第二屆膏體大會報(bào)告

1、特大型(750萬t/a)充填采礦系統(tǒng)建設(shè)與生產(chǎn)實(shí)踐五礦邯邢礦業(yè)公司2015年第二屆中國(長沙)膏體充填采礦研討會2015年11月6-9日 長沙礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M 開發(fā)礦業(yè)，采選規(guī)模750萬t/a,產(chǎn)品為鐵精礦，這是公司的主體建筑五礦邯邢礦業(yè)所屬的國家科技支撐計(jì)劃課題依托2目錄礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M1礦山基本情況介紹2內(nèi)鐵礦規(guī)模最大的充填系統(tǒng)3特大型充填開采礦山的展望3國1.1 地理位置礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M 省霍邱縣 礦區(qū)交通位置圖41.2 礦山規(guī)模礦邯邢礦業(yè)etals

2、Hanxing Mining Co.,M 礦山規(guī)模開發(fā)礦業(yè)礦山設(shè)計(jì)規(guī)模750萬t/a2012年投入試生產(chǎn)2013年正式投入生產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)鐵礦石525萬t2014年生產(chǎn)610萬t經(jīng)過后半年生產(chǎn)驗(yàn)證已達(dá)到年750萬t的生產(chǎn)能力51.3 礦體特征及開采技術(shù)條件礦邯邢礦業(yè)Metals Hanxing Mining Co.,開采技術(shù)條件開發(fā)礦業(yè)由兩個(gè)礦床組成：礦床、礦床（北段）礦體特點(diǎn)是沉積變質(zhì)礦床、急傾斜厚大礦體、開采難度大。6床礦帶礦體埋深傾角約礦石f巖石f長寬礦床3.4km0. 250.05km90735m6888121667礦床（北段）3.0 km0.300.15km85710m50711218

3、8121.3 礦體特征及開采技術(shù)條件礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M 礦體形態(tài)特征圖71.4 礦床開拓系統(tǒng)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M豎井輔助斜坡道開拓系統(tǒng)分散模式主井副井采用分散模式，系統(tǒng)共設(shè)3條副井， 主要用于 材料、部分設(shè)備、 巖石， 主井粉礦 ， 也是井 下的主要進(jìn)風(fēng) 井。主井為三條單箕斗豎井， 凈直徑均為5 .2 m。1 號主井井深684m； 2 號 主 井 井 深 686 m； 3 號主井井口標(biāo)高33m。設(shè)置三條規(guī)格相同的主井，配置三套相同的提升設(shè)備，每套250萬t/a，總t/a鐵礦石。能力750萬分散便于保養(yǎng)，生產(chǎn)波

4、動(dòng)小，運(yùn)行可靠。81.4 礦床開拓系統(tǒng)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M斜坡道- 大型設(shè)備的直達(dá)通道開發(fā)礦業(yè)主斜坡道、全長6962米、垂直延伸474米91.4 礦床開拓系統(tǒng)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M礦床開拓系統(tǒng)布置1.5 礦山開采順序礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M開采順序選擇：11（中段）由上而下開采（中段）由下而上開采優(yōu)點(diǎn)：開拓準(zhǔn)備工程量較少，可以很快進(jìn)入礦體，有利于快速形成生產(chǎn)能力優(yōu)點(diǎn)：首采中段距離地表較深，礦體開采部位以上礦體將全部起到頂柱的作用，地表建筑、第四紀(jì)含水層更容易獲得保護(hù)；上部中段

5、的作業(yè)在下部中段充填體之上，接頂更容易保證，充填體的整體性更好，有利于其 的穩(wěn)定缺點(diǎn)：很快地表建筑保護(hù)、第四紀(jì)含水層的保護(hù)、礦體開采頂柱的預(yù)留問題，其次下部中段與上部中段充填體的接頂難于保證，由此的充填體的穩(wěn)定性問題更難于解決，在100m高中段、特大結(jié)構(gòu)參數(shù)采場的開采中，這些問題顯得更加突出。缺點(diǎn)：開拓系統(tǒng)準(zhǔn)備工程量稍多，形成生產(chǎn)能力稍慢結(jié)果：由下而上更利于保護(hù)地表、防止水患，更安全可靠。先行開采-400m中段、而后再采-300m中段。見下圖由上而下開采順序示意圖13由下而上開采順序示意圖1.6 采礦方法及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M采礦方法：分段

