Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５３１ Ｊｕｌｙ．２０１３ 现代矿业 ＭＯＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ 总第５３１期 ２０１３年７月第７期 大冶铁矿西部矿体全尾砂胶结充填技术的探讨 张兴才 谭远洪 吕炳军 （武钢矿业公司大冶铁矿） 摘 要介绍了大冶铁矿西部矿体充填工艺，采用旋流器串联卧式螺旋卸料离心机对全尾砂 浓缩脱水，高浓缩尾砂经卧式砂仓进入双轴卧式搅拌机、高速活化搅拌机两段连续搅拌制备充填料 浆的方案，为全尾砂胶结充填的成功应用提供了技术保障，对类似矿山充填系统有一定的借鉴作 用。 关键词 充填站全尾砂胶结充填旋流器一卧式螺旋卸料离心机串联全尾砂充填。 浓缩脱水 目前，大冶铁矿西部开采对象为铁门坎、龙洞、 尖林山３个矿体，开拓运输方式为竖井开拓，设铁门 坎主井、铁门坎副井、石塔沟主副井３条竖井，分 一２充填工艺 ２．１充填系统生产能力 １１０、一１７０ ｍ两个中段。铁门坎矿体、龙洞矿体 西部一１７０ １ＴＩ中段设计年生产矿石７５万ｔ，按 发展规划其后续１０ ａ的生产能力为６０～７０万ｔ。 则年平均充填采空区体积： Ｑ ： ｋ 在一１７０ ｍ中段开采，尖林山矿体在一１１０ ｍ中段 开采，采矿方法为无底柱分段崩落法，设计年生产矿 石７５万ｔ。为延长矿山服务年限，实现尾废“零排 放”，故拟在西部建设充填站，对西部矿体实现全尾 砂胶结充填法开采。 ：１７．１～２０．０， （１） 年平均充填料浆需用量： Ｑ２＝ｋｌｋ２ｑ１＝２２．５～２６．３， （２） （３） １充填材料与充填方式 １．１充填材料 充填骨料采用全尾砂，胶凝材料为４２５普通硅 酸盐水泥或胶固粉，充填用水为矿山生产用水。全 尾砂粒级组成见表１。 表１全尾砂粒级组成 日平均充填料浆需用量： Ｑ ＝Ｑ１／３３０＝６８１．８～７９５．５， 式中，ｑ 为年平均充填采空区体积，万Ｉｎ ／ａ；Ｑ。为 矿山年采矿生产能力，万ｔ／ａ； 为采充比； 为矿石 密度，ｔ／ｍ ； 为流失系数；ｋ 为浓缩比；Ｑ 为日平 均充填料浆需用量，ｍ ／ｄ。 西部充填系统的生产能力定为２５万ｍ ／ａ。 ２．２浓缩脱水方案 尾砂充填：一是尾砂沉降，沉降速度是构成尾砂 沉降生产能力的决定因素；二是浓缩，即在一定时间 内使压缩区尾砂浓度满足放出要求ｌ１］。 将选矿厂送来的浓度约２０％的全尾砂浓缩成 从表１可以看出，尾砂粒径一７５ ｍ（一２００目） ５０％～６０％的浓砂浆，有深锥浓密机、旋流器一浓密 机串联、旋流器．卧式螺旋卸料离心机串联３种快速 浓缩脱水方案可选。 为７８．７％，细颗粒含量较高，对尾砂浓缩、充填脱水 及充填体强度具有一定影响。 １．２充填方式 充填分为分级尾砂胶结充填及全尾砂胶结充 填，为增加尾砂利用率，减少尾矿库库容压力，采用 （１）浓密机浓缩脱水方案：①投资大，占地面积 大，系统复杂，如一台 ２０ ｍ深锥浓密机的设备费 高达３８０万元；②快速沉降必须使用絮凝剂，对选矿 浮选工艺影响大。 张兴才（１９６９一），男，副矿长，高级工程师，硕士，４３５００６湖北省 黄石市铁山区胜利路５３号。 （２）卧式螺旋卸料离心机对细粒级尾砂脱水， 大大提高细粒级尾砂回收率，回收的尾砂水分低且 ６９ 总第５３１期 现代矿业 ２０１３年７月第７期 呈松散状，可不用絮凝剂（聚丙烯酰胺）。 （３）旋流器一卧式螺旋卸料离心机串联，尾砂被 分出粗粒级、细粒级，旋流器的溢流（细粒级）给入 卧式螺旋卸料离心机，旋流器的底流（粗粒级）和卧 式螺旋卸料离心机的固相直接卸到砂仓内，其浓度 率高（９５％以上）、造浆给砂浓度高且可以连续作 业 。 经分析比较后，选用旋流器．浓密机串联方案。 ２．３工艺流程 全尾砂胶结充填工艺流程有４条生产线，即全 尾砂给料线、水泥储存给料线、补给水（调浓水）给 可达６０％～６５％，卧式螺旋卸料离心机的液相排至 砂仓的溢流槽，然后返回选矿车间再利用，尾砂利用 旋流器组 料线及充填料搅拌输送线，工艺流程见图１。 来 图１大冶铁矿西部矿体全尾砂胶结充填工艺流程 ｗｓ一尾砂管；ｓＪ一砂浆管；Ｙ卜溢流管；ＹＱ一压气管；ｗ２一高压造浆水管；ｗｌ一常乐供水管；ｓＮ一水泥管 ＊一球阀；＊一闸阀；－ｃ］－一浓度计；＊一流量计；＊一管夹阀；冉一电动阀； 一料位计； 一调节阀 （１）全尾砂给料线。来自选矿厂的尾砂浆进入 充填，两座砂仓交替进行。砂仓底部高浓度尾砂浆 由于长时间压缩，产生固结，通过砂仓底部的风水联 动流态化造浆装置使砂浆活化，并进行放砂。放砂 矿浆池，经泵送至旋流器．卧式螺旋卸料离心机串联 组中，浓缩后，６０％～６５％浓度的尾砂卸人卧式砂 仓，卧式砂仓内上层澄清水和卧式螺旋卸料离心机 液相自流回至选矿厂回收利用，卧式砂仓底制备的 高浓度尾砂浆通过风水联动装置进行活化造浆，为 充填提供稳定的高浓度尾砂浆。考虑充填料浆平均 需用量，每次充填时要求卧式砂仓至少能够储存 ６８１．８～７９５．５ ｍ 浓度５０％～６０％的尾砂浆，特设 管上安装有电磁流量计及电动调节阀，对放砂参数 进行控制，放出合格的尾砂浆。 （２）水泥储存给料线。充填时，水泥从水泥仓 自流至双管螺旋喂料机，送至双轴搅拌机，并通过双 管螺旋喂料机的变频调速器调节水泥给料量，满足 充填配比要求。双管螺旋喂料机的优点是开１５大， 两座卧式砂仓，单座砂仓容积８００ ｍ 。充填作业３ ｄ 不易起拱，供料平稳，能保证计量的准确。水泥仓顶 设有除尘器、料位计及检查孔。（下转第１４２页） 为一个循环，２ ｄ进行尾砂浓缩工作，１ ｄ进行尾砂 ７０ 总第５３１期 缺失断层处．此处应 用掘进机扫平。 现代矿业 ２０１３年７月第７期 引起的弱结构巷道围岩破坏与失稳 ｊ。在过断层 中，锚网支护应采用重点布置和整体布置相结合，重 点加固节理面和软弱煤岩体夹层，改善弱结构体的 力学参数和提高弱结构体的强度等措施，以实现巷 道围岩的控制效果。 ３ 结 论 （１）在锚网煤巷掘进工程过断层中，合理选择 （ａ）ｇＪ始揭露断层后巷道断面 （ｂ１进入另一盘后巷道断面 施工方法是顺利过断层的关键。 （２）掘进机过断层应加强掘进机检修，对硬岩 图３顺巷断层巷道断面截割示意 部分露头硬岩时，应首先切割其周围部分，使其坠 落，对大块坠落体，用切割头压碎等方法处理后再进 行装载。为了减少截割硬岩对掘进机的损害，建议 在硬岩部分先放震动炮再进行截割，以减轻掘进机 提前爆破震动，可有效减轻掘进机负荷，提高掘进效 率。 （３）锚网应重点支护围岩巷道中的弱结构体， 使其能够随弱结构巷道围岩一起协调变形，以实现 截割部的负荷。为了减少对切割效率的影响，要注 意加强掘进机的截齿和截割减速机的检修。切割时 要使铲板及后支撑接地良好，加强稳定性，减少振 动。为了减少截割硬岩产生的机体震动，要尽可能 地从下而上切割。 ２．４过断层锚网支护技术 巷道围岩控制效果的显著改善。 参考文献 ［１］ 马占国，范金泉，朱发浩．我国煤矿顶板管理发展现状［Ｊ］．煤， ２０１０，１３１（８）：１－６． ［２］ 王亚杰．深井高地压、大变形围岩巷道支护设计及锚杆设计 ［Ｊ］．煤矿支护，２００８（１）：８－１８． 巷道在过断层中，应着重对巷道围岩弱结构中 ［３］ 赵祥，田立新．邢东矿特深矿井巷道锚网支护技术［Ｊ］．现代 的弱结构体进行加强支护，以改善弱结构体的力学 性能与局部围岩应力状态，减少弱结构体的剧烈变 形，使其能够随弱结构巷道围岩一起协调变形。使 巷道围岩、弱结构体、支护结构形成共同承载的力学 体系，充分发挥支护结构和围岩自身的承载能力，显 著改善支护结构的工作特性或围岩应力状态，避免 巷道围岩弱结构体的过早破坏与失稳，以及由此而 （上接第７０页） 矿业，２０１２（４）：１０２—１０３． ［４］ 李桂臣，张农，刘召辉．煤巷预应力桁架锚杆支护技术［Ｊ］． 采矿与安全工程学报，２０１２（２）：１５０－１５４． ［５］ 罗利锐，刘志刚．断层对隧道围岩稳定性的影响［Ｊ］．地质力学 学报，２００９（９）：２２６－２３２． ［６］ 樊克恭，翟德元．巷道围岩弱结构破坏失稳分析与非对称控制 机理［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，２００４． （收稿日期２０１３－０５－０８） 冶铁矿西部矿体全尾砂充填的成功应用提供了技术 （３）补给水（调浓水）给料线。当充填料浆浓度 过高时，需向搅拌机供给适当的水，调节充填料浆浓 度。调浓水来自供水池，供水线上安装有电磁流量 计、电动调节阀及手动阀，调浓水量由电磁流量计检 测，电动调节阀调节。 （４）充填料搅拌输送线。全尾砂浆、水泥及调 保障。 采用旋流器．卧式螺旋卸料离心机串联方案，具 有投资少、经营费用低，尾砂脱水效率高，易操作等 优点。 大冶铁矿西部矿体采用全尾砂胶结充填，可使 矿石回收率由现在的８０％提高到９０％以上，按照目 前７５万ｔ／ａ矿量计算，可节约地质储量７．５万ｔ／ａ 浓水经各自的供料线按设计配比进入进料斗后供给 搅拌机。选用双轴卧式搅拌机＋高速活化搅拌机两 段连续搅拌，充填料经两段连续搅拌均匀后制备成 浓度适中、流动性良好的充填料浆，进人测量管。测 量管上安装有电磁流量计，用以检测充填料浆流量。 以上，仅此一项就可创造经济效益约７ ５００万元。 参考文献 『１］ 于润仓．我国胶结充填发展的技术创新［Ｊ］．中国矿业工程， ２０１０（５）：１－３． ３ 结语 浓缩脱水方案、充填料搅拌方法及其设备关系 到充填系统的效率及成本。按高效率低成本原则， 参照应用成熟的实例，对工艺、设备进行优选，为大 １４２ ［２］ 张兴才，谭远洪．大 台铁矿充填站技术改造的创新及应用［Ｊ］． 现代矿业，２０１３（１）：１２９—１３０． （收稿日期２０１３－０４—２５）
