金属地下矿山井下移动式充填系统的应用研究.pdf

第 2 2卷第 3期 2 0 1 3年 9月 矿 冶 MI NI NG ＆ ME TAL L URGY Vo 1 ． 2 2，No ． 3 S e p t e mb e r 2 01 3 文 章 编 号 1 0 0 5 7 8 5 4 2 0 1 3 0 3 0 0 3 3 0 3 金属地下矿山井下移动式充填系统的应用研究 钟 豫 郭忠林 刘 迪 昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 6 5 0 0 9 3 摘 要 在深部开采的充填法 中， 如果采用传统的充填系统 ， 可能会遇 到充填管路较 长、 充填管铺设复 杂 、 自流运输 、 充填浓度低 、 充填后 的洗管水较多等一系列问题 ， 而井下移动式充填系统为解 决这些 问题 提供一个很好 的思路 。实践证 明， 井下移动式充填系统具有移动灵活 、 高压泵送 、 充填浓度高、 工作效率 高 、 成本低 、 管路铺设简单等优点 。 关 键 词 金属地下矿 山；深部 开采 ； 井下移动式充填系统 中图分类号 T D 8 5 6 ． 1 文献标志码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 -7 8 5 4 ． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 0 8 APP LI CAT I ON S TUDY OF MOBI L E UNDERGROUND BACKF I LL I NG S YS T EM I N THE METAL MI NE ZHONG Yu GUO Zho n g l i n L I U Di F a c u l t y o f L a n d R e s o u r c e E n g i n e e r i n g ， K u n mi n g U n i v e r s i t y of S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， K u n m i n g 6 5 0 0 9 3 ， C h i n a ABS TRACTWhe n u s i n g f i l l i ng me t h o d f o r d e e p mi n i n g ， t he t r a d i t i o n a l f i l l i n g s y s t e m ma y me e t a s e r i e s o f p r o b l e ms ，s uc h a s a l o n g fil l i n g l i n e，c o mpl e x i t y b y fil l i n g p i p e l a y i n g，a u t o flo w t r a n s po r t a t i o n，l o w fil l i n g c o n c e n t r a - t i o n，a n d o v e r a b u n d a n c e o f wa s h t u b e wa t e r a f t e r fil l i n g ． A mo bi l e fil l i n g s y s t e m i n u n d e r g r o un d ma y pr o v i d e v e r y g o o d i d e a s t o s o l v e t h e s e p r o b l e ms ．