毕业设计充填系统

1、第八章 充填系统8.1 矿山充填能力8.1.1 充填能力计算矿山生产能力为100万t/年，根据毕业设计任务书中岩石容重为2.8t/m3。矿山年平均充填能力按下式计算： （61）式中 Qn矿山年平均充填能力，m3/a； Qk矿山充填法年产量，t/a； 矿石体重，t/m3，取2.8 t/m3；Z采充比，即每生产1m3矿石应回填入采空区的充填料体积之比，m3/m3 ，一般情况下，Z=0.850.98，为使充填设施留有余地设计中一般取Z=1.0。带入数据可得Qn=35.71×104m3/a。8.1.2 日需充填量矿山日平均充填量是指矿山在年充填时间内，根据年充填量和年工作天数，工作天数设计为

2、330d，可知日需充填量为 （62）式中 Q0为日需充填量，m3； Qn为年平均充填量，m3； d年工作天数,取330天； 带入数据可得=1082 m3/d。8.1.3 充填材料日需供应量 充填材料日需供应量指充填材料来源地（采石场、采砂场、破碎筛分站或尾砂分级站）供应给充填设施的每日平均量。根据采矿设计手册，有公式： （63）式中 K1充填材料的原体积和初次沉缩后的体积之比，K1=1.05 1.15，一般情况下干式、胶结充填取小值，水砂充填取大值，在此取K1=1.1； K2充填料的流失系数，水砂充填K2=1.05，胶结充填K2=1.02 1.05，在此取1.03；带入相关数据可得：Q1=1.

3、1×1.03×1082=1226m3/d8.1.4 充填材料年需供应量根据年充填量和工作天数可知三山岛金矿的年需供应材料为：Q总=Q1×330=1226×330=40.46×104m³/a8.1.5 设计充填能力计算可得三山岛金矿的日需充填体积为1082m3，由于实际采矿于充填工作的不平衡性，充填系统充填能力应按下式计算： Qc =KQ0 （64）式中 Qc充填系统设计充填能力，m3 /d； K充填作业的不均匀系数，取K=2；带入数据得：Qc =1082×2=2164 m3 /d按每天纯充填时间按12h记，则三山岛金矿每小时

4、的充填能力应达到180.3 m3 /d。8.1.6 充填料耗量综合上述试验结果，并考虑不同充填目的对充填体强度的要求和成本因素，推荐充填材料配比为：矿房底部6m及顶部1m采用灰砂比1:4的胶结充填；一步采矿房中部采用灰砂比1:8的胶结充填；二步采矿房中部采用尾砂充填。尾砂充填材料消耗量表61所示：表61 充填料浆单耗（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：质量浓度63%条件下，1:4、1: 6、1:8、1:10配比料浆体重分

5、别为1.78 t/m、1.81 t/m3、1.93 t/m3和2.03 t/m3。充填料小时用量如表62所示。62充填料小时用量表充填物料水泥：尾砂1：41：61：81：10充填料浆（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尾砂干料（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 三山岛金矿充填系充填料小时用量如表63

6、所示。63 充填料日用量表充填物料水泥：尾砂合计t/d1：41：61：81：10充填料浆(m3/d，t/d)282.4573.1282.4552.3282. 529.6282.4513.82168.8水泥材料(m3/d，t/d)55.56 72.237.7 48.927.5 35.822.08 30.721905尾砂干料(m3/d，t/d)98.4 288.8101.2 294.298.2 286.195.6 275.31144.4水(m3/h，t/h)212212201.5201.5189.1189.1185.6185.6788.28.2充填制备方案8.2.1充填站选址根据矿山实际条件，充填

7、站选在主井附近。充填系统图见图61。8.2.2充填料浆的制备工艺相对于压滤+强制活化搅拌工艺，立式砂仓+搅拌桶工艺虽然制浆效果稍差，但流程简单，设备投资省，运行管理成本低，可靠性较好，因此设计采用立式砂仓+搅拌桶工艺方案,见图6-2。1.充填料浆的制备与输送选厂尾矿输送系统将重量浓度4550%的尾砂送至充填制备站的立式砂仓，尾砂在砂仓中进一步沉降压缩。进行尾砂胶结充填时，经高压气、水造浆后重量浓度达到60%的尾矿浆自流入搅拌桶，水泥仓中的散装水泥经螺旋输送机送到搅拌桶中，按一定比例与尾砂浆充分搅拌均匀，形成重量浓度63%左右的充填料浆，然后通过充填管道自流输送至充填作业面，充填工艺流程如图6-

8、2所示，全尾砂充填时，造浆后的尾砂进入搅拌桶搅拌，重量浓度达到63%左右，再经充填管道自流输送至充填作业面。2主要工程设施（1）砂仓由以上计算可知，三山岛金矿的日需充填量为1082m3，设立圆形立式沙仓2个，单个容积为1600m3，总容积约为日平均充填量的3倍。砂仓底部设有造浆系统，高压水、气通过底部环管上的喷嘴使沉淀的尾砂松动、流态化，出矿管道上设有浓度、流量监测仪表。砂仓溢流水自流进入选厂生产循环水系统。（2）水泥给料系统充填用水泥为散装水泥，由气卸散装水泥罐式汽车运至充填站。通过散装水泥罐车的自带风力系统，将水泥送入水泥仓。水泥仓为圆形立式，共2座，仓体图6-2 立式砂仓+搅拌桶充填工艺

