毕业设计 第七章 矿山排水系统

1、第七章矿山排水系统7.1矿山设计原始资料井型、矿井年产量、井口地面标高竖井选择在附近三山岛矿区，井筒净直径（p5m，井深348.5m。采用浇注素混凝土支护。井颈采用钢筋混凝土支护。辅助斜坡道，断面取为4.8mX3.5m2,坡度为13%。经过破碎地段时采用喷锚支护。主斜坡道采用折返式，净断面尺寸为：直线段5.1mX4.1m2，弯道段5.6mX4.1m2。根据35t电动卡车的性能和运输矿石的特点，斜坡道主干线坡度为14%；弯道段、缓坡段及分段平巷联接处坡度为5%；全线长度内的平均坡度约为10%。斜坡道转弯半径为20m，变坡段竖曲线半径为25m。矿山年产量为100万t,每天需采出3030t矿石。每个

2、工班需采出矿石约1010t。同时开采的中段数、涌水量及排水去向矿山正常情况下有两个中段、四个盘区同时开采，采矿方法为点柱式分层充填采矿法。三山岛金矿是水文地质条件中等复杂的矿床，构造裂隙出水。矿区三面临海，矿体全部赋存在海平面以下，海水沿多条导水裂隙进入矿坑，是矿坑水的主要补给源。海水对矿坑的补给是越流补给，数量有限。矿区顶部虽有第四系强含水层，但由于第四系底部和隔水层和F1断层及其上盘的隔水作用，矿坑水与第四系水无直接的水力联系，矿床疏干无地面塌陷发生。此外区域卤水补给矿坑只能通过F3断层，区域卤水以静储量为主，易疏干。矿区属半封闭式的水文地质条件，矿坑水的总涌水量较稳定，地下水的动态类型主

3、要表现为回采时期的平稳衰减型和基建时期的人为干扰型，均不受季节等自然因素影响。构造裂隙发育的不均匀性，决定了矿区地下迳流强度的差异性。矿区内构造裂隙之间水力联系好。根据现有水文地质资料计算，-400m以上坑内涌水量为1900m/d,-400m以下：西段1200m3/d，东段800m3/d。三山岛矿区目前矿坑涌水量为1000m，/d,最大涌水量为1500m3/d，考虑到坑内导水沟构造尚未查清且水文地质资料不是够详尽、开采深度增加，凿岩、防尘及充填也会产生涌水，为保证安全性，坑内水仓按正常涌水量5000m3/d，最大涌水量7000m3/d设计。即正常涌水量为208m3/h，最大涌水量为292m3/

4、h。井下涌水性质三山岛矿区井下涌水尚无重金属分析资料，可参考新立矿区坑内排水资料其重金属Cu、Zn超标，水的重度为1020kg/m3。水质具有较强的腐蚀性，排水设备和主排水管要采用防腐措施。井底车场位置图-600m井底车场布置较复杂，车场附近有水泵房、水仓、中央变电硐室等硐室。7.2排水系统设计7.2.1排水系统选择与线路优化1、排水系统选择地下矿山的排水系统有两种形式，即直接排水系统和分段排水系统。直接排水系统是将井下涌水通过排水设备直接排至地面。分段排水系统又称接力排水系统，是指井下的涌水通过几段排水设备转至地表。本矿区中，可以在每个中段修建水仓和水泵房，也可以集中到一个中段。两者的比较见

5、表7-1。表7T直接排水和间接排水系统比较表排水系统优点缺点适用条件直接排水不受其他泵站影响，运行管理简单。基建投资少1.上部水量流入下部阶段排除，增加了排水电耗涌水量不大，尤其适合上部涌水量小，下部阶段涌水量大的矿井深度不太大，开采水平不多接力排水排水设施布置灵活性大排水电耗少基建投资大增加了排水系统环节泵站间有制约因素矿井深度大；涌水量大，尤其是上部涌水量大，或各阶段开采时间短的矿山从上表可以看出：多中段排水时基建工程量大、管道线路较多，基建费用大，集中排水时要求水泵有较大的扬程，电耗较大。因此考虑到每个中段的服务期限较短且每个中段的涌水量不大，所以在-600m中段井底车场附近设置地下中央