6、鑿巖階段空場嗣后充填采礦法。采場參數(shù)：高100 m，長為礦體水平厚度，一般在4050 m，寬20 m；鑿巖分段高25米；采場的平均礦量約達(dá)到35萬噸。141.6 采礦方法及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖1.7 采場采切工程的布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M采切工程布置：采場在平面上按照20m寬連續(xù)布置，不區(qū)分礦房礦柱。該充填采礦法采用兩步驟回采：一步開采時(shí)，礦房兩側(cè)的礦體二步開采時(shí)，礦房兩側(cè)的充填體礦柱，礦柱。161.7 采場采切工程的布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)礦邯邢礦業(yè)

7、etals Hanxing Mining Co.,M工程布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：從采場的結(jié)構(gòu)看，在每一水平的分段的鑿巖巷的布置，極像一個(gè)分層的無底柱崩落法的進(jìn)路。在垂直剖面上看，上下布置，而非交錯(cuò)布置。這使得采場上水平的鑿巖巷形成后，并不需要采場的工程全部施工完，即可在上部鑿巖巷中開始鑿巖、形成出礦能力，這種結(jié)構(gòu)非常有利于新建礦山生產(chǎn)能力的快速形成，生產(chǎn)組織非常靈活。171.7 采場采切工程的布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法一步采工程結(jié)構(gòu)圖1.8 采場鑿巖礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,及出礦M鑿巖及

8、出礦示意圖回采作業(yè)時(shí)，首先在采場端部拉切割槽，切割拉開以后，實(shí)施采場正排分次 ，每次35排， 后松動(dòng)出礦，為下次 創(chuàng)造補(bǔ)償空間，采場的掘進(jìn)及各分層 落礦，由上至下進(jìn)行，較下一個(gè)分層的 作業(yè)要滯后上一個(gè)分層5m以上的距離，在最下一個(gè)分層切割拉開以后，開始在采場底部出礦斜巷中實(shí)施集中出礦。1.8 采場鑿巖礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,及出礦M主要工序設(shè)備配備：掘進(jìn)鑿巖采用瑞典公司的Boomer281型回采鑿巖鑿巖臺車進(jìn)行巷道采用瑞典裝藥as的Simba1354鑿巖臺車深孔鑿巖采用芬蘭normet公司Charmec Mc605 DA Long end型裝藥臺車裝藥出礦采

9、用Sandvek公司Toro1400E電運(yùn)鏟運(yùn)機(jī)（斗容6 m3）大量集中出礦采用為保證技術(shù)的ACY-3L-Y型 3m3鏟運(yùn)機(jī)安全作業(yè)對采場百米空場底部殘留的礦石做再回收出礦20目 錄礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M1礦山基本情況介紹2內(nèi)鐵礦規(guī)模最大的充填系統(tǒng)3特大型充填開采礦山的展望21國2.1 充填系統(tǒng)規(guī)模礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M設(shè)計(jì)規(guī)模礦石生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到750萬t/a，年工作天數(shù)330天時(shí)，每年充填體積量達(dá)到224萬m3，日平均充填體積量6768 m3。實(shí)際規(guī)模2013年、2014年分別充填110萬m3、112萬m322該充

10、填系統(tǒng)是目前國內(nèi)建成在產(chǎn)的規(guī)模最大的充填系統(tǒng)。2.2 大規(guī)模充填系統(tǒng)的構(gòu)建礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M充填站布置在礦體方向，間隔布置（1#、2#、3#）3座獨(dú)立的充填站，分散布置充填站，可有減少輸送管線的長度，更容易滿足自流輸送充填倍線的需要。充填倍線1#充填站覆蓋北部區(qū)域的充填，最大倍線為6.7；2#充填站覆蓋中部區(qū)域的充填，最大倍線為6.4；3#充填站覆蓋南部區(qū)域的充填，最大倍線為4.6。232.2 大規(guī)模充填系統(tǒng)的構(gòu)建礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M1# / 2# / 3# 充填站平面分布圖2.3 充填站的主體結(jié)構(gòu)礦邯邢礦業(yè)

