谦比西铜矿排泥系统研究.pdf

2 0 0 3年 2月 第 3 2卷第 1 期 有色矿山 No n f e r r o u s M i n e s F e b． ． 2 0 0 3 V0 1 ． 3 2 No ． 1 谦 比西铜矿排泥系统研究 张 敬 中国有色工程设计 研究总院， 北京 1 0 0 0 3 8 【 关键词】排泥；水仓布置形式及结构；泥砂沉淀； 水仓清理 【 摘要】 在以现场实验和实践的基础上， 充分比较了谦比西铜矿和国内矿山的水仓布置形式及结构， 详细阐 述了谦比西铜矿泥砂沉淀、 水仓清理等水仓布置形式及结构的优点， 对国内矿山， 尤其是用充填法采矿的大型矿 山， 值得借鉴和推广。 【 中图分类号】T D 7 4 4 【 文献标识码】 A【 文章编号】1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 3 0 1 0 0 1 2 0 3 S t u d y o f u n d e r g r o u n d s l u d g e d i s po s a l i n Ch a mb i s h i Co pp e r M i ne Z HANG J i n g C h i n a No n f e r r o u s En g i n e e r i n g a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a Ke y wo r d s s l u d g e d i s c h a r g e ；s u mp l a y o u t a n d s t r u c t u r e ；s l u d g e s e t t l i n g；s u mp c l e a n i n g Ab s t r a c tBa s e d o n i n - s i t u e x p e rime n t a nd p r a c t i c e，t h e l a y o u t a n d s t ru c t u r e o i s u mp o f Cha mb i s hi Cop p e r M i ne an d mi n e s i n c hi na a r e c o mp a r e d a d e q u a t e l y，a nd t h e a dv a nt a g es o f t he s u mp l a y o u t an d s t ru c t u r e i n Ch a mbi s hi mi n e a r e e x p o u n d e d ，f o r e x a mp l e ，i t i s u s e f u l f o r flu d g e s e t t l i ng an d s u mp c l e a n i n g a n d S O o n．I t i s wo r t h y o f r e f e r e n c e a n d s p r e a d i n mi n e i n c h i n a ，esp e c i a l l y f o r l a r g e - s c a l e mi n e wi t h b a c k f i l l i ng ． 1 前言 地下矿山涌水经过采掘工作面和巷道 等， 夹带 大量泥砂流入水仓， 特别是采用充填法开采的矿山， 充填料中含有很多细颗粒物质， 其 中部分细颗粒物 质将从采场滤水构筑物的空隙中随充填废水流出而 沉积在水沟、 沉淀池和水仓 中。