井下废石破碎系统在宝山矿深部开采中的应用.pdf

S e p t e mb e r 2 01 1 金 METAL MI NE 总 第 4 2 3 期 2 0 1 1 年 第 9期 井下废石破碎 系统在宝山矿 深部 开 采中的应用术 李志超 湖 南有 色冶金 劳动保 护研 究院 摘 要湖南宝山有色金属矿业有限责任公司深部矿体开采时建立井下废石破碎系统， 采用颚式破碎机和复 合破碎机在井下对废石进行两级破碎， 应用脱水网格振动筛脱去一级破碎废石中的含水浆体， 有效解决高含水废 石破碎时堵塞复合破碎机的问题， 并应用密闭或半密闭方式通风除尘系统改善破碎硐室空气粉尘 问题， 实现了井 下废石不出窿， 废石破碎骨料直接用于井下采场胶结充填。 关键词 深部开采井下废石破碎 系统脱 水网格振 动筛 密闭通风除尘 Ap pl i c a t i o n o f Und e r gr o un d W a s t e r o c k Cr u s h i n g Sy s t e m a t t he De e p M i ni ng o f Ba o s h an M i n e L i Z hi c h a o H u n a n L a b o r P r o t e c t i o n I n s t i t u t e o f N o n f e r r o u s Me t a 1 Ab s t r a c t T h e c r u s h i n g s y s t e r m i n t h e u n d e r g r o u n d i s b u i l t a t t h e d e e p mi n i n g o f Ba o s h a n Mi n e ， a n d t wo s t a g e c rus h i n g o n u n d e r g r o u n d w a s t e r o c k i s m a d e w i t h j a w c rus h e r a n d c o mp o u n d c rus h e r T h e d e w a t e fi n g s c r e e n i s a d o p t e d t o t a k e o f f wa t e r y s l u r r i e s f r o m t h e fi r s t c rus h i n g ， w h i c h i s e f f e c t i v e t o s o l v e t h e b l o c k i n g p r o b l e m o f c o mp o u n d c ru s h e r i n h i g h wa t e r y wa s t e ． r o c k b r e a k i n g ． An d v e n t i l a t i n g a n d d u s t i n g s y s t e m wi t h t h e h e r me t i c a n d h a l f h e rm e t i c w a y i s a p p l i e d t o p u r i f y t h e a i r d u s t o f t h e c rus h i n g c a v e ． I t r e a l i z e s t o t r e a t w a s t e r o c k o n - s i t e ， a n d d i r e c t l y u s e t h e c rus h e d s t o n e a g gre g a t e i n t o t h e c e me n t e d fil l i n g i n t h e s t o pe ． Ke y wo r d s De e p mi n i n g ， W a s t e - r o c k i n t h e u n d e r gro u n d， C ru s h i n g s y s t e m ， D e wa t e r i n g me s h v i b r a t i o n s c r e e n， Du s t r e mo v a l b y h e r me t i c v e n t i l a t i o n 地下金属矿山开拓工程 、 采准切割工程及采场 回采时遇到夹石都能产生较多的废石。