9、方案5m，高度15m，单个容积为1000m3，总容积满足5天的日平均水泥用量。仓底为锥体，设有插板式闸门、螺旋输送机、电子秤等。为了防止水泥在仓内集块或挂壁，于仓体内壁装有一圈风力松动喷嘴，卸料口上侧壁安装仓壁振打器。（3）搅拌系统2600×3000mm型搅拌桶共2个，设置在制备站的1层，按充填工作要求将一定配比的水泥和尾砂浆充分搅拌均匀，单台功率75kw。（4）充填管道充填竖管共2条，通过充填钻孔敷设到井下，将充填料浆输送至充填作业面。充填固定管采用170mm×10mm高锰钢橡耐磨复合管，井下移动管采用DN100焊接钢管或高密度聚乙烯管道。管道上装有压力仪表，监测数据信号

10、传送到地面充填站控制室。（5）事故沉砂池设1座事故沉砂池，供事故时砂仓放矿。规格为：40×20×3m3。（6）造浆泵房设在1号砂仓底层，内设造浆泵2台，1用1备，性能参数：Q=150200220 m3/h，H=117110103m，N=90kW。（7）冲洗水仓设在1号砂仓底层，用于充填结束前充填管道的冲洗。水仓规格：4000×2500。（8）空压机室设在2号砂仓底层，用于充填过程中提供造浆压缩空气。内设空压机2台，1用1备，性能参数：Q=79 m3/min， N=55kW；储气罐1台，1000mm。3主要设备选型（1）星形给料机根据充填能力要求，水泥小时耗量为5

11、m3。据此，采用HXF400可调速星形给料机，叶轮直径400mm，联轴器传动，叶轮转速30.9r/min时，小时供料能力可达45m3/h，满足水泥最大输送能力要求。生产厂家：启东绿岛冶金石化机械有限公司。（2）螺旋输送机水泥由螺旋输送机输送至搅拌桶，型号GX400，螺旋直径400mm，长度根据水泥仓与搅拌桶的距离确定，输送能力66.1t/h，满足水泥最大输送能力（51.16t/h）要求。生产厂家：江苏三上机械制造有限公司。（3）搅拌桶根据充填能力（200m3/h）和搅拌时间要求，搅拌系统可以采用两种形式： 双2.0m×h2.0m搅拌桶并列制浆，经过混浆漏斗后，由一套管路系统进行输送，

12、简称“双搅拌桶方案”；一台大型搅拌桶制浆，单管路系统输送，简称“单搅拌桶方案”。双搅拌桶方案由于采用两台充填矿山广泛采用的2.0m×2.0m搅拌桶，每台搅拌桶搅拌能力100 m3/h，料浆在搅拌桶内停留3.35min，满足搅拌时间要求，搅拌系统成熟、可靠。该方案的缺点是需要两套搅拌系统，水泥、尾砂、水的供料系统和充填参数控制系统比较复杂，而且增加了混浆工序，需要较大的工业场地和较高的管理水平，故推荐使用单搅拌桶方案。单搅拌桶方案如果仍按照3.35min搅拌时间、200 m3/h（3.33 m3/min）制浆能力要求，单搅拌桶有效容积必须达到：3.33 m3/min×3.35

13、min=11.2 m3。据此可以设计搅拌桶规格2.6m×2.6m，按液面高度2.3m计算，其有效容积可达12.2 m3，满足要求。为了进一步延长搅拌时间，提高搅拌质量，推荐采用2.6m×3.0m搅拌桶，按液面高度2.6m计算，其有效容积可达13.8 m3，料浆在搅拌桶内的停留时间为4.14min。搅拌桶关键技术指标为：搅拌器结构采用双层折叶式（=45°）开启涡轮结构，叶片材料钼铬合金，叶片直径850mm，叶片厚度10mm，叶片数6×2，上层叶轮高度200mm，下层叶轮高度170mm，上、下层叶轮距搅拌桶桶底高度分别为1600mm和600mm；搅拌轴采用4

14、5号钢材料，直径80mm；电机型号为Y3115-6，功率75kw；搅拌转速，240rpm；搅拌桶上部应设立捕尘设施。8.3 井下管道输送系统方案地表充填制备站制成的符合要求的水泥、全尾砂浆体沿充填钻孔进入井下充填管道。充填钻孔均直接施工至-70m水平，掘进巷道至充填钻孔处与井下主充填管道连接，充填料浆沿各中段顶沿水平巷道至采场充填天井。再由服务井下达到底部各个中段。井下管道安装与布设时，应注意以下问题：（1）为减少充填引流水和洗管水的用量，减轻井下充填料浆排水压力，同时提供堵管时的处理措施，在钻孔与水平管道连接处添置三通管，引入压风和高压水；（2）保证合理的充填倍线。如果倍线过小，出口浆体压力过大、管道磨损严重，采场充填难度加大；反之，如果倍线过大，则工作流速降低，固体颗粒容易沉淀，造成管道堵塞；（3）在正常情况下，水平巷道中，管路布设应有一定的下向坡度，不允许出现反向输送和充填；（4）尽量减少弯道、接头，因为在这些部位，流速容易放缓，