Pr a c t i c e h a s pr o v e d t h a t u n d e r g r o u n d mo bi l e f i l l i n g s y s t e m ha s t h e a d v a n t a g e s o f a mo b i l e fle x i b l e， h i g h p r e s s u r e p u mp i n g，h i g h d e ns i t y f i l l i n g，hi g h o pe r a t i o n e f f i c i e n c y，l o w c o s t a nd s i mp l e i n p i p e l a y i n g ． KEY W ORDSu n d e r g r o u n d me t a l mi n e； d e e p u n de r g r o u n d mi ni n g； mo b i l e b a c k f i l l i ng s y s t e m 近几 十年 来 ， 我 国应 用 充填 采 矿法 的金 属矿 山 日益增多， 在充填料制备 、 输送技术、 充填材料开发 和 充填 回采 工艺 技 术 等 方 面均 有 长 足 的发 展 ， 加 之 井下无轨 自行设备的广泛应用 ， 充填采矿法 已经成 为 了我 国的一种 高效 的 开采方 法 。随着 现 有探 明 的 矿产资源不断消耗 ， 采矿 向深部发展 ， 地温地压不断 增加 ， 环境保护的 日趋严格 ， 充填采矿法在今后将会 得 到更 大 的发展 。但 地下 金属 矿 山一般 把 充填 站建 设 在地 面 上 ， 充 填料 浆 通 过 充 填 管 在 充 填料 自重 的 作用下输送到采空区， 存在充填管路较长 、 充填管铺 收稿 日期 2 0 1 2 6 - 2 6 作者简 介 钟 豫 ， 硕士研究生 ， 专业为采矿工程。 设 复 杂 、 自流运 输 、 充 填 浓 度低 、 充填 前 的引 路水 和 充填后 的洗管水较多等问题 ， 而且充填管道 自流输 送充填浓度低 ， 含水量也较大 ， 导致充填体强度低 ， 增加了料浆的排水量 。如果在井下建设固定的充填 站 ， 需要挖较大硐室， 成本高 ， 安全稳固性低 ， 且由于 充填倍线大 ， 充 填料不能 自流 ， 需采用机械 高压 输 送 。这井 下移 动 式充 填 系统 出现 就显 得 尤 为 必 要 了 。 1 井下移动 式充填 系统 的特点 井下移动式充填系统不 同于传统的充填系统， 它是一种把充填站建立在井下 ， 通过泵送管道输送 混凝土充填采场。特别指出关于井下移动式充填移 矿 冶 动充填料是可以通过废石破碎 ， 或者从 外界运输黄 泥 或者水 泥到井 下来 获得 。井下 移动 式充 填系统 相 比于传统充填系统具有以下特点 1 井 下 移 动 充 填 站 可 实 现 废 石 不 出井 。随 着 现有 探 明的矿产 资 源 不 断消 耗 ， 开 采 的 深度 在 不 断 加深， 对于采用充填 的矿山要面对废石出井成本高 的问题 。井下 移动式 充填 系统将 废石 充填 系统建 立 在 井下 ， 在井下 进 行破 碎 充 填 ， 节 约 了提 升 费 用 ， 而 且 减少 了对地 表环境 的污 染 。 2 井 下移 动充 填站 具有 管 路 铺设 简 单 的特点 。 由于井下移动式充填系统充填距离短 、 管路铺设简 单且 施工 方便 。 3 井下移动式充填系统充填浓度高 ， 充填体强 度大。采用传统的充填系统 ， 可能遇到采用高浓度 充填 料不 能 自流输送 的 问题 。井 下移 动式 充填 系统 采用 改进 的混凝 土 泵 加压 输 送 ， 这 样 就 解决 了传 统 充填 系统 对深井 充填 时不 能 自流输送 的 问题 。且 充 填后 ， 采场无积水 ， 充填体可以快速固结成型。 4 井 下 移 动式 充 填 系 统 简单 ， 易 于井 下 移 动 。 井下移动式充填 系统采用高压充填泵 ， 该泵体有长 度 短 、 设 备高度 低 等特 点 ， 为 方 便 井下 移 动 ， 可 以采 用 轮胎式 或者 轨道式 的运 输 。 5 井 下移 动式 充填 系统 工 人 劳 动强 度 低 、 机 械 化程度高。相对 于传统充填工艺 ， 在井下移动式充 填系统中， 从碎石骨料振动给料机供料 、 搅拌机料斗 提 升 、 充 填料搅 拌 、 充 填料 放 到 充 填泵 料 斗 、 充 填 泵 高压泵送 ， 都实现了机械化的操作 ， 需要人工操作的 工 序很少 ， 提 高了工 作效 率 。 6 井 下 移 动 式 充 填 系 统 充 填 成 本 低 。 