1、棉花堡铁矿充填采矿工艺研究,胡润夫,2013年5月,2,珍惜有限 创造无限,1、概述 该铁矿是一座采选一体化矿山，目前是露天开采，开采规模为160万吨/年，根据市场需求及资源状况，矿方欲将露天开采逐步过渡到地下开采，实现400万吨/年开采规模，故此根据矿山开采现状及矿体赋存情况，拟定：（1）在原有开采现状及露天采场可扩界至矿区范围外32m的基础上进行境界圈定。（2）地下开采提前出矿措施工程设计，地下开采提前出矿规模应补足现圈定的露天采场对新建选厂处理原矿200万t/a供矿不足的部分。地下开采提前出矿与露天开采相衔接。（3）地下开采整体设计应结合地下开采提前出矿措施的开拓以及阶段高度等，尽快达到
2、400万吨/年开采规模，合理确定矿山整体规模。（4）地下开采采用充填法解决尾矿无处堆积的问题。,3,珍惜有限 创造无限,2、地下开采方案 2.1地下开采范围 2.1.1地下开采提前出矿措施工程 为了保证露天采场的安全稳定，不受地下开采活动的影响，在露天境界南端留临时保护矿柱。根据矿区工程地质条件，地下开采提前出矿措施工程范围为600勘探线以南，+75m15m之间的矿体。露天开采结束后全面转入地下开采。 2.1.2地下开采 根据矿体赋存情况、地表地形条件和采矿权开采深度范围，结合本次设计的井下开拓运输系统，全面地下开采范围是+15m-345m之间的矿体。,4,珍惜有限 创造无限,2.2矿体赋存条
3、件 该铁矿矿床类型为沉积变质“鞍山式”铁矿。矿权区内共有8个矿体(FeP1-1、FeP1-2、FeP1-3、FeP1-4、FeP1-5、FeP1-6、FeP1-7、FeP)，其中FeP1-2为主矿体，其资源储量占矿区总资源储量的96 %。,5,珍惜有限 创造无限,3、采矿方法 根据该铁矿矿床赋存状态和开采技术条件，借鉴同类型矿床开采的经验，本次设计可选择的采矿方法为深孔崩落空场嗣后充填采矿法。3.1矿块布置及构成要素 采场按垂直走向布置，沿走向以15m、18m间隔划分为矿柱和矿房，采场长度等于矿体水平厚度。采用扇形深孔平底的底部结构，出矿穿脉位于矿柱或矿房中间底部，出矿穿脉布置鱼骨刺状出矿巷道
4、。上下中段间由采区斜坡道联络。,6,珍惜有限 创造无限,3.2采准切割 采准工程：穿脉运输巷、装矿进路、装矿联络巷、采场溜井、溜井联合巷及上盘回风巷。水平巷道采用Boomer218液压掘进台车，垂直巷道采用YSP-45型凿岩机，采切工程量详见采矿方法图。矿石损失率15%，废石混入率10%。千吨采准比为1.92m/kt，采准带矿5.13%，采准带岩4.61%。 3.3凿岩爆破 采场凿岩采用T-165高风压潜孔凿岩台车打下向深孔，孔深约45m，钻孔直径165mm。炮孔网度为33m。在凿岩过程中，每个钻孔孔口安装长0.8m的孔口管，孔口管为薄壁钢管，直径与炮孔略小。 炸药为多孔粒状铵油炸药，采用人工
5、间隔装药。爆破采用非电导爆管系统起爆，侧向爆破。,7,珍惜有限 创造无限,3.4回采顺序 采场采用先采矿柱，待采空后胶结充填（水泥+尾砂），再回采矿房。每个回采单元向下盘拉低，而后采用垂直深孔崩矿。3.5回采设备 拉低采用YGZ-90型凿岩机打扇形垂直深孔崩矿，孔径60mm，回采采用T-165型无轨胶轮凿岩台车打垂直深孔，孔径165mm，台车自带压风设备。 采场出矿采用EST-1030电动铲运机，斗容3.8m。将原矿运至采区溜井，再溜至主运输水平。,8,9,10,珍惜有限 创造无限,4、充填方案 根据采矿工艺要求选用阶段空场嗣后充填采矿方法，采用高浓度全尾砂泵送方式充填采空区，胶结材料初步选择
