畢業(yè)設(shè)計 第八章 充填系統(tǒng)

1、第八章充填系統(tǒng)8.1礦山充填能力8.1.1充填能力計算礦山生產(chǎn)能力為100萬t/年，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中巖石容重為 2.8t/m3。礦山年平均充填能力按下式計算：q =以 z（6 D式中Qn礦山年平均充填能力，m3/a；Qk礦山充填法年產(chǎn)量，t/a；Y礦石體重，t/m3，取 2.8 t/m3；Z采充比，即每生產(chǎn)1m3礦石應(yīng)回填入采空區(qū)的充填料體積之比， m3/m3，一般情況下，Z=0.850.98,為使充填設(shè)施留有余地設(shè)計中一般取Z=1.0。 帶入數(shù)據(jù)可得Q=35.71X 104m3/a。n8.1.2日需充填量礦山日平均充填量是指礦山在年充填時間內(nèi)，根據(jù)年充填量和年工作天數(shù)， 工作天數(shù)設(shè)計為3

2、30d，可知日需充填量為Q = Q / d（62 ）式中Q0為日需充填量，m3；Qn為年平均充填量，m3；d年工作天數(shù)，取330天；帶入數(shù)據(jù)可得Q =1082 m3/d。8.1.3充填材料日需供應(yīng)量充填材料日需供應(yīng)量指充填材料來源地（采石場、采砂場、破碎篩分站或 尾砂分級站）供應(yīng)給充填設(shè)施的每日平均量。根據(jù)采礦設(shè)計手冊，有公式：Q = K K Q（63）式中K1充填材料的原體積和初次沉縮后的體積之比，K1=1.051.15, 一般情況下十式、膠結(jié)充填取小值，水砂充填取大值，在此取K=1.1；1K2充填料的流失系數(shù)，水砂充填K1.05，膠結(jié)充填K2=1.02 1.05，在此取 1.03；帶入相關(guān)

3、數(shù)據(jù)可得：Q=1.1X 1.03X 1082=1226m3/d18.1.4充填材料年需供應(yīng)量根據(jù)年充填量和工作天數(shù)可知三山島金礦的年需供應(yīng)材料為：Q 尸Q1 X 330=1226 X 330=40.46 X 104m3 /a8.1.5設(shè)計充填能力總計算可得三山島金礦的日需充填體積為1082m3,由于實際采礦于充填工作的 不平衡性，充填系統(tǒng)充填能力應(yīng)按下式計算：Qc =KQ0（64）式中Qc充填系統(tǒng)設(shè)計充填能力，m3 /d；K充填作業(yè)的不均勻系數(shù)，取K=2；帶入數(shù)據(jù)得：Qc =1082X2=2164 m3 /d按每天純充填時間按12h記，則三山島金礦每小時的充填能力應(yīng)達到180.3 m3 /do

4、8.1.6充填料耗量綜合上述試驗結(jié)果，并考慮不同充填目的對充填體強度的要求和成本因素， 推薦充填材料配比為：礦房底部6m及頂部1m采用灰砂比1:4的膠結(jié)充填；一步 采礦房中部采用灰砂比1:8的膠結(jié)充填；二步采礦房中部采用尾砂充填。尾砂充填材料消耗量表61所示：表61充填料漿單耗（Kg/m3 ）表充填物料水泥：尾砂1： 41： 61： 81： 10水泥224.28162.9135.1116.2636尾砂897.12977.41080.81162.636水658.6669.7714.1751.1注：質(zhì)量濃度63%條件下，1:4、1:6、1:8、1:10配比料漿體重分別為1.78 t/m. 1.81

5、t/m3、1.93 t/m3 和 2.03 t/m3。充填料小時用量如表62所示。62充填料小時用量表充填物料水泥：尾砂1： 41： 61： 81： 10充填料漿（m3/h，t/h）23.5，47.823.5，45.523.5，43.123.5，43水泥材料（m3/h， t/h）4.6，6.13.1，4.22.28，2.981.84，2.56尾砂十料（m3/h， t/h）8.2，24.88.42，24.58.19，23.88.21，23.9水（m3/h， t/h）17.7，17.716.8，16.816.6，16.615.4，15.461三山島金礦充填系充填料小時用量如表63所示。63充填料日