由于 井 下移动式充填系统废石不 出井 ， 无提升费用 ， 充填管 路 短 ， 施 工费用 少 。 2 井下移动式充填 系统 的工艺 井 下 移 动 式 充 填 系 统 的工 艺 包 括 充 填 料 的 制 备 、 充填 料 的运 输 及 采 场充 填 作 业 等单 元 。通 过 在 井下建立充填站， 将废石送至井下的破碎站 ， 然后把 破碎后的骨料与水泥、 黄泥等进行混合搅拌 ， 制成充 填料 ， 用 高压泵 送至 采空 区进行 充填 。 井下移动式充填系统的设备包括振动给料机、 混凝 土搅 拌机 、 混 凝 土高 压 泵 、 充 填钢 管 、 空气 压 缩 机及 风包 等 。具 体工 艺流 程如 图 1 所 示 。 3 井下移动式充填 系统的应 用 云 南盈 江 某铅 锌 矿 ， 属 于热 液 交代 型 铅锌 银 矿 图 1 井 下 移 动 式 充 填 系统 工 艺流 程 图 Fi g ． 1 Un d e r g r o u n d mo b i l e f i l l i ng s y s t e m fl o w c h a r t 体 ， 矿 区多 数矿 体产 于泥质 岩 、 砂 岩与 白云岩 的层 问 构造 内 ， 顶 、 底板 围岩 以 白云岩 、 大 理岩 为主 ， 有 少量 砂岩 、 泥质 岩 。其 中矿 体及顶 板 围岩属较 坚硬组 ， 稳 固性 较好 ； 底板 围岩 完 整 性 中等 ， 属 坚 硬 岩组 ， 稳 固 性好 。矿区地质构造较简单。区内主要 [程地质问 题是 采掘 过程 中遇 到裂 隙密 集 带或 溶 蚀 裂 隙带 时 ， 因岩 石疏松 ， 破 碎稳 定 性 较差 而 需 采取 不 同的 支护 方式 。其次 ， 区内泥石流、 崩塌、 滑坡等不 良物理地 质现 象发 育 ， 具 有发生 地质 灾害 的可能性 。 按原设计该铅锌矿 采用传统 的充填工 艺 图 2 所示 。建 立 一 套 由立 式 砂 仓 、 水 泥 仓 、 地 而 搅 拌 站 、 地面充 填钻 孔 、 井下 自流 运输 管 道 的充填 系统 。 将选 厂尾砂 作 为充填 料与水 泥进 行搅拌 制成所 需 充 填体 ， 然后 通过 钻 孔送 至 井 下各 中段 。但 是 由 于地 表建 充填 站所 在位置 1 4 5 0 m标 高到 1 0 5 0 1 3 1 中段所 需钻孔水平垂直高度 4 0 0 m， 充填管路铺设 长， 而 且 矿体 比较破碎 ， 对于施工方面来说有很大难度 ， 且地 表地 形条 件不适 合在 地面建 立充 填站 。现计 划采用 井下移动充填系统 图 3所示 ， 只需铺设管道将选 厂尾 砂 引入地下 ， 水 泥等通 过井下 矿车 运至井 下 ， 将 尾砂与水泥通过搅拌机搅拌成充填体 ， 经过混凝十 泵高 压动 力加压 ， 由充填管 道送 到采卒 区进行 充填 。 根据 矿 山 实 际应用 效 果 表 明 ， 井 下 移动 充 填 系 统可 以解 决盈 江狮 子 山铅 锌 矿 的实 际生 产需 要 ， 相 对于传统的地表充填系统来说 ， 该系统移动灵活 ， T 作效率高 ， 充填成本相对较低， 管路铺设简单。但 由 于该 系统 属于新 技术 ， 在很 多方 面还很 不成熟 ， 管 理 与操作还需要实践出一套相对比较完善 的机制。 4 结 论 由于井 下 移动 式 充填 系 统还 是 新技 术 ， 研 究 应用 还不 多 ， 经 验还 比较少 ， 特别 是缺 少素质 较高 的 经过 专 门培训 的专业 队伍 。而且 矿 山泵 送混 凝土 施 工技 术无论 从 充填料 制备 、 管 网布置 与分配 、 泵送 操 作和管理等都很复杂 ， 是一项技术含量很高 的新 钟豫等 金属 地下 矿山井下移动式充填系统的应用研究 3 5 图 2 原设计 采用 的充填 工艺图 Fi g ． 2 Fi l l i ng p r o c e s s ma p o f t h e o r i g i n a l d e s i g n 图 3 现采用井下移动充填 系统工艺 图 Fi g ．