如果这部分沉积泥 砂和细颗粒不能及时清理， 将会加剧排水设备的磨 耗， 增加排水系统运行成本。所以， 合理设计排水排 泥系统， 对降低工人劳动强度和系统运行成本具有 十分重要意义。矿 山排泥工作主要包括沉淀系统和 水仓的清理及排泥两部分， 本文 主要论述水仓 的清 理及排泥系统。 2 国 内水仓清理及排泥系统现状 机械清仓 、 排泥在 国内矿山水仓清理方面 已经 【 收稿日期】 2 0 0 2 ． 0 9 ． 2 9 【 修订 日期 】 2 0 0 2 ． 1 0 ． 2 5 【 作者简介】 张敬 1 9 7 0一 ， 男， 湖南汉寿人， 工程师， 从事矿山工程设计 工作。 得到了广泛应用。机械清仓 主要有压气罐和 水抽 子。 其次还有 电耙、 水泵或污水泵； 排泥方式主要有 密闭泥仓、 “ u” 形管和泥浆泵等。压气罐清仓方式 效率高， 能力大 ， 对泥砂颗粒硬度适 应性强， 且工作 人员一般不用进入水仓， 但这种清仓排泥方式基建 工程量大， 投资高， 系统及操作较复杂， 系统维护工 作量大； 水抽子清仓方式动力消耗少、 操作简单， 但 高压水消耗大、 排泥效 率低、 喷 嘴及 混合室磨损严 重， 并且操作人员必须进入水仓进行人工喂泥， 也就 同时增加了工人的劳动强度， 只适合泥砂清理量小 的矿山； 水泵清仓排泥时， 水泵的磨损严重， 增加了 系统的运行成本， 且同时还需辅助以人工清仓， 增加 了操作人员的劳动强度。潜污泵清仓配合油隔离泥 浆泵排泥是 国 内现在应用较为广泛的清仓 排泥系 统， 但这种清仓方式也必须要求操作人员进入水仓 移动潜污泵， 同样增加了操作人员的劳动强度。笔 者从事谦比西铜矿工程设计和现场施工服务， 认为 该矿的水仓布置和结构合理， 为提高清仓排泥效率， 降低操作人员劳动强度， 降低系统运行成本， 完全实 现机械化和自动化， 值得国内矿山工程设计应用和 维普资讯 第 1期 张敬 谦 比西铜矿排泥系统研究 1 3 推广。 3 谦比西铜矿排水排泥系统简介 谦 比西铜矿坑内开采分 一期工程和二期工程， 一 期工程 主要开采 5 0 0 m 中段 以上矿体 所称的标 高和中段均表示从主井井 口往下的深度 ， 二期工程 主要开采 9 0 0 m 以上矿体 ； 相应的主排水泵房设在 4 4 8 m水平 和 9 4 8 m 水平， 水 仓设 在 4 0 0 m 中段 和 9 0 0 m 中段， 排泥硐室设在 4 2 1 m水平和 9 3 4 m水平。 5 0 0 m 中段 以下正 常涌水量 2 1 4 4 0 m ／ d ， 最大涌水 量 3 0 0 4 0 m3 ／ d ， 由 9 4 8 m水 泵房扬至 4 0 0 m 中段水 仓 ； 全 矿 正 常 涌 水 量 3 6 0 0 0 m3 ／ d 。最 大 涌 水 量 4 7 0 0 0 m ／ d 和生产涌水 回水量 1 6 0 0 m ／ d ， 由 4 4 8 m 水泵房排至地表。两个中段水仓泥砂沉积及清仓原 理一样， 但在布置及结构上又有细微差异。 3 ． 1 4 0 m 中段排水排泥系统 图 1 是 4 0 0 m中段排水排泥系统图。 地表 图中未标注的冈门均 为同冈 圈 1 4 伽m中段捧水捧泥系统圈 4 0 0 m中段设有两个平行布置的污水仓和一个 清水仓。9 4 8 m水泵房排水 和 4 0 0 m巷道 中的水经 由设置在污水仓前的放水闸门控制分配， 首先流入 污水仓， 泥砂和细小颗粒在污水仓内沉淀， 清水从污 水仓溢流坝坝顶流入清水仓， 清水仓 的水经 由仓底 放水管 DN7 5 0 I T l I n 自流供给 4 4 8 m潜 没式泵房水 泵， 由水泵经竖井排水管 DN 4 5 0 mm 扬至地表。