金屬礦山集中強(qiáng)化充填開采技術(shù)與示范

#金屬礦山集中強(qiáng)化充填開采技術(shù)與示范提名單位：中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)提名獎(jiǎng)種：國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)提名單位意見：該項(xiàng)目創(chuàng)新發(fā)明了大結(jié)構(gòu)全尾砂充填采礦方法，開發(fā)了超厚第四系流沙層大斷面斜坡道成巷技術(shù)、中深孔大量落礦多維度控制爆破技術(shù)、大體積量采場(chǎng)充填工藝，實(shí)現(xiàn)了集中強(qiáng)化采礦和規(guī)?；a(chǎn)；研發(fā)了200m3/h大流量全尾砂充填工藝，穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)流充填料漿自流輸送技術(shù)，研制了2000m大容量立式砂倉(cāng)及耐磨造漿噴嘴，大能力水泥給料計(jì)量、攪拌制備及自動(dòng)控制系統(tǒng)，保障了大流量全尾砂充填料漿的連續(xù)穩(wěn)定制備和自流輸送；研究揭示了新型充填膠凝材料的水化機(jī)理，開發(fā)了低耗鐵碴新型膠凝材料，實(shí)現(xiàn)了大流量全尾砂結(jié)構(gòu)流低成本安全高效充填；項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)代化大型無軌采掘裝備，無人值守的提升、通風(fēng)、排水系統(tǒng)，智能化的調(diào)度及管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)集成應(yīng)用，充分發(fā)揮大型化的裝備和智能化管控系統(tǒng)運(yùn)行效率，建成了國(guó)內(nèi)外第一座750萬t/a全尾砂膠結(jié)充填地下金屬礦山。項(xiàng)目整體技術(shù)居國(guó)際領(lǐng)先水平。獲授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)，實(shí)用新型專利10項(xiàng)，發(fā)表科技論文30多篇。項(xiàng)目技術(shù)成果已成功應(yīng)用于安徽開發(fā)礦業(yè)公司、內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)公司、中航蕪湖和成礦業(yè)公司、五礦鞍山陳臺(tái)溝礦業(yè)公司等金屬礦山，取得了安全高效和經(jīng)濟(jì)型開采的良好應(yīng)用效果，促進(jìn)了我國(guó)金屬采礦工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。鑒于該項(xiàng)目創(chuàng)新性突出，應(yīng)用效果顯著，極大提升了我國(guó)礦山企業(yè)大型化規(guī)?；l(fā)展的技術(shù)水平，解決了地表大面積塌陷和大型尾礦庫(kù)選址與安全運(yùn)行難題，對(duì)照國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)授獎(jiǎng)條件，提名該項(xiàng)目為2019年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。項(xiàng)目簡(jiǎn)介充填采礦法是最具發(fā)展前景的綠色開采技術(shù)，但現(xiàn)有充填采礦法在其規(guī)?；?、低成本及解決地表大面積塌陷技術(shù)方面受到嚴(yán)重制約。為了突破充填采礦的技術(shù)瓶頸解決這一重大問題，十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃以“特大型地下礦山規(guī)模化開采關(guān)鍵技術(shù)”為題立項(xiàng)開展了攻關(guān)研究。取得了如下主要成果：主要科技創(chuàng)新（1）創(chuàng)新開發(fā)了大結(jié)構(gòu)高效全尾砂充填采礦技術(shù)， 發(fā)明了大結(jié)構(gòu)全尾砂充填采礦方法，開發(fā)了超厚第四系流沙層大斷面斜坡道成巷技術(shù)、中深孔大量落礦多維度控制爆破技術(shù)、大體積量采場(chǎng)充填工藝，實(shí)現(xiàn)了集中強(qiáng)化采礦和規(guī)?；a(chǎn)。（2）研發(fā)了200m3/h大流量全尾砂充填工藝，穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)流充填料漿自流輸送技術(shù)，研制了2000m3大容量立式砂倉(cāng)及耐磨造漿噴嘴，大能力水泥給料計(jì)量、攪拌制備及自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大流量全尾砂充填料漿的連續(xù)穩(wěn)定制備和自流輸送。（3）研究揭示了新型充填膠凝材料的水化機(jī)理，開發(fā)了低耗鐵碴新型膠凝材料，建成了 40萬t/a膠凝材料生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了大流量全尾砂結(jié)構(gòu)流低成本高效充填。（4）項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)代化大型無軌采掘裝備，無人值守的提升、通風(fēng)、排水系統(tǒng)，智能化的調(diào)度及管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)集成應(yīng)用，充分發(fā)揮大型化的裝備和智能化管控系統(tǒng)運(yùn)行效率，建成了國(guó)內(nèi)外第一座750萬t/a全尾砂膠結(jié)充填地下礦山知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況項(xiàng)目授權(quán)“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”等5項(xiàng)發(fā)明專利，“一種充填料漿輸送裝置”等10項(xiàng)實(shí)用新型專利，公開發(fā)表“特大型地下充填采礦示范礦山的建設(shè)”等科技論文30余篇。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大結(jié)構(gòu)高效全尾砂充填采礦技術(shù)，采場(chǎng)生產(chǎn)能力2038t/d，礦石回收率91.11%，礦石貧化率8.84%，采場(chǎng)一次崩礦量2.4-3.6萬t，二步驟采場(chǎng)充填體混入率＜1.5%、大塊率＜3%，爆破振動(dòng)速度0.3-0.6cm/s，實(shí)現(xiàn)大結(jié)構(gòu)采場(chǎng)安全、可靠、綠色環(huán)保及高效爆破作業(yè)。