近些年来 ， 由于地表浅部资源开采完毕 ， 很多矿 山都进入 中深 部开采。随着矿山开采深度的增 加 ， 井下废石 的提 升运输费用也相应增加 ， 提升难度也大 幅度提高 ， 而 且废石被提升到地表堆放 ， 需要废石堆场 ， 不仅耗费 资金 、 占用大量土地 ， 而且形成地表固体废弃物和粉 尘 ， 污染矿 山生态环境 。 矿山固体废弃物的处理是改善矿山环境 的重要 措施 ， 它除用于工程建设 以外 ， 经过一定工序处理可 用于井下采空区充填。考虑到提升费用及井上破碎 产生大量粉尘污染空气环境等， 对废石处理 的最好 的方法莫过于在井下直接破 碎后用于井下 采场充 填 。 国内外矿山在井下建破碎站 已经 比较普遍 ， 但 多数井下破碎站都是用于矿石的初碎 ， 特别在 中深 孔开采易产生大块的矿山和铁矿山。这些矿山利用 井下破碎系统减少采场矿石大块 的二次爆破 ， 降低 炸药单耗和改善采场通风效果 ， 铁矿山在井下对磁 铁矿初碎后进行干式粗选 。但是矿山在井下建 设用于碎石骨料胶结充填 的废石破碎 系统还不多 ， 特别是在南方地区由于地下水丰富， 井下高水废石 复合破碎易堵塞复合破碎机等原因导致井下破碎系 统在南方地区难 以实施 ， 另外井下破碎系统造成工 作环境粉尘较多 ， 必 须采取有效措施保证作业 岗位 粉尘浓度达到 国家卫生标准 。 湖南宝山有色金属矿业有限责任公司开采西部 2号砂岩复杂矿体时 ， 在井下建立废石破碎 系统 ， 采 用颚式破碎机和复合破碎机在井下对废石进行两级 破碎 ， 并开创性应用地下金属矿 山废石破碎脱水 网 格振动筛 ， 有效解决了高含水废石破碎堵塞复合破 国家 国土资源部矿产资源节约 与综合利 用示范工 程项 目 编号 2 2 0 0 1 7 7 。 李志超 1 9 7 9 一 ， 男 ， 工程师 ， 4 1 0 0 1 4湖南省 长沙市香樟路 6 0 1号 。 9 总第 4 2 3期 金 属 矗 广 山 2 0 1 1年 第 9期 碎机的问题 ， 为实现井下废石不出窿 ， 废石破碎骨料 直接用于井下采场胶结充填创造 了条件 ， 并达 到在 破碎系统关键部位用密闭或半密闭方式抽出式通风 除尘及收尘的 目的。 1 宝 山矿 2号砂岩 矿体 概况 湖南宝山有色金属矿业有限责任公司是一座富 含铜 、 钼 、 铋 、 钨 、 铅 、 锌 、 金 、 银等多种有色金属 的矿 山。宝 山矿西部 2号矿体位于 5 0 m中段 以下 ， 为铅 锌矿 ， 品位高 ， 铅 锌 品位约 3 0 ％ ， 高的可达 4 0 ％ ， 有很好的开采价值 。 西部矿床按成因属热液型矿床 ， 矿体主要赋存 于宝山矿西部宝岭北倒转 向斜 的次级小背斜 中 ， 上 下盘围岩为极不稳固的碳 质页岩 ， 坚固性 系数 为 4 ～ 6 ， 即使是较完整 的岩样 ， 其抗拉 、 抗剪强度 也较 低 ， 巷道掘进常有 冒顶 、 片帮及塌方事件发生 ； 矿石 稳 固性多为中等 ， 坚 固性 系数 为 8～1 6 。矿 体走 向 长约 1 0 0 m， 产状 、 厚度变化较 大 ， 形态复杂 。 一 7 0 ～一 5 0 m中段矿体呈倾斜产状 ， 倾 角为 3 0 。～ 4 0 。 ， 厚度为 2～l 0 m， 平均为 6～ 7 m；⋯ 5 0 3 0 IT I 中 段受 f 断层影响 ， 矿体错动较大 ， 倾 角为 5 0 。～7 0 。 ， 矿体厚度为 1～ 8 m， 矿体在 0 I n ． 标高尖灭 。 西部 2号矿体 埋深约 5 0 0 m， 在坑探 时发现矿 体赋存条件复杂 ， 矿体形态多变 ， 开采过程中产生较 多的废石 ， 废石提升 到地表费用较高。矿体上下盘 围岩稳 固性差 ， 必须采用充填采矿法保证开采安全 ， 为废石井下利用提供了方向。废石溜井设置在 白云 岩 中， 因节理裂隙较发育 ， 存在析水渗水现象 。 2井下废石破碎 系统 2 ． 1井下废石溜井系统 宝 山矿废石破碎站建在 一3 0 m 中段 ， 废石 主要 由 5 0 m 中段 以下 中段提供。