全尾砂充填是以没有进行分级的全粒级尾砂作为充填填料充入井下采空区的一种充填方式。全尾砂高浓度胶结充填则是在质量分数为75%左右的状态下进行输送和采矿场充填的全尾砂充填方式。

1.工艺介绍

全尾砂高浓度胶结充填工艺是以物理力学和胶体化学理论为基础的。直接采用选矿厂的尾砂浆，经过一段或两段脱水，获得含水量为20%（质量分数）左右的湿尾砂，应用振动放砂装置和强力机械搅拌装置，将全尾砂与适量的水泥和水混合制成高浓度的均质胶结充填料浆，以管道自流输送的方式送入采矿场，形成均匀的、高质量的充填体。

根据全尾砂高浓度胶结充填的特点，全尾砂高浓度胶结充填系统通常包括脱水系统、搅拌系统、检测系统和管路系统。其中，脱水系统和搅拌系统是全尾砂高浓度胶结充填成功应用的关键。

（1）脱水系统 为了制备全尾砂高浓度料浆，一般全尾砂采用二段脱水工艺，即先将选矿厂送来的质量分数为20%左右的尾矿浓缩到50%左右，然后再进行过滤。这样不仅可保证过滤时的回水质量，还可提高尾矿过滤效率。高效浓缩机和真空过滤机是目前常用的设备。

（2）搅拌系统 全尾砂高浓度胶结充填料浆通常采用二段搅拌流程，以提高搅拌质量。长沙矿山研究院等设计制造了多种活化搅拌机，现场试验都取得了良好的搅拌效果。

（3）检测系统 高浓度料浆具有良好的性能，并且料浆浓度的变化对充填料浆特性的影响极为敏感。为了确保全尾砂高浓度胶结充填正常，全尾砂高浓度胶结充填系统必须能够对制备的胶结充填料浆浓度、流量及各种物料配比等进行监测和控制，建立一套可靠、完善的充填监控系统。

（4）管路系统 全尾砂高浓度胶结充填料浆，由于细粒级含量高、浓度高，在管路内呈稳定的均质流，而且其流速处于层流区域内，所以，全尾砂高浓度胶结充填必须依照高浓度料浆的流变特性设计其管路系统。

2.节能减排的特点

1）尾砂利用率高。该工艺一般尾砂利用率为90%～95%，主要取决于脱水设备和技术。而分级尾砂的利用率一般只有50%～60%。

2）充填料浆浓度高。该工艺减少了水泥用量，降低了充填成本。

3）该工艺形成的充填体沉缩率小，接顶率高，充填质量好，强度高。

4）采用该工艺充填后的采矿场无任何溢流水，改善了井下作业环境，节省了排水及清理污泥的费用。

3.应用实例(www.daowen.com)

20世纪90年代初在凡口铅矿建成第一个全尾砂高浓度胶结充填系统。其后随着活化搅拌技术和全尾砂高效浓缩、贮仓沉降脱水技术的开发和不断成熟，全尾砂高浓度胶结充填的应用不断增加，如张马屯铁矿、武山铜矿、铜绿山铜矿、湘西金矿和南京铅锌银矿等。下面介绍全尾砂高浓度胶结充填技术在杨山铁矿的应用。

庐江县矾山矿业有限公司的杨山铁矿为一矿体埋藏较浅、资源零散、由杨山矿段和阳山洼矿段组成的小型矿山。当时矿山分两个采区，一采区开采Ⅱ号矿带（回收原开采剩余铁矿资源）的矿体，二采区开采Ⅳ号矿带的矿体。由于两矿体相距400～500m，独立开采。整个矿山设计规模为30万t/a，两采区分别为15万t/a。由于矿体规模较小，形态不规则，分布零星，总的控制程度不足，矿山已经多年的露天开采，且在Ⅱ号和Ⅳ号矿带上部形成了多个露天采坑，从而给Ⅱ号和Ⅳ号矿带的地下采矿工作带来了困难。矿山对Ⅱ号和Ⅳ号矿带采空区采用全尾砂高浓度胶结充填。

充填流程：水泥、尾砂及水等充填料通过地表充填站进行搅拌，然后用专用管道输送至井下。设计胶结充填能力为500m³/d。其充填系统的工艺流程如图4-2所示。

杨山铁矿全尾砂高浓度胶结充填料的配比见表4-4。

表4-4 杨山铁矿全尾砂高浓度胶结充填料的配比

图4-2 杨山铁矿充填系统的工艺流程

矿房回采后，采空区用全尾砂高浓度胶结充填，直到将刚采完的矿房充填完毕。先采用砼墙对采矿场通道进行密闭，充填管道经上阶段充填巷道在采空区顶部向采空区进行充填。为保证充填质量，临近接顶时采用膏体充填。待矿房充填完成，充填体强度达到要求后，再进行矿柱回采。

4.节能减排总结

1）矿石回采率得到了很大提高，若不对采空区进行充填，间柱未能进行回收，则矿石回采率仅为70%左右。采用全尾砂胶结充填后，矿石回采率达到了88%以上，最大限度地回收了矿产资源。

2）当前，矿山年充填尾砂7.79万t，水泥0.91万t，水3.38t万，合计12.08万t。杨山铁矿全尾砂高浓度胶结充填的应用，在使地表位移沉降得到有效控制的同时，确保了露天坑底隔水层的稳定性及可靠性，减少了矿山生产的安全隐患。

3）全尾砂高浓度胶结充填采矿真正实现了矿山绿色采矿，将固体废料（废石、尾砂）充填采空区的同时，不仅大量减少了尾矿堆存所占用的土地，减少了尾矿库建设的投资，还有效地避免了固体废料对环境的污染，保护了矿区地表及周边环境。