大流量充填系統(tǒng)制備輸送能力達(dá)200m3/h，單套充填系統(tǒng)一次連續(xù)充填量達(dá) 2000m3；充填料漿濃度70～72%，濃度波動(dòng)小于3%，充填料漿泌水率＜5%；充填料漿結(jié)實(shí)率＞95%；一步采灰砂比1:12，二步灰砂比1:18，充填成本18元/t，Ⅱ步驟采場(chǎng)揭露充填體暴露面積6000-8000m2，Ⅱ步驟回采及出礦過程中穩(wěn)定性良好，未發(fā)生充填體片幫垮落現(xiàn)象，由充填體引起的貧化1.26~3%。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。推廣應(yīng)用與效益項(xiàng)目技術(shù)成果已成功應(yīng)用于安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司、內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)公司、中航蕪湖和成礦業(yè)公司、五礦鞍山陳臺(tái)溝礦業(yè)公司等金屬礦山，取得了安全高效和經(jīng)濟(jì)型開采的良好應(yīng)用效果，促進(jìn)了我國(guó)金屬采礦工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。技術(shù)成果具有廣泛應(yīng)用前景，有力推動(dòng)了充填采礦技術(shù)進(jìn)步和采礦工業(yè)發(fā)展。客觀評(píng)價(jià)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)“特大型地下礦山規(guī)?；涮畈傻V技術(shù)研究及應(yīng)用”組織的科技成果評(píng)價(jià)綜合評(píng)分：96.5分；綜合評(píng)價(jià)結(jié)論：項(xiàng)目整體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)“200m3/h大流量充填系統(tǒng)及生產(chǎn)應(yīng)用研究”組織的科技成果評(píng)價(jià)綜合評(píng)分：92.2分；綜合評(píng)價(jià)結(jié)論：項(xiàng)目整體技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平。安徽省科學(xué)技術(shù)廳對(duì)“超厚第四系流沙層大斷面斜坡道成巷技術(shù)”成果鑒定：項(xiàng)目整體技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平。十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題驗(yàn)收專家組意見：課題研究開發(fā)了大結(jié)構(gòu)高效充填采礦法、大規(guī)模中深孔多維度精細(xì)爆破技術(shù)，揭示了大結(jié)構(gòu)采場(chǎng)地壓規(guī)律及充填體的作用機(jī)理，形成了全尾砂膠結(jié)充填規(guī)模化開采技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集中強(qiáng)化采礦和規(guī)模化生產(chǎn)。研發(fā)了200m3/h大流量全尾砂充填系統(tǒng)及工藝，建造了2000m3大容量立式砂倉(cāng)，研制了耐磨造漿噴嘴、大能力水泥給料計(jì)量、攪拌制備及自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了200m3/h高濃度全尾砂漿的穩(wěn)定高質(zhì)量充填。建成了國(guó)際上首座750萬t/a全尾砂膠結(jié)充填地下礦山，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益顯著。專家組一致同意通過課題驗(yàn)收。特大型地下礦山規(guī)?；_采關(guān)鍵技術(shù)， 2018年中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。應(yīng)用情況項(xiàng)目整體技術(shù)成果已在安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司、中航蕪湖和成礦業(yè)公司、內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)公司等礦山推廣應(yīng)用。安徽開發(fā)礦業(yè)公司自2015年開始推廣應(yīng)用，2016-2018年共采出礦石2326.4萬t，共實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)5.12億元。內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)公司自2015年開始推廣應(yīng)用，至2017年底，共累計(jì)采出礦石233萬t，新增利潤(rùn)1.43億元。技術(shù)成果有效促進(jìn)了我國(guó)金屬采礦工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。技術(shù)成果主要應(yīng)用單位情況見下表。

應(yīng)用單位名稱應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用起止時(shí)間應(yīng)用情況安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司整體技術(shù)2015年～至今近三年，采出礦石量2326.4萬t，新增利潤(rùn)5.12億元。內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)有限責(zé)任公司整體技術(shù)2015年～至今截止2017年底，累計(jì)采出礦石233萬t，新增銷售額5.17億元，新增利潤(rùn)1.43億元。中航蕪湖和成礦業(yè)有限公司整體技術(shù)2018年截止2018年底，共計(jì)采出礦石20.22萬噸，生產(chǎn)鐵精礦萬9.09萬t，形成銷售收入5318萬元。