5 0 m以下掘进 、 采准 、 开采产生的废石 由西部 和北部 的斜 井提升到 5 0 m 中段的卸废硐室 ， 然后通过废石溜井到 一3 0 m 中段 废石破碎站 ， 废石 经废石破 碎系统粗 、 细两 级破碎 后 ， 达到充填设备要求的骨料粒径 ， 溜至废石储料硐 室用于采场充填。废石溜井 系统示意图如图 1 。 2 ． 2 废石破碎 系统设备选型 破碎设备选型影响 因素 J 废石 的供给和碎石 的应用 、 破碎后骨料粒径大小 、 设备之间配套等。 根据宝 山矿井下使用 的泵送 充填设备 ， 要求骨 料粒径不大于 2 0 mm， 所 以选用经过两级破碎后达 到废石骨料小 于 2 0 mm的要求 ； 废石供应充足 ， 并 且考虑各设备之间工作效率 的配套。 ． 1 0 ． 图 1 宝山矿废石溜井 系统示意 注 ① 一7 O 、 一1 l O中段 为开采作业 中段 ， 一1 5 o 、 一1 9 o中段为开 拓 中段 ； ② 目前充填 系统 主要负 责充填 一7 O 、一1 1 0两个 中段 的采 场； ③废石通过西部、 北部斜井提升到5 0中段卸废硐室， 然后通过废 石溜井放到 一3 0中段破碎后 ， 再通过废石 溜井放 到 一7 O中段搅拌泵 送 到作业采场充填 。 1 一卸废硐室 ； 2 一破碎站 ； 3 一废石溜井 ； 4 一搅拌 泵送站 5 一充填管道 ； 6 一充填采场 ； 7 一 回风井 ； 8 一 西部斜 井； 9 一北部斜井 破碎硐室采用单机端部的布置形式 ，这种 布置 的优点在于配置 紧凑 、 跨度小 ， 检修维护方便 ， 有利 于施工和生产 。 宝山矿 井 下 废 石 破 碎 系 统 设 备 主 要 包 括 P E F 4 0 0 6 0 0颚式破碎机 、 P E L一1 0 0 0复合破碎机 、 G rZ 7振动给料机 、 S Z Z 1 2 5 02 5 0 0振 动筛 、 B 5 0 0胶 带输送机等。破碎系统设备布置示意图见图 2 。 图 2宝 山矿废石破碎 系统设备布置示意 1 5 O中段废石卸矿硐室 ； 2 5 O～一 3 O中段 废石 溜井 ； 3 一振动漏斗 ； 4 一废石 溜槽 ； 5 一颚式破碎机 ； 6 一l 运输皮带 7 一 复式破 碎机 ； 8 _2 运输皮带 ； 9 一振 动筛 ； 1 0 3 运输皮带 ； 1 1 - - - 4 运输皮带 ； 1 2 一一3 0中段废石运输平巷 ； 1 3 一振动筛 ； 1 4 一废石溜槽 2 ． 3废石 破碎 工艺 宝山矿西部井下废石由废石溜矿井通过振动放 矿机放出后 ， 经废石滑道进入颚式破碎机破碎 ； 进行 一 级破碎后 ， 由胶带运输机运至脱水浆振动筛 ， 脱去 废石 中粒径小于 2 0 m m的含水浆体 ， 水浆体不用经 过复合破碎机 ， 直接输送到分级振动筛筛分。 脱水浆振动筛之上 的废石进人复合破碎机 ， 进 行二级破碎后 ， 由胶带运输机送至分级振动筛 ， 粒径 李志超 井下废石破碎 系统在 宝山矿深部开采 中的应用 2 0 1 1年第9期 小于 2 0 mm满足骨料要求 的直接进入骨料储存料 仓 ， 筛板上留下的粒径大于 2 0 I n m废石经循环胶带 运输机送回到复合破碎机再进行一次二级破碎。其 工艺流程如图 3所示。 分级振动筛H复合破碎机 l 鱼 主 丝堕 互l ． 1堕 堡 垒 卜 垄 堕 I 图 3宝山矿废石破碎系统工艺流程示意 一 般的矿山破碎系统中一二级破碎机 由胶带运 输机直接相连 ， 但在宝山矿废石溜井设置 白云岩中， 节理裂隙发育 ， 溜井壁存在着渗水析水现象 ， 这种想 象在南方矿山和一些地下水发育的矿 山是普遍存在 的。废石经过一级颚式破碎机破碎后 ， 形成含水浆 体块石， 如果直接进入二级复合破碎机破碎， 极易堵 塞复合破碎机 ， 导致电机烧毁 ， 生产终止。宝山矿在 废石破碎系统 中一二级破碎机之间增设一个脱水振 动筛 ， 筛孔大小为 2 0 m m x 3 0 1T i m， 把满足骨料粒径 要求又造成复合 破碎机堵塞的粒径小于 2 0 1T i m的 含水浆体筛分 出来 。此举有效避免了复合破碎机的 堵塞 ， 提高了复合破碎机工作效率 ， 并且减少 了破碎 成本。 2 ． 4 通风除尘系统 一 3 0 m 中段破碎通 风除尘 系统采 用分区抽 出 式结合 4 0 0 m m通风管道及密 闭方式解决排尘问 题 ， 目前排出的粉尘是汇人井下西部 一 3 0 m中段 回 风巷道 ， 再经 一3 0 m中段 回风巷道 7 5 k W 主扇排至 西部 回风系统。 