3 Pr o c e s s ma p o f t h e mo b i l e f i l l i n g s y s t e m u s e d c u r r e n t l y 艺 、 新技术 ， 与传统的充填作业 、 操作程序和管理方 法 有很 大 的差别 。 实践证明 ， 井下移动式充填系统具有移动灵活、 高压泵送、 充填浓度高、 工作效率高、 成本低 、 管路铺 设 简单 等优点 。而且可 以实 现 了井下废 石 的就地 处 理 ， 能确保不稳固矿体的开采安全 ， 同时达到提高回 采率 的效 果 。 参 考文献 [ 1 ]袁梅芳 ．地下金 属矿井下 移动式 充填 系统 的研究 与应 用 [ J ] ．金属矿 山， 2 0 1 1 9 5 - 8 ． [ 2 ]张海波 ， 宋卫 东 ．评述 国内外充 填采 矿技 术发 展现 状 [ J ] ．中国矿业 ， 2 0 0 9 1 2 5 9 6 2 ． [ 3 ]屠培涛 ， 李玉 康 ．井 下充 填设 施 研制 [ J ] ．矿 山机械 ， 2 0 0 7， 3 5 7 1 3 9 1 4 1 ． [ 4 ]石文波 ．英 国泵送 充填 护巷技 术 [ J ] ．煤炭科 学技 术 ， 1 9 8 6 1 5 9 - 6 0 ． [ 5 ]肖宗伟 ， 黄俊 ， 李春志 ， 等 ． 河东金矿井下充填 系统压力 释放方法 [ J ] ．有 色金 属 矿 山部 分 ， 2 0 0 9 ， 6 1 4 1 4 1 6． [ 6 ]段东 明 ．井 下 充填 破 碎 系统 的工 艺 设计 及设 备 选 型 [ J ] ． 中国西部科技 ， 2 0 1 0 ， 1 1 9 3 7 3 9 ． 7 ]古德生 ， 李夕 兵 ． 有色金属深井采矿研究现状 与科 学前 沿 [ C ] ／ ／ 中国有 色 金属 学 会 第 五届 学 术 年会 论 文集 ， 2 0 03 1 3． [ 8 ]解伟 ， 何哲祥 ． 基 于采矿充填 的尾矿处置技术应用 前景 [ J ] ．工业安全与环保 ， 2 0 0 8 ， 2 4 8 3 7 3 8 ． [ 9 ]何哲祥 ．矿 山充 填技术研 究与应 用新 进展一第七 届 国 际充填采矿 大会论 文评述 [ C] ／ ／ 中国有 色金属 学会 第 五届学术年会论文集 ， 2 0 0 3 7 8 8 0 ． [ 1 0 ]王新 民 ， 肖卫 国， 张钦 礼 ．深 井矿 山充填 理论 与技 术 [ M] ．长沙 中南 大学 出版社 ， 2 0 0 5 1 5 0 ． 上接第 3 2页 得成功 ， 自流输送 的最大浓度 已经达到 8 4 ％。结合 绿 色 采矿 和环 境保 护 的观 念 ， 采 矿 必然 向充 填 采 矿 发 展 ， 充填 系统 也 必然 会 向高 浓 度 自流 充填 系统 发 展 。 参 考 文献 [ 1 ]周 爱民 ．有 色矿 山采 矿技术 新 进展 [ J ]．采矿 技术 ， 2 0 0 3 6 3 1 7 ． [ 2 ]张海波 ， 宋卫东 ， 许英霞 ．充填采矿技术应用发展及存 在问题研究[ J ] ．黄金 ， 2 0 1 0 ， 3 1 1 2 3 2 5 ． [ 3 ]万 海涛 ， 方勇 ，肖广哲 ， 等 ．充填采矿法 的应 用现状及 发展方 向[ J ] ．世界有色金属 ， 2 0 0 9 8 2 6 2 8 ． [ 4 ]丁德强 ， 王新 民 ．矿 山地下 采空 区膏体充 填理论 与技 术研究 [ D] ．长沙 中南大学 ， 2 0 0 7 ． [ 5 ]乔登攀 ，姚维信 ． 现代采矿理念 与充填采矿 [ J ] ．有色 金属科学 与工程 ， 2 0 1 1 2 7 1 4 ． [ 6 ]姚维信 ．矿山粗骨料高浓度充填理论研究与应 用[ D] ． 昆 明 昆 明 理 工 大 学 ， 2 0 1 1 ． [ 7 ]李 国政 ，于润沧 ．充填 环管试 验计算 机仿 真模 型的探 讨 [ J ] ．黄金 ， 2 0 0 6 ， 2 7 3 2 1 2 3 ． [ 8 ]谢振华 ， 宋存义 ．工程流体力 学 [ M] ．北 京 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 9 1 1 2 1 3 4 ．