凤凰山铜矿充填技术的应用与实践.pdf

SeriesNo . 349 July 2005 金 属 矿 山 METAL M I NE 总 第 349期 2005 年第 7期 张亚海 1963- , 男,安徽铜陵有色金属 集团 公司凤凰山铜矿生 产技术部,主任, 高级工程师, 244041安徽省铜陵市凤凰山。 凤凰山铜矿充填技术的应用与实践 张亚海 安徽铜陵有色金属 集团 公司凤凰山铜矿 摘 要 总结了凤凰山铜矿充填技术应用与发展, 重点总结了卧式砂仓高浓度放砂技术和尾胶筑坝技术在充 填采矿法中的灵活应用, 对同类型矿山充填法的使用具有一定借鉴作用。 关键词 充填系统 尾胶铺面 尾胶筑坝 加压充填及高浓度放砂 凤凰山铜矿是安徽铜陵有色金属公司下属矿山 之一, 设计年处理矿石量 66万 t 。采用井下开采, 主 井箕斗提升, 主要采矿方法为上向水平分层尾砂充 填采矿法。地表建有尾胶及尾砂充填系统, 利用选 矿分级尾砂对坑下进行分层充填、 空区处理充填、 尾 胶铺面、 人工筑坝、 构筑封闭墙等。多年来在矿山的 安全生产和矿石资源的开采利用中发挥了重要作 用。 1 尾胶及尾砂充填系统 凤凰山铜矿尾砂、 尾胶充填系统始建于 20世纪 80年代后期, 1990年 5月正式投入使用, 设计采用 微机控制, 主要系统工艺由 3个部分组成, 即 脱泥 储砂系统、 尾胶制浆系统和井下输砂系统。 分级脱泥后 37 m尾砂经管道输送至地表制 浆站, 制浆站由 500 m 3 立式砂仓 2座、 150 t水泥仓 2座, 2m搅拌桶及仪表计算机操作控制等部分组 成, 按照一定的配比要求和浓度要求制浆后经地表 垂直钻孔和水平管线输送至需充填地点。 主要技术参数 充填能力 60 70 m 3 /h , 充填浓 度 68 72 , 水泥用量 170 220 kg /m 3, 充填平 均强度 6 8MPa, 安全倍线 6 8。 2 充填技术 2 . 1大空区尾砂及尾胶充填技术 凤凰山浅孔溜矿采矿法及大直径深孔采矿法形 成空区一般为 3 5万 m 3, 其中矿房部分采用分级 尾砂嗣后一次充填; 矿柱部分采用尾胶充填。充填 采场底部采用筑坝封闭, 充填滤水采用两种形式 尾 砂充填采用在采场底部安装泄水塔; 尾胶充填采用 采场全阶段悬挂波纹管的形式。由于采用上述滤水 形式使得充填效率、 滤水效果和充填体质量大大提 高, 同时大大降低对井下的污染。 2 . 2 分层尾砂充填尾胶铺面技术 水平分层充填采矿法在凤凰山铜矿占较大的比 重, 而尾砂面的强度对落矿、 出矿和充填安全都带来 非常大的影响。凤凰山铜矿在未建立尾砂系统之 前, 每年因采矿、 出矿过程中与尾砂混合而造成的矿 石贫化和损失达数 10万元之多, 另外充填跑砂时有 发生, 严重影响矿山安全和坑下文明生产。采用尾 胶铺面技术后解决了上述存在的问题。主要方法 对分层充填时分层预留 40 50 cm, 尾砂扫平后按 照灰砂比 15左右的比例进行铺面, 12 h后强度达 到 2 . 5MPa , 在尾砂胶结面上采矿、 出矿, 进行分层 尾砂充填都安全可靠; 充填滤水采用泄水塔加滤水 窗的形式。 2 . 3 上向加压充填技术 对于一些边难残小矿体、 系统不完全的采场, 采 用上水平分层尾砂充填采矿法时, 必须采取充填加 压技术。具体方法是在中段水平采场底部串联 1台 砂泵 型号 125FJ- 27型尾胶砂泵 , 利用矿山充填 系统自然倍线, 进行采场上水平分层加压充填, 以解 决采场上部无充填天井的问题。利用该项技术可上 采高度 30 40 m。 2 . 4 尾胶筑坝技术 对于某些采场无混凝土浇注系统, 而又需要溜 井、 人道升位和封闭墙构筑的, 可利用尾胶系统按照 适当配比进行现场输送砂浆, 然后根据工程实际需 要进行现场施工。多年来利用尾胶放砂现场施工技 65 术已在人工溜井升位、 封闭墙构筑、 甚至高溜井通硐 补漏等多方面成功应用, 收到良好的效果, 是坑下充 填法采矿灵活应用中不可缺少的一项技术。 2 . 5卧式砂仓高浓度放砂技术 为了使地表储砂和坑下充填达到合理的配置, 凤凰山铜矿地表建立 2座 500 m 3 立式砂仓和 3座 2 000m 3的卧式砂池, 从而解决井下充填需砂的不 均衡性。但是卧式砂池进行水力充填的最大问题一 是能力低 20 40m 3 /h, 二是浓度低 30 , 这样 既影响生产同时浪费生产用水, 污染坑下巷道, 更有 甚者在充填过程中由于水量过大, 泄水不足而造成 安全隐患。针对上述问题, 在凤凰山铜矿相关工程 技术人员的研究与探索下, 经过较长时间的摸索与 实践, 研制出卧式砂池实现高浓度充填技术, 其各项 指标与立式砂仓接近, 浓度 65 70 、 能力 60 70m 3 /h 。 3结 论 由于上述充填技术在凤凰山铜矿的成功应用, 使得该矿在充填采矿方法上得以充份的发挥和灵活 的运用, 从而有效地保证了矿山的正常生产和 残 小矿体的有效回收, 近几年累计安全采出残矿数 10万 , t 具有良好的经济、 社会效益和环保效益。同 时为矿山下一步的残矿回采积累了宝贵经验。 收稿日期 2005 -05 -18 上接第 5页 17 孟国庆. 高压水射流冲击下物体的破坏. 高压水射流, 1984 1 14 21 18 Crow S C ,lade P V, HurlburtG H. Themechanics of hydraulic rock cutting. Second I nternationalSymposium on Jet Cutting Technology. Cambridge , U K , 1974, B1 1 14 19 Crow S CA theory ofhydraulic rock cutting. International Journal of RockM echanics andM ining Science, 1973 10 567 584 20 Hamm itt F G. Cavitation and multiphase flow phenomena . M c Grow H i1l Book Corporation, 1980 21 Johnson V E Jr , KohlR A. Tunnelling, fracturing, drilling