6、普通硅酸盐水泥。 该铁矿设计生产规模为400万t/a，根据矿山设计安排，充填系统设计充填能力按400万t/a的采矿量设计。4.1充填材料选择 根据该铁矿自然条件以及生产规模和环保要求，矿山可以获得的充填材料主要为选厂尾砂。,11,珍惜有限 创造无限,充填材料为尾砂、水泥、水，按照一定的配比混合搅拌而成，可通过添加适量干尾砂料提高料浆浓度。配比原则如下： a、具有良好的稳定性和流动性。 b、形成的充填体的强度满足设计要求。 c、充填料浆具有可泵性。 d、充填料浆的流动性与可泵时间满足充填流动要求。 目前，充填料浆材料配比按照以往项目经验及相关数据，选择水泥用量为180kg/m(当强度要求3-4M
7、Pa时)；100kg/m(当强度要求1-2MPa时)；60kg/m(当无强度要求时)。充填料浆浓度通过添加适量干尾砂调节。,12,珍惜有限 创造无限,4.2充填能力确定 该矿采矿工程日最大充填量为3554m/d，充填系统能力为300m/h，有效充填时间为12h，每天充填2班，配两套150m/h的充填设施及附属装置。4.3充填系统总体方案4.3.1充填站选址 充填站选址应地形平整、交通便利、采空区充填距离合理、充填覆盖范围广，并尽量减少充填管路在地面的长度。4.3.2充填系统设备布置 充填系统主要包含料浆制备系统、泵送充填系统和电气控制系统，设备布置如图示。,13,珍惜有限 创造无限,图1 充填
8、系统设备平面布置图,14,珍惜有限 创造无限,图2 充填系统设备布置效果图,15,珍惜有限 创造无限,4.3.3充填系统工艺流程 全尾砂尾矿料浆经渣浆泵输送至立式砂仓，制备出浓度70%左右的尾砂，通过尾砂管道中设置的浓度计、流量计与电控球阀控制给料量后，给料至连续搅拌机；水泥用散装水泥罐车运输到充填站，利用空压机输送至水泥仓，通过螺旋输送机供料至螺旋称重给料机，经计量后进入连续搅拌机与尾砂进行加水搅拌；水由水管输送至连续搅拌机，供水量通过流量计与电控节流阀控制；干尾砂自现有尾矿库运输至充填站上料车间(骨料粒径15mm)，经计量后，通过上料皮带上料至连续搅拌机与其他物料一起初步搅拌。之后经活化搅
9、拌机进行活化搅拌，卸料至充填工业泵，通过泵送加压，沿管道长距离输送至充填工作面。,16,珍惜有限 创造无限,图3 充填系统工艺流程图,17,珍惜有限 创造无限,5、充填系统组成及设备选型5.1系统组成5.1.1料浆制备系统 料浆制备系统设备主要包括渣浆泵、立式砂仓、浓度计、流量计、电动调节阀、手动截止阀、连续搅拌机、活化搅拌机、水泥仓、螺旋输送机、螺旋称重给料机、水泵、尾砂输送管路、水输送管路、干尾砂上料部分设备。料浆制备系统采用动态计量、连续活化搅拌的方式，具有配比精度高、搅拌效果好，可保证料浆泵送充填料的性能。,18,珍惜有限 创造无限,5.1.2泵送充填系统 泵送充填系统设备主要为充填工
10、业泵、管路部分(含地面管路、立井管路、井下主管路和工作面充填管路部分)。充填工业泵将搅拌好的充填料浆通过加压，使充填料浆进入充填管路，经地面、立井、井下和工作面充填管路后到达充填工作面，在布料管处进行充填施工作业。 泵送管路系统满足长时间连续作业，可实现泵送量要求，实现长距离泵送充填，充填覆盖范围广，适用多种工况和复杂环境。泵送管路系统操作过程主要为设备调试准备、泵送充水润滑管路、料浆充填和管路清洗。,19,珍惜有限 创造无限,5.1.3电气控制系统 电气控制系统为料浆制备、泵送充填集中控制系统(简称集控系统)。 集控系统集过程控制与运动控制于一体，包括立式砂仓料浆浓密、充填料浆配比搅拌、泵送