一 3 0 I n中段破碎硐室设置为 3个独立 的通风 除尘系统 ， 共安装抽尘风机 3台， 均采用井下常用 的 5 ． 5 k W局扇， 安装 4 0 0 m m通风管道2 4 0 余米。 1 S Z Z 1 2 5 02 5 0 0振动筛、 2号皮带卸料 口、 3 号皮带进料 口划分为独立的通 风除尘系统 ， 采用整 体密闭方式 ， 利用抽风机产生 的负压及排尘管道将 粉尘排至 一 3 0 11 1 中段西部回风巷道 。 2 P E F 1 0 0 0复合破碎机 、 1号皮带卸料 口、 2 号皮带进料 口划分为独立的通风 除尘系统 ， 采用局 部密闭方式 ， 利用抽风机产生 的负压及排尘管道将 粉尘排至 一 3 0 IT I 中段西部回风巷道。 3 P E F 4 0 0 X 6 0 0颚式破碎机 、 废石溜井振动 筛出料 口、 1号皮带进料 口划分为独立 的通风 除尘 系统 ， 采用局部密闭方式 ， 利用抽风机产生的负压及 排尘管道将粉尘排至 一 3 0 i n中段西部 回风巷道 。 3 井下废石破碎系统应用效果及评价 宝山矿井下废石破碎系统 2 0 1 0年 1 1月建成运 行 ， 设计破碎能力 1 5 n l ／ h ， 实 际破碎 能力 1 11 3 1 1 1。 ／h，破碎机工作负荷为 7 3 ． 3 ％ ～8 6 ． 7 ％ 。原始废 石粒径为0～ 4 0 0 m m， 一级破碎后粒径为 0～7 0 m m， 二级破碎后粒径为 0～ 2 0 m m， 其中复合破碎机出料 口碎石粒径 3 m m 以下的 占9 0 ％ ， 再加上脱水振动 筛筛下的粒径小于 2 0 mm的水浆体 ， 最终储存料仓 中碎石粒径 3 mm以下的占7 0 ％。该粒径组成满足 井下 充 填 设 备 泵 送 要 求。废 石 二 级 破 碎 后 在 一 7 0 m中段 的废石储料仓暂存 ， 与井下充填系统形 成有效衔接 。 该废石破碎系统在复合破碎机前增设脱水网格 振动筛 ， 脱去一级破碎废石 中含水浆体 ， 解决了高含 水废石堵塞复合破碎机 的状况。 宝山矿 一3 0 m中段破碎硐室设 置密闭或半密 闭的通风除尘系统 ， 较好地改善了破碎硐室粉尘污 染 ， 经现场测定 ， 破碎系统各产尘点粉尘浓度均在 2 mg ／ 1T l 以下 ， 达到国家卫生标准。 4结语 宝 山矿深部矿体开采成功应用了井下建立废石 破碎系统 ， 采用颚式破碎机和复合破碎机在井下对 废石进行两级破碎 ， 采用脱水网格振动筛解决高含 水废石破碎堵塞复合破碎机的问题， 使用密闭方式 通风除尘系统改善破碎硐 室空气粉尘问题 ， 实现了 井下废石不出窿， 废石破碎骨料直接用于井下采场 胶结充填。 参考文献 [ 1 ] 古德生， 李夕兵， 等． 现代金属矿床开采科学技术[ M] ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 孙恒虎， 黄玉诚 ， 杨宝贵 ．当代胶结充填技术[ M] ．北京 冶金 工业出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 ] 韩星 ．王旺庄铁矿建设井下破碎站 的可行性探讨[ J ] ．矿业 快报 ， 2 0 0 4 6 3 4 - 3 5 ． [ 4 ] 张振权 ， 饶绮麟 ， 陈伟 ． P E WA 9 0 1 2 0外动颚低矮破碎机及其在 井下破碎系统中的应用[ J ] ．国外金属矿选矿 ， 2 0 0 5 8 1 5 1 7 ． [ 5 ] 王晖， 王海宁 ．安徽某 铜矿井下破碎 站粉尘污染治 理 [ J ] ． 资源环境 与工程 ， 2 0 0 6 4 4 1 8 - 4 2 0 ． [ 6 ] 段东明 ．井下充填破碎 系统 的工艺设计及设备选型 [ J ] ．开发 应用 ， 2 0 1 0 ， 3 3 3 7 - 3 9 ． [ 7 ] 马丽平 ．金属矿 山井 下破碎 站设计 浅谈 [ J ] ．工程设 计与研 究 ， 1 9 9 9， 1 0 5 9 1 1 ． [ 8 ] 吕波 ．红透山铜矿井下废石破碎充填 系统评述 [ J ] ．有色矿 冶， 2 0 0 1 ， 1 7 5 5 - 7 ． 收稿 日期2 0 1 1 - 0 6 - 0 3