6、用量表充填物料水泥：尾砂合計 t/d1： 41： 61： 81： 10充填料漿282.4282.4282.282.42168.8（m3/d，t/d）573.1552.3529.6513.8水泥材料55.5637.727.522.08190. 5（m3/d，t/d）72.248.935.830.72尾砂十料98.4101.298.295.61144.4（m3/d，t/d）288.8294.2286.1275.3水212201.5189.1185.6788.2（m3/h，t/h）212201.5189.1185.68.2充填制備方案8.2.1充填站選址根據(jù)礦山實際條件，充填站選在主井附近。充填系統(tǒng)

7、圖見圖61。8.2.2充填料漿的制備工藝相對于壓濾+強制活化攪拌工藝，立式砂倉+攪拌桶工藝雖然制漿效果稍差， 但流程簡單，設(shè)備投資省，運行管理成本低，可靠性較好，因此設(shè)計采用立式砂 倉+攪拌桶工藝方案，見圖6-2。充填料漿的制備與輸送選廠尾礦輸送系統(tǒng)將重量濃度45-50%的尾砂送至充填制備站的立式砂倉， 尾砂在砂倉中進一步沉降壓縮。進行尾砂膠結(jié)充填時，經(jīng)高壓氣、水造漿后重量 濃度達到60%的尾礦漿自流入攪拌桶，水泥倉中的散裝水泥經(jīng)螺旋輸送機送到攪 拌桶中，按一定比例與尾砂漿充分攪拌均勻，形成重量濃度63%左右的充填料漿， 然后通過充填管道自流輸送至充填作業(yè)面，充填工藝流程如圖6-2所示，全尾砂

8、 充填時，造漿后的尾砂進入攪拌桶攪拌，重量濃度達到63%左右，再經(jīng)充填管道 自流輸送至充填作業(yè)面。主要工程設(shè)施砂倉由以上計算可知，三山島金礦的日需充填量為1082m3，設(shè)立圓形立式沙倉2 個，單個容積為1600m3,總?cè)莘e約為日平均充填量的3倍。砂倉底部設(shè)有造漿系 統(tǒng)，高壓水、氣通過底部環(huán)管上的噴嘴使沉淀的尾砂松動、流態(tài)化，出礦管道上 設(shè)有濃度、流量監(jiān)測儀表。砂倉溢流水自流進入選廠生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)。水泥給料系統(tǒng)充填用水泥為散裝水泥，由氣卸散裝水泥罐式汽車運至充填站。通過散裝水 泥罐車的自帶風(fēng)力系統(tǒng)，將水泥送入水泥倉。水泥倉為圓形立式，共2座，倉體質(zhì)量濃度為-.50%的尾砂iD 1D D0iiii

9、 j1:號沙倉 1600m3r-p號沙倉 1600m3注入水泥攪拌桶下放到井下采空區(qū)圖6-2立式砂倉+攪拌桶充填工藝方案0 5m,高度15m，單個容積為1000m3，總?cè)莘e滿足5天的日平均水泥用量。倉底 為錐體，設(shè)有插板式閘門、螺旋輸送機、電子秤等。為了防止水泥在倉內(nèi)集塊或 掛壁，于倉體內(nèi)壁裝有一圈風(fēng)力松動噴嘴，卸料口上側(cè)壁安裝倉壁振打器。攪拌系統(tǒng)0 2600X3000mm型攪拌桶共2個，設(shè)置在制備站的1層，按充填工作要求 將一定配比的水泥和尾砂漿充分攪拌均勻，單臺功率75kw。充填管道充填豎管共2條，通過充填鉆孔敷設(shè)到井下，將充填料漿輸送至充填作業(yè)面。 充填固定管采用0 170mmX10mm

10、高錳鋼橡耐磨復(fù)合管，井下移動管采用DN100焊 接鋼管或高密度聚乙烯管道。管道上裝有壓力儀表，監(jiān)測數(shù)據(jù)信號傳送到地面充 填站控制室。事故沉砂池設(shè)1座事故沉砂池，供事故時砂倉放礦。規(guī)格為：40X20X3m3。造漿泵房設(shè)在1號砂倉底層，內(nèi)設(shè)造漿泵2臺，1用1備，性能參數(shù)：Q=150200220 m3/h， H=117110103m， N=90kW。沖洗水倉設(shè)在1號砂倉底層，用于充填結(jié)束前充填管道的沖洗。水倉規(guī)格： 0 4000X2500?？諌簷C室設(shè)在2號砂倉底層，用于充填過程中提供造漿壓縮空氣。內(nèi)設(shè)空壓機2臺， 1用1備，性能參數(shù)：Q=79 m3/min，N=55kW；儲氣罐1臺，0 1000mm

