上厂铁矿尾矿开采的探索与实践.pdf

S e r i a l N o ． 3 7 6 No v e m b e r ． 2 0 0 1 矿业快报 EXPRES S I NF O RM ATI O N o F M I Nl NG I NDU 盯RY 总 第 3 7 6 期 2 0 0 1 年 l 1月 第 2 2期 上厂铁矿 尾矿开采 的探索 与实践 王 光 瑞 昆 钼 上 厂 铁 矿 摘要尾 矿 开采是 我 国采 矿业 中的一 个薄 弱环节 ， 能够 形成规模 的矿 山不 多， 开采 工 艺 尚不成 熟 ， 近 年 来 ， 昆明钢铁 集 团公 司上厂 铁 矿在这 方面进 行 了大胆 的探 索和 尝试 ， 取 得 了一 定 的 成 果 。 美 键词尾 矿开采探 索 实践 1前 言 上 厂矿 是一座 2 o世纪 7 o年代初建 成投产 的 矿 山 ， 其设 计 开 采 年 限为 2 0 a ， 进 入 9 o年代 末期 ， 矿 山资 源已接 近枯竭 ， 尾矿库 中已堆存 了 含 铁 矿 品位 为 2 7 左 右 的 尾 矿 8 0 0多 万 t ， 1 9 9 2年 开 始运 用细 粒 跳 汰 机选 别 尾矿 库周 边 的粗 粒级 、 高 品位尾矿 ， 委托科 研 院所进 行尾矿 再 选 试验 ， 获得 了较理想 的选矿技 术经济指 标 ， 在此 基 础 上 ， 1 9 9 9年 ， 矿 山又 投 资 3 0 0余 万元 建成 了一套高梯 度磁选 工艺 ， 至此 ， 尾 矿选 矿工 艺已趋 完善 。 2上厂尾 矿 的开采技 术条件 2 1 尾矿 库 的类型及 现状 上厂尾 矿库属 “ 夹 谷型 ” 尾矿库 ， 三 面环 山， 一 面缺 口围坝 。 为 了便 于尾矿排 放 ， 借 助地形 条 件 ， 将其分 为南 、 北两地 。 目前 ， 北 地 尚在 排放尾 矿 南 地库 底的最 低标高 是 2 2 6 4 m， 最终 堆积标 高 为 2 2 9 5 ． 0 1 m， 最 终 平面 尺寸 长 x宽 南 地 为 4 6 0 m2 6 0 m， 北 地为 6 5 0 m4 0 0 m。 在上 厂矿 3 0多年 的生产 过程 中， 尾矿库 曾 多次 出现 泄 漏事 故 ， 给矿 区周 围 的农 田和水 源 造 成 了不同程 度的擂染 。 2 ． 2 地质 特征 1 构造 特征 。上厂尾矿库 原本 是沿 上厂一 白马龙背斜轴 方 向发育 的一系列 咔嘶特 漏斗 中 王 光瑞 ， 昆钢 上厂 铁矿 ． 6 5 3 1 0 5云 南省 玉溪 市 16 规 模较 大 的一 个 漏斗 ； 库 区的南 端 尚有两 组 不 同方 向、 具多 期活动 的早期 张性 断裂相交 。 2 岩性 特 在 尾 矿库 表 面 0 ～ 2 0 m 是 第 四纪松 散状 红 色牯 土 层 ， 质 地 松散 ， 透 水 性好 ； 南 部 由于断层切割 ， 出现 了美 党组板岩 ． 具有 良 好 的隔水 性能 ； 北 、 东 、 西 三 面 及库 底 表层 之下 是昆阳群太龙 口组灰岩 。 3 岩 溶特 征 。库 区大 龙 口组 碳 酸盐岩 溶 发育 较为强 烈 ， 如 地 表表 现 为岩溶漏 斗 ， 岩溶 凹 地 ， 岩溶 裂 隙和 溶洞 ； 地 下 为 管状 、 楔状岩 溶 垂 向分布 } 较深部 则 为横 向分 布 的地下河 道 ， 构成 一 套较 完整 的地 表和地 下相连 的岩 溶通道 。 4 水文 地质特 征 。尾 矿 库全部储 量 虽分 布 于 地下潜 水 面 之上 ， 但 由于库 区属 于矿 区较 大 的岩溶 凹地 ， 大气降雨 、 工 业及生 活废水 几乎 全部排入 库 内 ， 库 内 的尾矿 又属 于富含水 、 松散 状 的人 工堆积层 ， 加 之前述 的岩溶 特征 ， 拘成 了 库 区较复杂 的水 文地 质条件 。 