11、etals Hanxing Mining Co.,M充填站結(jié)構(gòu)：每座充填站有4個(gè)圓形立式沙倉，兩個(gè)沙倉組成一個(gè)充填系列，形成獨(dú)立的兩個(gè)系列。沙倉倉體直徑15m，高度10m，沙倉錐底角度30,一次最大連續(xù)充填量2000 m3，單系列充填能力180 m3/h。四個(gè)砂倉交替進(jìn)砂和充填，以充分發(fā)揮系統(tǒng)生產(chǎn)能力。252.3 充填站的主體結(jié)構(gòu)礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M2號 / 3號充填站的主體外部主體結(jié)構(gòu)2.4 充填料漿的礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M該充填系統(tǒng)采用高濃度全尾砂結(jié)構(gòu)流膠結(jié)充填、立式砂倉儲料，壓氣造漿，自流輸送工藝，膠凝材料

12、為水泥或膠固粉。充填料漿為全尾砂料漿，設(shè)計(jì)濃度7072%，為似膏體形態(tài)經(jīng)過初期生產(chǎn)的69%、70%、71%，目前實(shí)際濃度已經(jīng)達(dá)到72 %料漿流程見下圖：272.4 充填料漿的礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M料漿流程圖28 2.5 充填固結(jié)材料的實(shí)驗(yàn)及選擇礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M水泥生產(chǎn)初期，膠結(jié)材料選用市場上各種水泥，當(dāng)抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，對應(yīng)的灰砂比約為1:6 1:4，每年約需水泥36萬噸，充填成本給企業(yè)帶來了巨大的壓力。膠骨粉為降低成本，選擇新型的膠骨粉與水泥做了大量的對比實(shí)驗(yàn)，使用水泥灰砂比為1:4時(shí)，養(yǎng)護(hù)28天時(shí)獲

13、得3.51 MPa強(qiáng)度；使用膠骨粉灰砂比為1:10， 養(yǎng)護(hù)28天后可獲得3.65 MPa強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)證明膠骨粉比水泥具有更好的固結(jié)性能。對比雖然膠骨粉價(jià)格略高，但用量大幅減少至原來的40%,使得充填成本顯著降低，初步測算每立方充填體降低成本20。29 2.5 充填固結(jié)材料的實(shí)驗(yàn)及選擇礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M同等強(qiáng)度時(shí)水泥和膠骨粉的灰砂比對比表30膠結(jié)材料灰砂比（1：X）充填濃度(%)實(shí)測平均抗壓強(qiáng)度（MPa）設(shè)計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)際3天7天28天膠骨粉1:101:10.0772.0071.710.881.833.65水泥1:41:4.0672.0071.991.14

14、1.973.51 2.6 采場的充填作業(yè)及兩步驟開采 礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M采場礦石出礦完畢后，首先對出礦進(jìn)路、各分層鑿巖巷用封堵墻封堵，便可以開始充填。地表至井下垂直下料管直徑180mm，井下水平充填直徑140mm，充填工程布置在采場頂部或下盤一側(cè)，對采場進(jìn)行多點(diǎn)下料充填，保證充填料充分接頂，由于采用全尾沙結(jié)構(gòu)流充填，料漿近似膏體，充填到采場的料槳離析的水并不太多，無需傳統(tǒng)的脫水井，在采場內(nèi)敷設(shè)條適當(dāng)直徑的脫水管，將水排出即可。31 2.6 采場的充填作業(yè)及兩步驟開采 礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M一步驟開采礦房的開采及