andm ining with high speed water jets utilizing cav itation damage. Proceeding of the lst International Symposium on Jet Cutting Technology , Conven - try, U K , 1972 , 37 55 22 Conn A F, Rudy SL. Cutting coalw ith the cavijetTM cavitatingwa- ter jet .Proceedings of 3rd International Symposium on Jet Cutting Technology, Chicago, 1976 , X32 23 Powell JH, Si mpson S P. Theoretical study of the mechanical effects ofwater jets i mpinging on a sem- i Infinite elastic solid .International Journal ofRockM echanics andM ining Science, V ol6, 1969 353 364 24 Leach S J , W alkerG L. The application on high speed liquid jets to cutting. PhilosophicalTransactions . Royal Society ofLondon, 260A, 1966 295 308 25 Erdmann- Jesnitzer F, LouisH. Rock excavation with high speed water Jets . A view on drilling and cuttins results of rock materia ls in relation to their fracture mechanical behavior . P roceedings of the 5th International Symposium on JetCutting Technology, 1980 , C3 105 118 26 B莫汉蒂, P 梦克法莱. 水射流钻孔及其在采矿和爆破中的应用. 高压水射流技术, 1987 2 16 21 27 Foreman S E, SecorG A. Themechanics of rock fa ilure due to water jet i mpact , SPE 4 247, 1973 10 18 28 R ehbinderG. Some aspects on the mechanics of erosion of rock w ith a high speed water jet . Third I nternationalSymposiu m on Jet Cutting T echnology, Chicago , USA, 1976 , E1 1 20 29 R ehbinderG. A theory about cutting rockw ith awater jet . RockM e - chanics , 1980 12 247 257 30 普查拉 R J , 莱奇姆 A S , 霍利刘易斯 BM. 用高压水射流破碎混 凝土块. 高压水射流, 1987 3 32 39 31 马楚凯维兹 M. 惠特 J . 加里基 G. 高压水射流冲击时裂缝内水压 分布模型研究. 高压水射流, 1987 3 23 25 32 Evers J L, Eddingfield D L. L iquid phase compressibility in the hy - draulic instrusion mode. lSeventh International Symposium on Jet Cutting Technology , Ottawa, Canada, June , 1984 237 248 33 V ijay M M, G rattan P E, BrierlyW H. An expriemental investigation of drilling and deep slotting of hard rocks with rotating high pressure water jets . Seventh International Symposium on JetCutting Technolo - gy , Ottawa, Canada, June, 1984 419 428 34 V ijay M M, BrierlyW H, Grattan P E. Drilling of rocks with rotating high pressure water jets influence of rock properties .Sixth Interna - tional Symposium on Jet Cutting Technology, 1982 179 188 35 程大中. 高压水射流与机械刀具结合破岩初步试验总结. 高压水 射流, 1982 2 1 13 36 CholetH J , Bardin C A.Jet -asstited oil drilling . Seventh Internation - al Symposium on Jet Cutting Technology, O ttawa,Canada ,June , 1984 33 50 37 段 雄, 余 力, 程大中. 自控水力截齿破岩机理的混沌动力学 特性. 岩石力学与工程学报, 1993 4 222231 38 倪红坚. 高压水射流破岩机理的数值模拟研究[ 博士学位论 文 ] 东营 石油大学, 2002 39 谢和平. 岩石、 混凝土损伤力学. 徐州 中国矿业大学出版社, 1990 40 邢景棠, 周 盛, 崔尔杰. 流固耦合力学概述. 力学进展, 1997 1 19 38 收稿日期 2005 -05 -20 66 总第 349期 金 属 矿 山 2005年第 7期