段、不预留矿柱的大面积回采方式下，在机械化下向水乎分层胶结充填采矿技术、高浓度细砂管道自流充填工艺、全尾砂膏体泵送充填技术、充填系统计算机集散控制技术、充填体与围岩相互力学作用机理等方面均取得了重大进步，并多次荣获国家科技进步奖。金川镍矿的充填工艺及应用技术均处于国内领先地位。下面介绍金川矿山充填系统采用过的几种胶结充填技术。
2．1．1 高浓度细砂管道自流输送充填工艺
高浓度料浆管道输送具有不易离析、不沉淀和流动性好的特性，既节能节水、经济实用又安全可靠，使高浓度料浆管道自流胶结充填工艺在金川矿山获得大规模的推广应用。从1982年起，先后建成了5座工业生产自流充填搅拌站系统。至2011年充填量已达到280万m3，占总充填量的92％以上，是金川矿山所采用的机械化下向水平进路分层充填采矿法、下向水平进路分层六角形充填采矿法以及下向高进路分层充填采矿法的主要充填方式。
金川高浓度细砂管道自流输送胶结充填，最初是以戈壁集料经棒磨水洗后的-3mm棒磨砂作为唯一充填骨料，以散装的32．5#普通硅酸盐水泥作为胶结剂，按一定的灰砂比搅拌成接近或超过临界浓度的料浆，依靠重力自流输送的充填技术。
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