主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等目錄知識(shí)產(chǎn)權(quán)類別知識(shí)產(chǎn)權(quán)具體名稱國(guó)家（地區(qū)）授權(quán)號(hào)授權(quán)日期證書編號(hào)權(quán)利人發(fā)明人發(fā)明專利有效狀態(tài)發(fā)明專利一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法中國(guó)ZL20150339681.92017.3.1240366長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司五礦邯邢礦魏書祥宋嘉棟周愛民陳超林衛(wèi)星李愛國(guó)詹有效業(yè)有限公司進(jìn)張立新等發(fā)明專利一種可模擬不同料ZL20152015.5.112227906長(zhǎng)沙礦山研究位的壓氣造漿測(cè)試裝置中國(guó)10235575.6院有限責(zé)任公司鄧代強(qiáng)姚中亮有效發(fā)明專利一種提高微細(xì)粒尾ZL20152018.9.253086224長(zhǎng)沙礦山研究歐任澤林衛(wèi)星砂充填體滲透速度中國(guó)108256院有限責(zé)任公宋興有效與強(qiáng)度的方法70.1司宋嘉棟周禮發(fā)明一種充填濾水管中國(guó)ZL201412014.61792長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公鄧代強(qiáng)姚中亮有效專利0265579.4.16988司發(fā)明專利深孔爆破法中國(guó)ZL201310078109.22014.7.91440352長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司周愛民宋嘉棟林衛(wèi)星歐任澤有效實(shí)用新型一種充填料漿輸送裝置中國(guó)ZL20520564635.42015.7.304726349長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司鄧代強(qiáng)姚中亮李健賴偉江科有效ZL2016實(shí)用一種可循環(huán)利用的中國(guó)22017.46061安徽開發(fā)礦業(yè)于振建李愛國(guó)有效新型鋼結(jié)構(gòu)充填擋墻1034030.5.12216有限公司張立新羅文沖等實(shí)用新型充填料漿制備設(shè)備及充填系統(tǒng)中國(guó)ZL201820497042018.4.98037219長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公康瑞海彭亮王旭等有效4.3司實(shí)用尾砂漿脫水裝置中國(guó)ZL201822018.48146長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公康瑞海彭亮王有效新型0497042.4.9334司旭等ZL2018長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司實(shí)用新型尾砂砂倉(cāng)中國(guó)20312613.22018.3.77875716康瑞海王旭彭亮等有效

主要完成人情況表排名姓名行政職務(wù)技術(shù)職稱工作單位/完成單位對(duì)本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)1魏書祥董事長(zhǎng)教授級(jí)高工五礦礦業(yè)控股有限公司/五礦礦業(yè)控股有限公司項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人，主持項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、歸納、總結(jié)、檢索、鑒定的全過程。在項(xiàng)目研究、實(shí)施的過程中，制定方案、組織工作并進(jìn)行指導(dǎo)。對(duì)項(xiàng)目的整體科技創(chuàng)新均做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是項(xiàng)目“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”發(fā)明專利的主要發(fā)明人。2周愛民教授級(jí)高工長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司/長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司項(xiàng)目技術(shù)總負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、歸納、總結(jié)、檢索、鑒定的全過程。在項(xiàng)目研究、實(shí)施的過程中，制定方案、組織工作并進(jìn)行指導(dǎo)。對(duì)項(xiàng)目的整體科技創(chuàng)新均做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是項(xiàng)目“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”、“深孔爆破法”等發(fā)明專利的發(fā)明人之一。3陳超副總工程師教授級(jí)高工五礦礦業(yè)控股有限公司/五礦礦業(yè)控股有限公司項(xiàng)目主要技術(shù)負(fù)責(zé)人之一，負(fù)責(zé)項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、歸納、總結(jié)、檢索、鑒定的全過程。在項(xiàng)目研究、實(shí)施的過程中，制定方案、組織工作并進(jìn)行指導(dǎo)。對(duì)項(xiàng)目的整體科技創(chuàng)新均做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是項(xiàng)目“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”發(fā)明專利的發(fā)明人之一。4林衛(wèi)星副主任高級(jí)工程師長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司/長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司項(xiàng)目主要參加人員，參與了項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、總結(jié)、檢索、驗(yàn)收的全過程。