摘要：宿松磷矿矿体开采条件复杂,矿石品位较低。矿区岩溶裂隙水较发育,岩体的稳固性较差。另外,宿松磷矿尾矿库库容有限,尾砂排放会对周边环境造成严重污染。建立可靠的充填系统,可以保证井下充填的需要,从而降低损失率和贫化率,提高矿山开采安全性,减少尾砂排放,延长尾矿库的服务年限,保护地表环境。本文针对宿松磷矿的实际情况,开展了以高浓度分级尾砂充填技术为核心的关键技术研究。以现场勘查和室内试验为基础,以流体力学理论、数学方法和流体仿真软件为主要手段,对宿松磷矿的分级尾砂充填配比参数、充填方式和能力、充填站站址、料浆制备及输送系统方案、卧式砂仓的脱水和沉降效果、管道自流输送系统的可靠性进行了全面深入的研究。完成的主要研究成果及结论内容如下：(1)分析了全尾砂和分级尾砂的物理化学性质,通过室内配比试验,确定选择分级尾砂作为充填骨料,普通32.5硅酸盐水泥作为胶凝材料,灰砂比为1：4,浆体质量浓度为72%。通过流动性能测试,确定推荐配比料浆输送性能良好,可以满足管道输送要求。(2)通过采充平衡计算,确定了宿松磷矿充填系统能力为80m3/h；通过计算和分析,确定系统采用管道自流输送方式,选择卧式砂仓储存骨料。(3)通过现场勘查,技术经济指标分析,建立AHP&EM-TOPSIS综合评判体系,确定南风井为最优站址方案。(4)通过计算,对料浆制备系统和管道输送系统进行了研究,确定了卧式砂仓、稳料仓和水泥仓等主要设施的规格以及供砂、排泥和料浆输送等系统的方案。(5)通过室内沉降试验,测试了分级尾砂的沉降速率和最终沉降浓度,确定了卧式砂仓的脱水结构。并采用Fluent软件建立模型,对尾砂在砂仓中的浓缩过程进行了模拟。结果表明,经砂仓浓缩后分级尾砂浓度可达到85%左右,与室内试验结果吻合,能够满足系统要求。(6)通过对比充填料浆的临界流速和实际工作流速,得出该系统管道输送可靠性较高；采用Fluent软件对管道进行数值模拟,结果表明：料浆流动状态平稳,管道压力损失小于重力势能,可以满足自流输送。