大型矿山无尾协同平衡模型研究与应用

采用尾砂充填采空区能够最大限度降低地表尾砂堆存造成的 环 境 污 染，同时对采空区充填处理后有效控制岩 石 移 动 与 变 形，防治地表沉降塌陷，是地下 矿 山 安 全 高 效 开 采 的 必 要 技 术 措 施。然而，对于大多 数 矿 山 而 言，一 方 面，大 型 矿 山开采形成的地下采空区具有顶板暴露面积大、揭露时间长、爆破振 动 失 稳 风 险 高、两 步 骤 回 采 效率低等特点，如果 不 能 及 时、足量地对采空区进行充填，可能导致 安 全 事 故，或严重制约矿山产能。另一方面，随 着 开 采 低 品 位 矿 石 逐 渐 增 多，选矿尾砂产率不 断 提 高，尾砂用于充填后的富余产量也越来越大，多余尾砂的处置和出路问题再次成为困扰矿山 企 业 的 现 实 问 题。由 此 产 生 采 空区尾砂充填处理时 空 关 系 不 协 调 和 富 余 尾 砂 固 废地表堆存难避免 的 双 重 矛 盾，即采充不平衡和物料产消不平衡。

国内付厚利、王维、苑占永等[6-8]针对不同 矿山的具 体 特 点 进 行 了 采 充 平 衡 的 理 论 研 究 和 应用，但构建 的 理 论 模 型 对 其 他 矿 山 适 用 性 有 限。对于大型矿山无 尾 绿 色 开 发，需综合考虑矿山开采规模、选厂尾砂 产 率、不同采矿工艺对充填体浓度和 灰 砂 比 的 差 异 化 要 求、充 填 体 物 理 性 质、富余尾砂处置途 径 等 诸 多 因 素。本文从影响采充平衡和物料平衡 的 多 因 素 着 手 分 析，围 绕 尾 砂 采空区 协 同 充 填、尾砂固废处置零存留等关键问题，构建基于采充平衡和物料平衡的无尾协同平衡模型，依托张庄铁矿进行无尾矿库生产实例分析，进而提出实现采充平衡和物料平衡的关键施，为类似开采条件矿山绿色开发提供参考。无尾矿库生产是绿色矿山的重要体现，矿山企业可以研究制定与其适应的尾砂多级分离梯级利用减量化策略，根据矿岩特性、采选工艺流程和产品市场需求，充分论证尾砂固废资源化利用的可行性对于采用大型结构参数采场回采的矿山，浓度大流量连续充填工艺是实现其安全高效采矿的关键保障，深锥浓密机是连续高效充填的核心装备。随着工艺技术的不断发展，尾砂资源化利用的途径也不断拓宽。将预抛分离的尾砂固废作为资源产品高值利用是实现尾砂减量化的关键措施，超尾砂的资源化利用是当前需要解决的瓶颈技术难题。采充平衡动态协同组织是无尾矿山安全高生产最为关键的保障，在对采空区稳定性有效控制的前提下，应始终维持井下一定体积和数量的采空处于待充状态，保证充填作业可持续，可缓冲，可灵活调配。