两 个污水仓由闸门控制分配水流， 交替使用。每个污 水仓 仓 底 都 布 置 有 一 排 共1 1 根 放 泥 管 DN1 0 0 mm ， 间距为 2 ． 6 5 m， 放泥管 由刀闸阀控制， 同时在放泥管旁侧上连接有供水管 DN 2 5 mm 和压 缩空气管 DN 2 5 mm ； 供水管 的供水可以稀释和搅 拌仓底沉积泥砂， 压缩空气对仓底沉积泥砂起搅拌 作用和放泥管防堵疏通 作用； 当污水仓有沉积泥砂 需清理时， 打开放泥管 刀闸阀和供 水管 、 供风管 闸 阀。 首先 由高压水和压缩空气稀释、 搅拌仓底沉积泥 砂。 形成一定浓度的流态化泥砂浆， 流态化泥砂浆经 由仓底放泥管、 总输泥管 D N1 5 0 mm 自流入 4 2 1 m 水平高压密闭泥仓 ； 流入高压密闭泥仓的泥浆利用 地表柱塞泵提供的高压水推移置换 出来， 经 由竖井 排泥管 D N7 5 mm lE 至地表。密闭泥仓和国内常用 的密 闭泥 仓 结 构 相似， 为 立 式， 直 径 2 ． 1 3 5 m， 高 1 2 ． 5 m， 有 效 容 积 4 2 m3左 右，除 配 有 输 泥 管 DN1 5 0 mm 、高 压 水 管 D N7 5 mm 、排 泥 管 D N7 5 mm J l “ ， 还配有放水管 D NI 5 0 m m 、 压缩空 气管 D N7 5 mm 。整个清仓排泥过程无需操作人员 进入水仓。 只需操作人 员开启仓底和高 压密闭泥仓 各种阀门以及地表柱塞泵， 完全实现 了机械化 、 自动 化清仓排泥， 极大的减轻了操作人员的劳动强度， 提 高了排泥工作效率。系统运行效果 良好。 3 ． 2 9 0 0 m中段排水排泥系统介绍 图 2为 9 0 0 m中段排水排泥系统 图。 圈 2 9 0 0 m中段捧水捧泥系统圈 9 0 0 m 中段设有三个锥底 圆形污水仓和三个锥 底圆形清水仓， 污水仓仓顶 比清水仓仓顶高 2 ． 2 m； 污水仓直径 1 0 ． 1 5 m， 深 1 4 m， 有效容积 1 2 5 0 m3 ； 清 水仓 直 径 9 ． 7 5 m， 深 1 2 ． 5 4 m， 有 效 容 积 9 5 0 m3 。 9 0 0 m中段巷道中的水经由污水仓前的放 水闸门控 制分配， 首先进入污水仓沉淀泥砂和细小颗粒， 在污 水仓顶部布置了用钢板 围成的折曲式的流水槽。 使 水流在进入清水仓之前尽量多流段臣离。 增强沉 淀效果 ； 经沉淀后 的清水顺 溢流水沟 流入清水仓。 清 水 仓 锥 底 坡 度 角 为 5 5 ． 5 ，仓 底 布 置 有 一 条 维普资讯 1 4 有色矿山 2 0 0 3年 第 3 2卷 D N 6 0 0 mm 的排水管和一条 DN 2 0 0 mm 的排水排泥 管， 如图 3所示。仓底 D N6 0 0 mm 的排水管 由闸阀 控制 。 与 9 4 8 m水泵房的水泵入 口相通， 由 9 4 8 m 水 泵房将清水扬至 4 0 0 m中段水仓， 再由 4 4 8 m水泵房 囝 3 清 水仓仓底结构 接力扬至地表。 仓底 D N 2 0 0 mm 的排水排泥管给泥 浆搅拌槽、 泥浆泵、 过滤机及管路提供清洗水 ； 同时， 清水仓仓底少量沉积泥砂也 由该管 自流放入泥浆搅 拌槽清理。污水仓锥底坡度 角为 6 0 。 。 仓底 布置有 两根 DN2 0 0 mm的钢管， 其中一根放水管， 一根放泥 管 ， 如图 4所示。放泥管用刀闸阀控制， 同时在管旁 侧连接有供水管 D N2 5 mm 和供风管 D N2 5 mm ， 供水管的供水可 以稀释和搅拌仓底沉积泥砂， 压缩 空气对仓底沉积泥砂起搅拌作用和放泥管 防堵疏通 作用； 当污水仓有沉积泥砂需清理时。 