2 3 尾 矿 的结 构构 造及 沉积规 律 1 上 厂尾矿 主要 由细粒 、 粉 状赤铁矿 、 褐 铁 矿 、 围岩碎屑 及牯 土组 成 。 在 整个 沉 积过程 中 属 自然状 态 堆积 ， 且 堆积 时间较 短 ， 压实 、 固结 作用较弱， 因此， 结构较松散 。含泥多的尾矿粘 性较 强 ， 含 混少的尾 矿粘性 较 弱 。 2 沉积规律。其一是选矿工艺流程 中无 磨 矿手 段 ， 因 此 ， 排 出尾 矿 粒 级粗 细 不匀 ； 其 二 是 尾矿 含 泥量 较 高 ； 其三 是 尾矿 在排 放 过程 中 维普资讯 王 光 瑞 上 厂 铁 矿 尾 矿 开采 的探 索 与 实践 2 0 0 1年 l 1月 第 2 2期 采取 两边放 矿 ， 按 照尾矿 库的原始状态 ， 尾矿沉 积 的时 间顺 序 ， 以及尾 矿 粒度 、 品位 、 容 重 之差 异 ， 必然 具有一 定 的沉 积规律 。 在尾矿 沉 积早期 ， 由于尾 矿库 的底 部狭小 ， 上 部 宽缓开 阔 呈 锅底 型 ， 因此 ， 早 先 流人 的尾 矿 汇 集 到狭 小 的底部 中间地 带 沉积 ， 按 照尾 矿 浆携 带物 粒度 、 品位 、 容重 之差异 ， 粒级 粗 、 品位 高 、 容重 大 的 先沉 积于 底部 ， 形成 了 由下 向上 、 粒级渐 细 、 品位渐低 的现 象 。随着 时间 的推 移 ， 沉 积 厚度 和水 平 面在 逐 渐扩 大 ， 尾矿 在 库 内的 水平 搬运距 离越来 越远 ， 尾矿浆 中粒级粗 品位 高 、 体重 大的矿 物必然先沉 积 。因此 ， 上厂尾矿 在横 向上 总 的沉 积 规 律是 由尾矿 库边 缘 向 中 央 ， 品 位渐 低 ， 粒 级 渐 细 ， 含 泥 量 渐 多 ； 由 上往 下 ， 粒级渐 粗 ， 品位渐高 。如图 1所示 。 ①一矿石粒度 、 品位等值曲线 ， 表示沿诫 曲线上或其附近所沉 积 尾矿 的粒 度 及 品位 近似 相等 图 1 上厂 尾 矿 沉积 规律 示意 图 3采矿 方法 的选 择 就 目前 国 内外 开 采 尾矿 的方 法来 看 ， 可 归 纳 为 以下 几 种 ①水 采 。水 枪一 砂 泵开 采 ； ②船 采 。挖泥 船开采 ； ③干 采 。机 械开采 。 水采 ， 首先解决两个问题 其一是尾矿的造 浆 ； 其 二 是随着采 矿工作 面 的向前推 进 ， 采 矿设 备 、 设 施 如何 随 之移 动 的问题 。为此 ， 曾选 用小 型设备对上 厂尾矿进行水采模拟试验 ， 结果由 于上 厂尾 矿的特殊 性 ， 造浆不 成 。 因此不具备 水 采 条件 。 船 采 ， 一 是 上 厂尾矿 库 所处 的 地形 条件 复 杂 ； 二 是船采必 须 使尾 矿库 保有一定水 位 ， 而上 厂 尾矿 库 又置 于 咔嘶 特漏 斗 中 ， 底板 溶 洞星罗 棋 布 ， 险 象环 生 ， 若 蓄水过 多 ， 极易 发生落洞 ， 对 采矿人员、 设备 、 设施的安全无法保障， 同时 ， 也 会给 附近村 民 的农 田和水源造成 污染 。 显然 ， 采 用船采也 是不适 宜 的 。 通 过 反复 分 析 、 比较 、 论 证 认 为 ， 在 现 有条 件 下 ， 上厂尾 矿只宜干 采 。 4上 厂 尾 矿 的 开 采 方 法 4 ． 1 自上而 下 的分层采 矿法 1 回采工 艺 。 如 图 2所示 。 ① 在尾 矿库 中 选择布置主干线 ； ②在主干线的两侧 垂直于主 干线 铺设 回采进 路 回采进 路的 间距 为采 掘带 的宽度 2 R ③ 挖掘 机 沿 回采 进路 实 施 退路 式 回采 。依 此反复 ， 循环 进行 。 ，。I l }生 伺 0 一 - 一。一 一一 一一一 ～ 卜～一 l l ④ 一分层 运输 于线 ； ② ～ 回采 进路 ； 固 一 回采方 向 ④一拉掘机 R一回采半柽 图 2 自上 而下 分层 采 矿 法 回 采工 艺示 意 图 2 回采进路 的铺设 。 