對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新一、二、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是發(fā)明專利“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”、“深孔爆破法”的發(fā)明人之一。5張立新副部長(zhǎng)高級(jí)工程師五礦礦業(yè)控股有限公司/五礦礦業(yè)控股有限公司項(xiàng)目主要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人之一，參與了項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、歸納、總結(jié)、檢索、鑒定的全過程。對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新一、二、三、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是項(xiàng)目“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”發(fā)明專利的發(fā)明人之一。6宋嘉棟無教授級(jí)高工長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司/長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司項(xiàng)目主要參加人員，參與了項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、總結(jié)、檢索、驗(yàn)收的全過程。對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新一、二、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是發(fā)明專利“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”、“深孔爆破法”的發(fā)明人之一。7魏建現(xiàn)總經(jīng)理教授級(jí)高工五礦礦業(yè)控股有限公司/五礦礦業(yè)控股有限公司項(xiàng)目主要參加人員，參與了項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、總結(jié)、檢索、驗(yàn)收的全過程。對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新一、二、三、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。8姚中亮無教授級(jí)高工長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司/長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司項(xiàng)目主要參加人員，參與了項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、總結(jié)、檢索、驗(yàn)收的全過程。項(xiàng)目充填技術(shù)方面負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)大流量充填系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新二、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。是發(fā)明專利“一種可模擬不同料位的壓氣造漿測(cè)試裝置”、“一種充填濾水管”的發(fā)明人之一。發(fā)表“大流量全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)”等科技論文。9李愛國(guó)部長(zhǎng)教授級(jí)高工五礦礦業(yè)控股有限公司/五礦礦業(yè)控股有限公司項(xiàng)目主要參加人員，參與了項(xiàng)目方案討論、試驗(yàn)、總結(jié)、驗(yàn)收的過程。“一種大結(jié)構(gòu)分鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法”發(fā)明專利的發(fā)明人之一。對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新一、二、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。10康瑞海副主任高級(jí)工程師長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司/長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司項(xiàng)目主要參加人員，參與了項(xiàng)目自立項(xiàng)、方案討論、試驗(yàn)、總結(jié)、檢索、驗(yàn)收的全過程。負(fù)責(zé)充填材料試驗(yàn)、系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，技術(shù)優(yōu)化改造，對(duì)項(xiàng)目的科技創(chuàng)新二、四做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻(xiàn)五礦礦業(yè)控股有限公司：組織完成項(xiàng)目的立項(xiàng)論證，主持制定項(xiàng)目試驗(yàn)研究實(shí)施方案和項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施與示范。參與項(xiàng)目的立項(xiàng)論證和試驗(yàn)研究，參與制定項(xiàng)目技術(shù)路線、試驗(yàn)研究實(shí)施方案和項(xiàng)目整體技術(shù)方案。參與研發(fā)了大結(jié)構(gòu)高效全尾砂充填采礦技術(shù)、200m3/h大流量全尾砂穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)流充填技術(shù)、低耗鐵碴膠凝材料、大型高效采礦裝備與智能化技術(shù)集成應(yīng)用等。負(fù)責(zé)完成了大結(jié)構(gòu)高效全尾砂充填采礦的工業(yè)試驗(yàn)和750萬t/a全尾砂地下礦山建設(shè)與示范；負(fù)責(zé)技術(shù)成果在安徽開發(fā)