斗轮式采砂船在硅质砂矿中的应用.pdf

建材世界 2 0 1 1 年第 3 2 卷第 1 期 DOI 1 0 ． 3 9 6 3 ／ j ． c n ． 4 2 1 7 8 3 ． TU． 2 O 1 1 ． 0 1 ． 0 2 0 斗轮式采砂船在硅质砂矿中的应用文贵强中国建材国际工程集团有限公司，海口 5 7 0 1 2 5 摘要该文结合海南某地矿床地质、水文地质及开采技术条件，介绍了其相关的采矿方法。关键词玻璃原料；采矿方法；斗轮式采砂船；硬质层 App l i c a t i o n o f Do u W he e l e d S a n d M i ni n g S hi p i n S i l i c e o u s Pl a c e r s W EN Gui qi a ng Chi na Tr i u m p h I n t e r n a t i on a l Engi ne e r i n g Co，Lt d ， Ha i k ou 57 01 2 5，Chi na Ab s t r a c t Co m b i n e d wi t h t h e g e o l o g i c a l ， h y d r o g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n d mi n i n g t e c h n o l o g y ，t h i s p a p e r i n t r o d u c e d t he mi n i n g me t h od whi c h wo ul d b e a p pl i e d t o Ha i na n s o me wh e r e s a nd mi n e ． K e y wo r d sg l a s s r a w ma t e r i a l s i mi n i n g m e t h o d ；Do u wh e e l e d s a n d mi n i n g s h i p ；h a r d l a y e r 玻璃的主要原料是石英，即我们常称为 S i O2 。我国的石英砂矿资源丰富，开采历史悠久，是世界上最早开发砂矿的国家之一。砂矿床开采的方法有采砂船开采、水力机械开采及其他露天机械开采。实践表明，采砂船开采的作业成本约为水力机械开采成本的 8 0 ，劳动生产率比水力机械开采高 3 ～4 倍。 l 矿床地质海南某地石英砂矿矿床为滨海沉积石英砂矿床，地表广布第四系，第四系之下还有白垩系下统鹿母湾组和燕山早期第二阶段的花岗岩，分布面积约 2 0 k m。。由上而下分为白垩系下统鹿母湾组泥质页岩层，第四系下更新统秀英组、中更新统北海组、上更新统八所组沉积层及全新统风成堆积层和洪冲积层。其中中更新统北海组、上更新统八所组沉积层全新统风成堆积层及洪冲积为主要含矿层，厚度分别为 1 o ～ 2 5 1 T I 、 0 ～ 4 ． 5 m、 0 ． 2 ～2 ． 6 0 m，石英砂密度为 1 ． 6 O t ／ m。。 2水文地质区内地表水体均属间歇性溪流，水量小、变化大、无大的地表水体。地下水主要有全新统洪冲积孑 L 隙含水层，中更新统北海组空隙潜水层及下更新统孔隙承压水，孔隙含水层厚度为 0 ． 2 ～4 ． 5 0 m，水位埋深一般 0 ～1 ． 5 m，最低 2 ． 8 9 m，民井抽水单位涌水量 0 ． 1 3 ～O ． 1 5 L ／ s m 。孔隙潜水层是矿区主要含水层，也是主要含矿层。该层大面积出露于整个矿区，岩性分上下两层，均由中细砂、细砂组成，其厚度分别为 2 ～9 r n 及 8 ～2 0 m，整个含水层厚度约 1 0 ～ 2 5 m。水位埋深 0 ． 5 0 ～ 2 ． 8 5 1T I ，最低 5 ． 6 0 m，泉流量 0 ． 0 2 2 ～ 0 ． 2 6 L ／ s ，民井抽水单位涌水量 0 ． 8 5 L ／ s m ，钻孔抽水单位涌水量 0 ． 3 7 L ／ s m 。孑 L 隙承压水分布整 ∞ 船鲷 w 眦 E 程【理助昭贵文期介日简稿者 O 收作 7 建材世界 2 0 1 1年第 3 2卷第 1 期个矿区，岩性为粗砂、含砾砂土及砂砾石等，厚度 0 ． 