由 于尾矿质地松 软 ， 含水 系数 高 ， 承 载 强度低 ， 因此 ， 道 路 的铺 设是 开采 工作 的重 点 。 具体做 法有 两种 一种 是双层 术料 一层 石料 的铺设 法 ； 另一 种 是混 凝 土预 制 铺设法 。 4 ． 2一次 到底的采 矿法 一 次到底 就 是在 尾 矿 库 中 ， 对 于 尾矿 堆 积 厚 度 小 于挖 掘 机最 大 挖掘 深度 的地段 ， 从某 一 点 人手 ， 将其 一 次挖 到底 ， 然 后沿原 尾矿库 底板 横 向推进 ， 回采矿 石 。 4 ． 2 ． 1回采 工艺 如 图 3所示 ， 沿尾 矿库边 缘 ， 用反 铲式 挖 掘 机 开挖 通 达原 尾矿 库底 板 的永久 性运 输 公路 ， 继 而水 平推进 ， 形 成开 段 沟 ； 再 开段 淘 的两 侧 ， 平行 于原尾矿 库 地 形 等 高线 布 置采 掘带 ， 水 平 推 进 回采矿 石 在采掘 工作 面 的推进 过程 中 ， 若 1 7 维普资讯 总 第 3 7 6期 矿 业 快 报 2 0 0 1年 月 第 2 2期 原尾矿 库底 板松 软 、 不平 整或坡 度大 ， 可利用 废 石 进 行 铺 垫 和调 整 ∞ 一束 久 性 菲 帮 公 路 ； 一 开段 沟 l 一 工 作 面 推进 方 向； ④ 一 回采进 路 l 一挖掘 机 ； R一挖掘 机 回采 半径 围 3 一 次 到底 采矿 法 回采 工艺 示 意 圈 4 ． 2 ． 2采场排水 1 在 尾 矿 库 周边 开 挖溢 流沟 道 ， 切 断工 业 、 生活 为水 ， 以及 雨季洪水 迳流 2 对 回采 工 作面 的渗透 水 ， 采用 移 动式 水泵 抽排 。 3 雨 季期 间 ， 在 主采 区周 围增设 f临时 防 洪 坝 ， 以减小 采 区 汇水 面积 ， 与此 同 时 ， 用 水 泵 抽排 采 区积水 4 ． 2 ． 3 主要技 术 参数 见 表 1 裹 1 主要 技 术 参数 拄 *R 为 挖 掘 机 回 果 半 径 。 4 ． 3台阶分 层 采矿法 如图 4所 示 ， 沿 尾矿 库 周边 开掘 至 下一 水 平 的 出 沟 ； 继而水 平 推 进 ， 形成 开 段沟 ； 在 开 段 沟 的两侧 布 置采 掘 带 ， 沿采 掘 带水 平 推进 回 采矿 石 ； 用 废 石铺 垫 的 回采进 路 随采矿 工 作面 同步 向前 延 伸 ； 此 分层矿石 回采结 束后 ， 对 回采 进 路 实施 退路式 回采 ； 与此 同时 ， 延伸 出 沟至 下 一水平 ， 开 采下 分层矿石 。依此 反复 ， 循 环进 行 。 4 ． 4三 种采 矿方法 比较 见 表 2 4 ． 5 上 厂尾矿 开采 的总体构想 1 8 ① 一出淘； 一开段掏 ； 一采揖 带} ④ 一工作 面推 进 方 向 ； 一 回来进 路 } 一 回采 进路 圊 采方 向} ⑦ 一新水 平 出 淘 F 一挖 掘机 圈 4台 阶分 层 采矿 法 回采 工 艺示 童 圈 裹 2三 种 采矿 方 法 比较 0 适 用 性 强； 采出 优点 矿 石 无 贫 化} 较安 全 ① 采矿 效 辜 高 ； 采 矿成车氍 } 在 采 矿的 同 时 ， 对 原 尾 矿 库 底 扳 进 行 了 防鬻 处 理 ； ④ 贫 化卓轻低 0 有 一 定 的 局 限 性 ； 台 阶 易 坍 塌 ， 不 安 全 ① 不 受 雨 季 制 约 ； 采 矿 教 率 高 ； 采 矿 成 车轻 低 0 采 出 矿 石 贫 化 率 高 ； 圃采 进 路 需 回 采 ， 工 程 量 士 圈 5上厂 用矿 开 采 总体 构 趣 田络 圈 上述 三种采矿 方法 是相 辅相成 ， 优 势互补 ， 这 三种方 法 配合 使 用 ， 从 根本 上 解决 了上 厂铁 矿 尾矿 开采 的难 题 。如 图 5所示 。 收 稿 日 期 2 0 0 1 1 0 0 8 联 采高 教 受鲥 ①车矿 点 映 维普资讯