11、、充填系统，由上位机组态画面为操作平台，通过工业管理型交换机搭建工业以太网络通讯至下位机大型PLC，实现集中管理分散控制，采取两级控制方式(总控远程控制和本地控制)，结合自动化工业现场总线技术，自动化程度高、施工调试方便、安全可靠性好等优点。 通过集控系统可大大减少充填操作人员数量，避免人员长期操作出现失误现象，提高劳动生产率。,20,珍惜有限 创造无限,5.2主要设备选型 5.2.1泵送设备 单泵系统小时充填量150m/h，选用充填泵型号为飞翼股份有限公司的HGBS200/14-800S充填工业泵，理论最大充填能力为200m/h，最大泵送压力为14MPa，实际充填能力为150m/h(取吸料率
12、75%)。5.2.2立式砂仓 该矿充填系统能力300m/h，共配置4套容积2000m立式砂仓，每2套立式砂仓交替使用供应一套充填工业泵进行充填作业。尾砂由立式砂仓浓密后制得浓度70%左右的成品尾砂料浆，通过立式砂仓底部出料口排出，经浓度计、流量计及调节阀等计量调节后，输送至连续搅拌机。,21,珍惜有限 创造无限,5.2.3水泥仓 按照充填系统充填能力，每台泵配备1套500t水泥仓，共配2套，水泥仓仓体由钢板制作，顶部配除尘器、安全阀，底部配破拱装置，通过料位计监测仓内水泥量。5.2.4搅拌设备 选用双卧轴连续搅拌机JS180/150和专为矿山充填研发的高速活化搅拌设备HJ180/80。5.2.
13、5配套设施 包括电力配置、通讯配置、供水配置、排水配置等。,22,珍惜有限 创造无限,6、经济效益分析 该矿水泥到充填站的价格为Cc=320元/t，尾矿料浆来源于矿方洗选厂，水出自本矿，费用折算在电费中，因而不需要单独计算费用。充填成本分析如下表：,23,珍惜有限 创造无限,7、社会效益分析 坚持走环境效益与经济效益相结合的可持续开采道路，是现代化矿山的发展方向。该铁矿建立全尾砂充填站进行充填开采对保护生态环境、解决矿山安全、提高矿山可持续开采、建设资源节约型社会具有重要的意义。 1）可为矿床开采的整体安全提供保障：控制地压活动，缓解岩爆威胁；有效阻止岩层移动，实现水体下采矿。 2）地下矿产资
14、源可以充填回收利用：实现低贫损开采、提高资源综合利用率功能和“采富保贫”远景资源保护功能，从而最大限度地回收地下矿石资源。与崩落法相比，充填采矿法可降低矿石损失及贫化1015%以上，与空场法相比，充填采矿法可降低矿石损失2030%。,24,珍惜有限 创造无限,3）延长矿井服务年限：矿石回收率的提高，延长矿山服务年限，从而提高整体矿床开采的总经济效益。 4）保护自然环境，实现绿色矿区建设，减少甚至避免了尾砂的地面排堆，避免了矿区空气及水体污染，提升矿区生态环境，同时节省了大量尾砂库维护费用。 5）响应了国家、行业的对矿山开采的发展规划，同时也对当地政府经济发展规划、社会发展有着积极的影响。 6）减少工农矛盾，避免了因地表建设尾砂库，堆积尾砂破坏环境引起的工农矛盾和大量尾砂库维护投资。 7）安全、环保，绿色开采，保护生态环境，有利于建设和谐矿区。,25,祝大家工作愉快谢谢！,珍惜有限 创造无限,
