全尾砂胶结充填技术在张马屯铁矿的应用与探讨.pdf

第1 7卷第6期 1995年12月 山 东 Sha ndo ng 冶金 Yejin Vol . 17 , N O . 6 1〕eeem b e r 19 95 全尾砂胶结充填技术在张马屯铁矿 的应 用与探讨 韩克峰高林 济钢矿山处 摘要 本文简述了济钢张马屯铁矿基本概况及全尾砂胶结充填系统的基本工艺流程以及在该矿的 初步应用情况 。 应用全尾砂胶结充填技术后 , 矿石回采率由 6 3提高到8 0以上 。 关键词 采矿 . 尾砂胶结充填法 , 全尾砂胶结充填法 . 干式充填 APPlic atio n and D iseu s sio n on Fil lingTeehniqu e C em e nted with A l lT aiti ngsi n Z h 胡gm a tu nIron 珑 n e Ha n Kefeng Ga oLin TheMi n e 氏侧犷助 entof J山a n l r们 a ndSte elG r ou P 倪 ne ra l Co rp o rat ion Abs t r.ct T h e 件沐r i nt ro d uce‘卜招ic s t a t e ofZ加切gmatun L闭Mi ne of Ji n a n l i o n a n ds te el G t ouP G e nera l c o r阿 a tio n . a n d h a c t e Ch n o l 叼C a lP rO C幽of 右Il ing s”‘“ C e t e d with allt ailins s a n d it、a即“C a‘i‘ c o nd i‘io n Keywor d mini雌m ethe d , fi通 Iing c吧mente d w it h all囚t i n, , d r yfi l li ng l 概况 济钢第三炼铁厂矿 山地处济南市东郊 , 地表系良田和村庄 , 采矿过程中不允许塌陷 , 对 采后空 区必须充填 。 而利用选矿 厂尾砂进行胶结充填又是解决矿 山充填料来源 , 实现矿房间 柱回采 , 使矿石 回采率由现在的6 3 提高8 0以上 , 是实现采 、 选 、 平衡协调 , 使矿山步入 良性循环的重要工艺 。 由于受地理 环境的制约 , 济钢第三炼铁厂矿山选矿厂不可能建较高的 尾矿坝 , 地表不能存放大量尾砂 , 因此 , 将全部尾砂及时充入采空 区 , 是解决尾砂及时排弃 , 使选矿厂正常运行的必需工艺 。 第三炼铁厂矿山矿床属多金属接 触交代矽卡岩型铁 矿矿床 , 矿岩界线 明显 , 但变化较 大 。 矿体呈透镜状 , 似层 状 ; 上盘为灰岩 , 含水充沛 , 下盘为闪长岩 , 不透水 。 矿石主 要为磁铁 矿 , 呈粒状结构 、 块状构造 、 不透水 , 其坚硬系数 f一812 。 其次矿石含有硫 、 钻等贵金属 , 矿石地质品位为 TF e一5 4 。 该矿采矿方法为分段采矿法 , 阶段高为4 0 6 Om , 分段高为1 0 12 m , 垂直扇形中深孔落 矿 , 孔径为6 0 mm , 矿房垂直矿体走 向布置 , 矿房宽为2 lm , 间柱宽为 1om , 出矿方式为下盘 堑沟 “ 丁 ” 子形出矿 。 该矿山对采后 空区原进行废石干式充填 , 充填后相临矿房之间柱不能进行回采 , 致使回 采仅维持在6 3左右 , 严重 浪费国家矿产资源 。 原充填方法 虽然简单 , 但仅 限于应用废石 , 而 收稿日期 19 95 年8月 17 日 19 9 5 年 12 月山 东 冶金 矿 山井下采出的废石量远远 不能满足采后空区的需要 。 若靠购买毛石 地瓜石 进行干式充 填 , 则每年需购进充填料 4万 m 3 , 价值钓多万元 , 势必造成经济上的很大浪费 , 其吨矿成本 由现在的9 6 . 3 7元 , 猛增到 10 0 . 3 7 元左右 。 而采用全尾砂胶结充填法不仅解决了该矿选矿厂 尾砂不能堆放的间题 , 而且可以使矿石 回采率由目前的6 3 提高到8 0以上 , 仅此 一项 , 粗 略概算可多回采矿石 40 0 多万 t , 还可多回收硫钻精矿 , 并可延长矿山服务年限 。 2 胶结充填 该矿山全尾砂胶结充填工艺 是 由长沙矿 山研究院负责设计 , 具有2 0世纪9 0年代国内先 进水平 。 该矿负责施工按装 , 于 19 94年7 月1 0日联动试车成功 , 7 月2 9日正式投入生 产 。 该 系统全部采用国内先进设备 , 输出管路总长近 90 0m , 垂直高差近 3 0 0m , 井下部分水平管路总 长度近 lo om 。 该工艺是以物化力学和胶体化学的理论为基础 , 直接采用来自选矿厂的尾矿浆经两段脱 水装置 , 获取含水率为2 0左右的湿尾矿 , 通过强力机械活化搅拌装置将全尾砂与适量 的水泥 和水混合制成高浓度均质胶结充填料 , 以管道自流输送方式充入采空区 , 形成整体性 的充填体 。 在目前情况下 , 现场检验充填体强度还有若干技术措施需要完善 , 只能采用边充 边取样 , 浇注成模 , 经养护后在 实验室中进行试块的单轴抗压强度试验 。 