11、。主要設(shè)備選型星形給料機根據(jù)充填能力要求，水泥小時耗量為5 m3。據(jù)此，采用HXF400可調(diào)速星形 給料機，葉輪直徑0 400mm，聯(lián)軸器傳動，葉輪轉(zhuǎn)速30.9r/min時，小時供料能 力可達45m3/h，滿足水泥最大輸送能力要求。生產(chǎn)廠家：啟東綠島冶金石化機械有限公司。螺旋輸送機水泥由螺旋輸送機輸送至攪拌桶，型號GX400，螺旋直徑400mm，長度根據(jù) 水泥倉與攪拌桶的距離確定，輸送能力66.1t/h，滿足水泥最大輸送能力 (51.16t/h)要求。生產(chǎn)廠家：江蘇三上機械制造有限公司。攪拌桶根據(jù)充填能力(200m3/h)和攪拌時間要求，攪拌系統(tǒng)可以采用兩種形式： 雙2.0mXh2.0m攪拌桶

12、并列制漿，經(jīng)過混漿漏斗后，由一套管路系統(tǒng)進 行輸送，簡稱“雙攪拌桶方案”一臺大型攪拌桶制漿，單管路系統(tǒng)輸送，簡稱 “單攪拌桶方案”。雙攪拌桶方案由于采用兩臺充填礦山廣泛采用的0 2.0mX 2.0m攪拌桶，每 臺攪拌桶攪拌能力100m3/h，料漿在攪拌桶內(nèi)停留3.35min，滿足攪拌時間要求， 攪拌系統(tǒng)成熟、可靠。該方案的缺點是需要兩套攪拌系統(tǒng)，水泥、尾砂、水的供 料系統(tǒng)和充填參數(shù)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且增加了混漿工序，需要較大的工業(yè)場 地和較高的管理水平，故推薦使用單攪拌桶方案。單攪拌桶方案如果仍按照3.35min攪拌時間、200 m3/h (3.33 m3/min)制漿 能力要求，單攪拌桶有

13、效容積必須達到：3.33 m3/minX3.35min=11.2 m3。據(jù)此 可以設(shè)計攪拌桶規(guī)格0 2.6mX2.6m，按液面高度2.3m計算，其有效容積可達12.2 m3,滿足要求。為了進一步延長攪拌時間，提高攪拌質(zhì)量，推薦采用0 2.6mX3.0m 攪拌桶，按液面高度2.6m計算，其有效容積可達13.8 m3，料漿在攪拌桶內(nèi)的停 留時間為4.14min。攪拌桶關(guān)鍵技術(shù)指標為：攪拌器結(jié)構(gòu)采用雙層折葉式(0 =45 )開啟渦輪 結(jié)構(gòu)，葉片材料鉬銘合金，葉片直徑850mm，葉片厚度10mm，葉片數(shù)6X2，上 層葉輪高度200mm，下層葉輪高度170mm，上、下層葉輪距攪拌桶桶底高度分別 為160

14、0mm和600mm；攪拌軸采用45號鋼材料，直徑80mm；電機型號為Y3115-6, 功率75kw；攪拌轉(zhuǎn)速，240rpm；攪拌桶上部應(yīng)設(shè)立捕塵設(shè)施。8.3井下管道輸送系統(tǒng)方案地表充填制備站制成的符合要求的水泥、全尾砂漿體沿充填鉆孔進入井下充 填管道。充填鉆孔均直接施工至-70m水平，掘進巷道至充填鉆孔處與井下主充 填管道連接，充填料漿沿各中段頂沿水平巷道全采場充填天井。再由服務(wù)井下達 到底部各個中段。井下管道安裝與布設(shè)時，應(yīng)注意以下問題：為減少充填引流水和洗管水的用量，減輕井下充填料漿排水壓力，同 時提供堵管時的處理措施，在鉆孔與水平管道連接處添置三通管，引入壓風(fēng)和高 壓水；保證合理的充填倍線。如果倍線過小，出口漿體壓力過大、管道磨損 嚴重，采場充填難度加大；反之，如果倍線過大，則工作流速降低，固體顆粒容 易沉淀，造成管道堵塞；在正常情況下，水平巷道中，管路布設(shè)應(yīng)有一定的下向坡度，不允許 出現(xiàn)反向輸送和充填;（4）盡量減少彎道、接頭，因為在這些部位，流速容易放緩，局部