打开放泥管刀 闸阀和供水管、 供风管闸阀。 首先用高压水和压缩空 气稀释、 搅拌仓底沉积泥砂。 形成一定浓度的流态化 泥砂浆， 流态化泥砂浆经由仓底放泥管 自流入泥浆 搅拌槽搅拌均匀， 经搅拌后的泥浆用泥浆泵打入板 框式压滤机过滤、 压缩成滤饼， 滤饼 由胶带运输机倒 囝 4 污水仓仓底结构 运送入成品矿仓。 随矿石处理。水仓沉积泥砂层上 层清水、 泥浆搅拌槽溢流水和压滤后的污水均 自流 入 9 4 8 m水泵房废水池， 由 F l y g t 水泵再扬 至 9 0 0 m 水仓。从整个清仓排泥过程看， 无需操作人员进入 水仓。 只需操作人员开启仓底及管路各种 阀门以及 排泥硐室各种设备。 完全实现 了机械化 、 自动化清仓 排泥。 极大的减轻了操作人员的劳动强度， 提高了排 泥工作效率。但 由于 1 9 8 7年 8月矿山关闭停产， 仅 完成了水仓工程和排水系统 以及排泥硐 室工程， 泥 浆搅拌槽 、 泥浆泵、 压滤机 以及胶带输送机等设备均 未安装， 也就没有形成排泥系统。 4 9 0 0 m排泥系统方案 1 9 9 9 年开始矿山恢复生产初步设计， 本次设计 对已有排泥工程和现有排泥 系统进行了研究， 并与 现场结合， 以实验为基础， 对提出的三个方案进行了 充分论证。方案一采用 自然沉淀。自然沉淀方案简 单。 可以节省大量排泥费用， 但谦比西铜矿尾矿粒级 细， 渗透系数小， 细泥脱水时间长。为获得可靠的实 验数据。 在 9 0 0 m 中段码头门附近 筑建了两个 实验 泥砂沉淀池。 沉降近 6个月后， 从现场观察看沉淀效 果很差， 沉降后的稀泥无法用铲运机、 矿车等设备清 理。从实验结果来看， 自然沉淀方案虽然排泥成本 低， 但沉淀周期太长， 或根本达不到效果， 故不可取。 方案二仍采用矿 山停产前设计的排泥方式， 即用板 框式压滤机将细泥压滤成滤饼， 用胶带输送机倒运 到成品矿仓。但压滤机设备 昂贵， 投资大， 管理复 杂， 且维护费用大， 从经济上不可取。方案三利用油 隔离泥浆泵排泥。 即保 留现 已形成的水仓清理管道 系统。 在已掘进的压滤机硐室 内安装一台泥浆搅拌 槽和一 台油隔离 泥浆泵。 将泥 浆排到 4 0 0 m 水仓。 目前， 油隔离泥浆泵已在 国内矿山排泥中得到广泛 应用和实跪 产品也 已经系列化和标准化。以实验 为基础， 经过对三个方案的充分论证 。 认为方案三具 有投资少， 系统简单操作方便。 容易实现全机械化和 自动化等特点。故谦 比西铜 矿排泥系统选 择方案 二0 5 结论 综合比较谦 比西铜矿和国内矿山水仓布置形式 及结构， 以及使用效果， 谦 比西铜矿水仓布置形式利 下转第 5 1页 维普资讯 第 1期 动态与文摘 5 1 和转速有关。其中， 低频声 能占 9 0 ％以上， 由于 C 声级表示频响比较平直， 低频衰减不像 A声级那么 严重， 所以正常除用 A声级评价以外还要用 C声级 评价。低频声传播距离远 、 无明显方 向性 、 易发生绕 射， 对环境影响很大。空压机有些低频频率正好与 人的某些内脏器官 固有频率相接近而引起共振， 使 人感到头晕、 心率过速 、 血 压升高、 胸闷等。空压机 的噪声源复杂， 是多部位发生体， 建议采用多种方法 进行声源鉴别。测点离空压机最接近的主要表面水 平距离取 I m， 对移动式空压机离其最接近的主要水 平距离 l m及 7 m处选取。噪声测量采用声压级法。 空压机未运转时， 在一个测 点测 出背 景 A 声级、 C 声级和 3 1 ． 