2 0 ～O ． 3 0 m，水位埋深 0 ～3 ． 8 7 m，民井抽水单位涌水量 0 ． 5 5 ～ 0 ． 7 5 L／ Sm 。矿体多位于当地侵蚀基准面以上，地下水位以下，矿床充水以第四系中更新统海成三、四级阶地孔隙潜水为主属弱富水岩层，矿体底板围岩为层状粘土，厚度稳定、隔水条件好，故该矿矿床的水文地质条件简单。 3开采技术条件该矿区的征地范围位于勘探区内公路以北至 8号线；东西以 3 ～1 0号孔为界的范围内，故本次采区的圈定工作在此范围内进行。根据现有的地质资料，本着充分利用矿产资源的原则进行采区圈定。圈定范围，南以公路为界，北以 8 号线为界，西以 3号孔外推 5 0 m，东以 8号孔为界。各块段的设计开采边坡角 2 5 。。 4采矿方法根据本矿区的地形及水文地质条件，该矿选择采砂船开采。采砂船是一种开采水下砂矿床或松散物料的浮动采选联合装置。它既能开采，又能选矿，亦能排弃尾矿。本矿仅完成了开采。采砂船开采法具有生产能力大、劳动生产率高、成本低、投资小、见效快及节能等很多优点。对供水条件好的砂矿床，采砂船开采的优越性更明显。本案采矿工艺流程为推土机剥离一采砂船开采一输送管道水力输送一四流矿浆分配器一格筛一浓缩斗脱泥脱水一选矿厂原砂矿浆池。 1 剥离因砂矿直接裸露于地表，只有杂草需要清除，故采用 2台 TI 6 0直倾铲推土机即可。开采初期先将表土等弃置于采区以外 1 0 0 m 左右的范围内，待采空区形成后，再有计划的将剥离物回填至采空区。 2 斗轮式采砂船采砂目前我国利用采砂船开采的实例有广西、福建、东北等地。使用较常见的是绞吸式、喷吸式。这类采砂船适宜于挖掘松软的砂壤土、砂质粘土和砂砾土等 I～ V级土岩。斗轮式采砂船是近年来已开始推广应用的。它可以适应各种不同的土质，所以它特别适用于三类以上的硬土挖掘；而且生产效率高、排距远。斗轮式采砂船的特点是 1 斗轮上的斗只有切削刃边，而没有斗底； 2 斗轮上装有刮泥刀，它能将斗刃切割下的泥土刮人腔室； 3 斗轮上装有密度均匀的泥斗，能保证切割下的泥土被泥泵均匀地送入管道、大块等障碍物进不了斗与斗的间隔空间，减少了叶轮堵塞机率； 4 斗轮有合理的切削角，无论向右横移或向左横移挖砂切土功效均相同； 5 斗轮切削力的横向分力比纵轴式绞刀小，所以可减少横移绞车拉力。针对本矿的砂层下部存在硬质层，选斗轮式采砂船较其他类型更为合适。采砂船的选型因素，经过计算，列于表 l中。相关采矿工艺图，如图 1 所示。 j 需霹霄霄臂 1 ． I 图 I 采掘工艺示意图 7 1 建材世界 2 0 1 1年第 3 2 卷第 1 期根据表 1中数据，参照类似采砂船，最终选择江苏镇江船厂的 3 0 8 k W 斗轮式采砂船，其相关性能参数如表 2所示。表 2 3 0 8 k W 斗轮式采砂船相关性能参数。 3 基坑开拓采砂船要进行正常的工作，需要将其安置在一定的水平上，并使其在漂浮的状态下接近矿体和进行开采。为了使采砂船处于漂浮状态，首先在矿体附件挖掘一个具有一定尺寸的基坑，采砂船载基坑中进行组建。当采砂船组建好以后，即开始扩大基坑，并挖掘一条通向矿体的通道。为了保证采砂船工作时能自由调动，其基坑尺寸 6 0 m4 0 m。 4 生产水源的补给根据矿床水文地质资料，矿层也是主要含水层，其厚度 1 0 m，水位埋深 0 ． 5 0 ～ 2 ． 8 5 m，单位涌水量 0 ． 3 7 L ／ s m ，渗透系数 5 ． 3 5 m／ d 。采砂船开采初期，每昼夜需水量 4 3 2 0 m。／ d 。但由于基坑 6 0 m 4 0 m计算出其平均单位涌水量有 1 3 l O m。／ d ，所以至少应向基坑内添加 3 0 1 0 m。／ d的水，才能使其正常运行。但随着开采基坑的扩大，基坑内的涌水量会逐渐增多。同时，选矿车间里的脱泥水由泵回到采坑，就不再需要新的补加水了。 5 矿浆水力输送 72 建材世界 2 0 1 1 年第 3 2 卷第 1 期根据采砂船的相关参数，在采区内移动管道选取夺 2 O 3 6 mm 热轧无缝钢管，长 1 5 0 r r i ；采区内固定管道选用 p 2 7 3 x 6 r n m、螺旋焊接钢管内衬内径 2 0 0 mm、壁厚 2 5 mm 的铸石管，长 6 0 0 m。