15、充填一步驟開采礦房按照隔一采一步驟開采礦石開采完畢后，馬上對一步驟開采礦房進(jìn)行充填。二步驟開采礦房的開采及充填相鄰的兩個(gè)一步采采場的充填體需要養(yǎng)護(hù)6個(gè)月，充填體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始對其間的礦體進(jìn)行二步開采礦石開采完畢后，馬上對二步驟開采礦房進(jìn)行充填。32礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M 采場不同高度充填體所需強(qiáng)度分布結(jié)構(gòu)二步采充填體強(qiáng)度分布一步采充填體強(qiáng)度分布332.7 采場充填體的強(qiáng)度分布礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M一步采的充填體強(qiáng)度要求較高，充填體強(qiáng)度分布在2 3MPa保證充填體不垮塌不片幫，以滿足二步采時(shí)開采的需要；二步采礦

16、塊充填體強(qiáng)度要求較較低，強(qiáng)度分布在0.8 3MPa之間充填體頂部強(qiáng)度都有較高的強(qiáng)度，以保證頂部向上開采時(shí)底部有一個(gè)高強(qiáng)度的支撐；充填體底部強(qiáng)度都有較高的強(qiáng)度，以保證下部礦體向上開采時(shí)頂部有一個(gè)高強(qiáng)度不易造成冒落。充填料按照不同部位灰砂比可采用1:10至1:16，不同的部位強(qiáng)度達(dá)到0.83MPa指標(biāo)。尾砂膠結(jié)充填料的平均灰砂比為11.5，平均強(qiáng)度約2MPa。342.7 采場充填體的強(qiáng)度分布礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M現(xiàn)場還做了不同灰砂比（膠骨粉）對應(yīng)的強(qiáng)度值實(shí)驗(yàn):不同灰砂比（膠骨粉）對應(yīng)的強(qiáng)度值膠結(jié)材料灰砂比（1：X）充填濃度(%)實(shí)測平均抗壓強(qiáng)度（MPa）設(shè)計(jì)

17、實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)際3天7天28天膠骨粉10.0010.0772.0071.710.881.833.6510.5010.5272.0071.810.841.833.1711.0011.0372.0071.840.661.522.6911.5011.5272.0071.830.491.362.2512.0012.0472.0071.850.410.911.7715.0015.0272.0071.840.240.651.4716.0016.1072.0071.850.200.611.362.7 采場充填體的強(qiáng)度分布礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M掘進(jìn)巖石充填在二步采空區(qū)的充填

18、過程中，同時(shí)將部分掘進(jìn)產(chǎn)生的巖石隨著充填料漿直接充入采場，形成全尾砂與巖石的混合充填體，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以滿足強(qiáng)度的要求，這樣既減少了巖石排放成本，又降低了充填成本。362.8 充填開采的效果礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M最大技術(shù)難題：一個(gè)礦房開采完畢后，兩側(cè)礦柱垂直高度100m，平均長度達(dá)50m，側(cè)向面積將達(dá)到5000m2。礦柱承受著自重、頂板上下盤圍巖的壓力及采場開采后形成的應(yīng)力、采場的沖擊力等復(fù)雜多重作用，尤其是二步采時(shí)，礦房兩側(cè)由充填體礦柱， 100m高的充填體礦柱的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，能否經(jīng)受采場落礦的沖擊振動(dòng)，能否不片幫冒落，直接關(guān)系著二步開采能否順利進(jìn)行，是該采礦方法的最大技術(shù)難題。372.8 充填開采的效果礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M開采效果：一步采已順利完成了30余個(gè)采場的一步開采，一步采后的礦柱及頂板的穩(wěn)定性都獲得了實(shí)際驗(yàn)證，沒有發(fā)生垮塌和冒落，印證了大結(jié)構(gòu)參數(shù)的可靠性。382.8 充填開采的效果礦邯邢礦業(yè)etals Hanxing Mining Co.,M二步采前的強(qiáng)度確認(rèn)二步采采場開采前，需要對兩側(cè)的充填體取鉆芯進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證，通常采場的充填體鉆芯強(qiáng)度都要高于試塊的強(qiáng)度，強(qiáng)度指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)指