据长沙矿山研究院 根据该矿选矿厂提高的全尾砂所做的试块鉴定 , 各项 技术参数达到规定 要求 , 充填体单轴抗 压强度可达 34Mp a , 可以满足回采相临矿房之间柱 的要求 。 该系统自投产以来 , 职工经过培训 , 比较迅速地 掌握 了设备性能及各项技术要求 , 并通 过实践 , 对该系统的部分设备进行了改造 , 使之更附合矿 区具体情况 , 设备运转正常 , 料浆 浓度基本控制在7 0 左右 , 达到 了技术要求 。 在充填料脱水及空 区通口密闭方面 , 与长沙矿 山研究院同志密切配合 , 原用单层麻布滤水 , 由于其两侧漏浆 , 后改用亚麻布与 0 . 147m m 尼 龙滤布双层滤水方法 , 基本解决了漏浆问题 。 但由于 全尾砂中 0 . 0 7 m m 以下颗粒占6 0 左右 , 要彻底解决充填料的滤水与漏浆问题 , 仍有待进一步研究 。 2 1 充填料 胶结充填材料包括尾砂 、 碎石和水泥 。 尾砂采用本厂选 矿厂脱水后的尾砂 , 含水率为1 8 2 0 , 比重为 2 . 8一2 . 8 5t/m 3, 松散比重为 1 . 1 7 1 . Zt /m 3 , 湿尾 砂 自然安息角为7 5 90 0 , 用量为 3 86 8 t/h , 水泥 采用普通水泥 。 2 .2 制浆能力 制浆能力为 4 560m 3 /h , 平均为 50m , /h 、 5 0 0m 3/ d 、 15 . 3万m 3/a 。 2 .3 胶结充填流程 胶结充填流程有 4 条生产线 , 即尾砂输送线 、 水泥输送线 、 供水线和砂浆制备及其输送 线 。 胶结充填工艺流程详见 图 1 。 2 . 3 . 1 尾砂输送线尾砂用 10 t 抓斗吊从脱水厂储砂池抓到 尾砂料仓 , 其容积约为2 0 m 3 , 然 后 通过单台板振 动放料机强制卸到胶带输送机 。 皮带卸料亦设了两个溜槽 , 分别 给入两台双 轴搅拌机 。 尾砂采用多 托辊 电子皮带秤 自动计量 。 2 . 3 . 2 水泥输送线 水 泥采 用自备压缩 空气的水泥罐车自动卸入直径为 6m 的 圆筒型水泥 储仓 , 容量为 200 t , 仓底采用惯性振动给料斗卸料 , 经螺旋电子秤 自动计量后 , 输给螺旋输 送机 , 螺旋机设有两个下料口 一开一关 , 水泥给入 双轴搅拌机 . l0 韩克峰高林全尾砂胶结充填技术在张马屯铁矿的应用与探讨 2 . 3 . 3 供水线从高水位水池经必5 0 钢管 输送到双轴搅拌机 。 2 . 3 . 4 砂浆制备及 其输送线 运送来的尾 砂与 水泥在 双轴搅拌机中与水一起搅拌后自流到高速 搅拌机 , 进行强力搅拌 , 然后通过直径为 12 5m m 管路自流至井下混凝土泵 一开一备 , 再通过混 凝土泵送到各采空区 。 3 讨论 图 l 胶结充填工艺流程 3 . 1 传统的尾砂水力充填根据建筑材料 的理论 1 . 尾砂池 ; 2 . 抓斗 吊 ; 3 . 振动放矿矿机 ; 4 . 皮带机 ; 5 . 和胶水性质 , 据有关资料介绍 , 国外一般要求尾砂电子皮带私 6 . 除尘器 ; 7 . 双轴搅拌机 ; 8 . 高速搅拌 的渗透系数为 k一10 cm / h ; 我国则规定其渗透系机 . 9 . 2 00 t水泥仓 ;, 0 .30 m , 水仓 ; 1 1 . 螺旋秤 ; 12 . 螺 数为 k5一7 cm / h 。 因此 , 对 选矿 厂尾 砂一般都采 旋输进机 , 1 3 . 混凝土泵 ; ,4 . 充填管路; 1 5 . 集控室 用旋流分级的 方法 , 以去掉一2伽或一3伽的细泥 。 这种方法虽简单 , 但它存在如下缺点 l 砂浆输送浓度低 小于7 0 , 含水量大 , 胶结充填料中的水泥易随水排出 , 不仅水泥损 失大 , 充填体强度低 , 而且坑下环境污染严重 。 2 大量的细 尾砂需在地面建造尾 矿坝储存 , 而且细 尾砂堆坝 困难 。 显然 , 传统的尾砂水力充填技术不适合于该矿 山 。 3 . 2 该矿山多年应用的废石干式充填工艺流程如图 2 所示 。 该方法虽然简单 , 但仅限于 应用 废石 , 而废石量又不足 , 并且废石在破碎过 程中产生粉尘 , 污染环境 。 采空 区用此法充填后 , 相临矿房之间柱 不能进行回采 , 造成部分矿产资源不 能利用 。 所以 , 废石干式 充填法也不适合于该 矿山 。 3 . 3 全尾砂胶结充填技术是利用尾砂做 充填料 , 每年处理利用5万 t 左右的选矿厂 尾砂 , 这样 , 既处 理 了尾砂又解决了充填 料 。 同时 , 该工艺系统还考虑了今后掘进废 石不再提上地面 , 在井下直接返 回采空 区 , 几年后渣石 山即可消失 , 可复垦 良田3 0余 亩 。 利用 全尾 砂进行胶结充填 , 不产 生粉 尘 , 大大改善 了井下 的开采作业条件 , 实现 间柱回采 , 矿石回采率由6 3写提高到8 0 以上 , 国家矿产资源利用率得以大幅度提 高 。 此项技术的应 用还为今后大帷幕范围 内采后空区的处理 , 起到 积极的作用 。 图 2 应用废石 干式充填工艺流程 1一卸料斗,2一溜研井,3一贮料仓 4一放料斗.5 、 6 、 7一传送皮带