原砂从采砂船采出，经水力输送管道直接输送到选矿车间的原砂脱水贮存系统，经脱泥斗浓缩后给人原砂砂浆池。 5 结语随着现代化建设，玻璃行业发展日益迅速，同时石英砂也应用于越来越多的行业，对石英砂的需求量也日益增加。特别是海南、福建、广西等地的海砂储量约占全国石英砂探明储量达到 5 0 以上。随着开采规模扩大，在合适的水文地质环境下选择采砂船开采，能够取得很好的经济效益。参考文献 [ 1 孙盛湘．砂矿床露天开采[ M] ．冶金工业出版社， 1 9 8 5 ． [ 2 ] 金亦源．非金属矿工业手册[ M] ．冶金工业出版社， 1 9 9 2 ． [ 3 1 于永琪．斗轮式挖泥船应用展望[ J ] ．中国玻璃， 2 0 0 3 ， 3 2 3 上接第 6 7页 [ 1 4 ]No o r j a h a n M，D u r g a Ku ma r i V， S u b r a h ma n y a m M， e t a 1 ． [ J ] ．Ap p l C a t a l B E n v ， 2 0 0 4 ， 4 7 3 2 0 9 ． [ 1 5 ]Oh n o S ， S a t o D， Ko n M， e t a 1 ． [ J ] ．Th i n S o l i d F i l ms ， 2 0 0 3 ， 4 4 5 2 2 0 7 ． [ 1 6 ] 申玉芳，龙飞，邹正光． [ J ] ．材料导报， 2 0 0 6 ， 2 0 6 2 8 ． [ 1 7 ]Al b e r t o E ．C a s s a n o ， C a r l o s A．Ma r t i n ， R o d o l f o J ．B r a n d i ， a n d Or l a n d o M．A l f a n o ．P h o t o r e a c t o r A n a l y s i s a n d D e s i g n F u n d a me n t a l s a n d Ap p l i c a t i 0 n s [ J ] ．I n d ．E n g ．C h e m．Re s ．1 9 9 5 ， 3 4 2 1 5 5 2 2 0 1 ． [ 1 8 ]I g n a s i S a l v a d o e s t i v i l l ， D a v i d M．Ha r g r e a v e s ， Gi a n l u c a L i P u ma ．E v a l u a t i o n o f t h e I n t r i n s i c P h o t o c a t a l y t i c Ox i d a t i o n Ki n e t i c s o f I n d o o r Ai r P o l l u t a n t s [ J ] ．E n v i r o n ．S c i Te c h n o l ，2 0 0 7 ， 4 1 2 0 2 8 2 0 3 5 ． [ 1 9 ] Gi a n l u c a Li P u ma ，P o L o c k Yu e ．A No v e l F o u n t a i n P h o t o c a t a l y t i c Re a c t o r f o r Wa t e r Tr e a t me n t a n d P u r i f i c a t i o nMo d e l i n g a n d De s i g n E J ．I n d E n g C h e m R e s ， 2 0 0 1 ， 4 0 5 1 6 2 5 1 6 9 ．上接第 6 9页参考文献 [ 1 ] 李俊峰．低碳经济与新能源革命[ s ] ．演讲报告． [ 2 ] 赵彦宰 U ，殷海荣．玻璃工艺学[ M] ．北京化学工业出版社． [ 3 ] 陈恭源．浮法玻璃的退火原理和退火设备[ J ] ．玻璃工厂设计， 1 9 8 3 2 7 3