5 、 6 3 、 1 2 5 、 2 5 0 、 5 0 0 、 l k 、 2 k 、 4 k 、 8 k共 9个 倍频带声压级。空压机运转时， 对每一测点测量 A、 C声级和 9个倍频带声压级。单独测量吸气 口噪声 时， 应将吸气 口与机器隔开或者用管道引出， 测点距 吸气 口中心 0 ． 5 m、 偏 4 5 方 向， 测量 A、 C声级和 9 个倍频带声压级。测点上的声级和倍频带的声压级 读数 应大 于 背景 噪声 和 相应 倍 频 带声 压 级读 数 1 0 d B ， 若大于 9 4 d B应按有关参数修正， 再小则测 量无效。测量的读数作背景噪声修正后， 按有关规 定计算平均值即可。 李剑锋 软岩动压巷道锚注支护试验研究 山东科技大学和兖州矿业 集团 公司鲍店煤矿 在分析软岩动压巷道岩性、 地应 力及支护因素的基 础上， 提出了基于锚喷支护和注浆 加固相结合的锚 注加固支护方案， 通过井下试验和 动压作用使巷道 保持稳定， 取得了较好的技术经济效果， 为软岩动压 巷道的支护提供了一种新方法。 软岩动压巷道的支护是一个难题。锚注支护的 实质是锚杆兼作注浆管， 其支护机理包括四个方面 ①浆液可封堵围岩的裂 隙， 隔绝 空气， 减轻 围岩 风 化， 防止围岩被水浸湿而 降低强度。②注浆后松散 破碎的围岩胶结成整体， 提高了岩体强度， 且喷层壁 后充填密实， 保证荷载均匀地作用在喷层和支架上， 避免出现应力集中点而首先破坏； 与原岩形成一个 整体， 在动压作用下其振动频率与原岩一致而不易 破坏。③注浆充填围岩裂隙， 配合锚喷支护， 形成多 层有效组合拱 ； 注浆锚杆本身为全长锚固， 将多层组 合拱联成一个整体， 共同承载， 扩大了支护结构的有 效承载范围， 提高了支护结构的整体性和承载能力。 ④作用在拱顶上的压力能有效传递到底板， 由于组 合拱厚度加大， 减少了作用在底板上的荷载集中度， 从而减弱底板岩石中的应力和塑性变形， 减轻底臌 ； 底板的稳定有助于两墙的稳定， 在底板、 两墙稳定的 情况下又能保持拱 顶 的稳 定。井下工业性试验 表 明 围岩注浆永久地改变 了围岩的力学特性， 提高 了 岩体强度， 降低了应力集中度， 注浆加固后金属支架 受力大为减少， 新开巷道可采用注浆锚杆与普通锚 喷支护相结合代替金属支架支护。尽管锚注技术 已 取得较好技术经济效果， 但参数有待优化、 底臌治理 需进一步研究， 使其得以普遍推广。 李剑锋 阿拉善地区金铜量可观 由中国地质调查局下达的“ 内蒙古阿拉善地 区 矿产资源潜力评价综合研究” 项 目通过专家评审， 预 计该地 区金的远景资源量为 5 0 t ， 铜 的远景资源量 为 7 O万 t ， 均为开发前景十分良好的大型矿。 该项 目由天津地质矿产研究所和 内蒙古 自治区 地质调查院合作， 在地质调查研究的基础上， 筛选出 了5 4 处有进一步工作价值的化探异常， 划分了9 个 化探异常带， 综合 圈定 出 9个成矿预测 区， 提 出了 1 1 处成矿有利地段。其中， 有 4个金成 矿预测区， 3 个铜金多金属成矿预测区， 1 个铜金铂成矿预测 区， 1个铌多金属成矿预测区。 上接 第 1 4页 于流水泥砂和细颗粒 的沉淀， 能很大程度上减 少泥 度； 但这种排泥系统的缺点是工程量较大， 对国内的 砂对水泵的磨耗， 降低泵站的维护费用和运行成本 ； 具体工程应进行综合的技术经济比较 。对于国内矿 其结构利于实现全机械化和 自动化， 提高水仓清理 山， 特别是采用充填法采矿的大型矿山， 值得借鉴和 工作效率， 且泥浆 自流， 能极大减轻操作人员劳动强 推广。 维普资讯