6、水泵房和水仓，集中将废水排出的方案是合适的。2、排水线路设计为了将各个中段、各个采场、各个井筒内的涌水汇集到-600m中段的采场中,需要有合理的排水线路选择。本设计中，各阶段运输平巷水沟设计3%。的坡度，水沟上有盖板，定期对水沟进行清理，保持水沟的畅通。各阶段涌水大都汇流到井底车场附近，经泄水钻孔流到下阶段。具体表述如下。风井及T50m回风巷的水流经-150m-195m中段，再经-195m-330m的回风井流到-330m中段。-150m中段的涌水经-150m-195m的灌水孔流到-195m中段;-195m中段的水经措施井筒内的排水管流到-420m中段措施井车场内；-330m中段的水流均流向竖井

7、石门，经-330m-375m灌水天井流到-375m中段；-375m中段灌水通道位于石门出矿巷内的泄水天井，泄至-420m中段；在-420m竖井车场附近施工有四个灌水钻孔（三个直径为75cm，一个直径为110cm，所有-420m中段以上（包括-400m中段）的水流均经此泄水孔流到-600m水仓，措施井井筒的涌水沿井壁流到井底水窝后，用潜水泵排至-420m的水流渠道流到-600m,主井井筒内的涌水沿井壁流到井底水窝后，用潜水泵扬至-615m分矿回收平巷的水仓里，用座泵在排至-600m水仓内；最后由-600m中央泵房排至地表。7.2.2井下排水系统平面布置1、水仓设计水仓的布置形式分为单侧和双侧布置

8、两种，其特征和适用条件见表7-2。表7-2水仓布置形式图例特征适用条件单侧布置1芒一内外嫩住I3來乘朿室，4怦壬鞋泄.S通逍|图例特征适用条件单侧布置1芒一内外嫩住I3來乘朿室，4怦壬鞋泄.S通逍|6-S车礙空IT一中央亞电率室#一井底五馬巷道|3-飢井1.2.3.水仓入口在井底车场的同一侧水仓进水容易控制清泥时影响大巷运输中央竖井开拓的环形车场侧翼竖井开拓1.双侧布置9Ajl#UJEjJ2.百一通道IE-茨車卑室*7申央査电4（室井輕车埼苕道|8-井，油一蛊道3.水仓入口分别设在井底车场巷道的两侧两水仓入口和清泥控制较复杂清泥时影响大巷运输中央竖井开拓的环形车场结合本矿区实际情况，水仓采用单

9、侧布置，这种布置的优点是水仓入口在井底车场的同一侧，水仓进水和清泥容易控制，不足是清泥时影响大巷运输。水仓长度：水仓长度用下式近似计算：(7-1)（68）Q(7-1)l=-nbh1式中l每条水仓的长度，m；Q矿井正常涌水量，208m3/h；n水仓的条数，取2；b水仓的净宽度，取2.5m；h水仓有效水深，取1.5m。将各值带入式(7T)得i=-=166.6221.9m2x2.5x1.5取l=222m。2）水仓断面设计水仓容积分为有效容积V和无效容积V，见图，取水仓长度的中点断面计12算，则水仓有效断面为S，无效断面为S,总断面为S,则S1（68）QS1（68）Q（68）l8丿-208=(5.62

10、7.50)m2222图7-1水仓断面计算见图(1)h+hb=0.5x220 x0.003x2.5=0.825m2I243丿=0.33m=0.33m2=b2.5式中h水仓无效高度，m；2h水仓与吸水井连接处分水闸阀底面至水仓底板的高度，m。3h水仓两端的坡度高差，m；4i水仓坡度，取3%。；h水仓净高度，m。h=h+h=1.5+0.33=1.85m123）水仓支护：水仓不支护，当围岩破碎，渗漏水严重时，可采用喷射混凝土或整体混凝土支护，为方便水仓清理，其底板均采用不小于0.1m厚的混凝土地面。2、水泵房设计水泵房的布置是采用水泵沿硐室纵向单排布置的方式。水泵房的外形尺寸，应该由安装设备的最大外形

11、尺寸、通道宽度和安装检修所需的实际距离来确定。(1)水泵房宽度B=b+b+b(7-2)123式中：b水泵基础边缘距铺轨侧墙面的距离，取2.5m；1b水泵基础的宽度，水泵采用锚杆基础，取1.5m；2b水泵基础另一边缘距吸水井侧墙面的距离，取1m。3则B=5m。(2)水泵房长度J_司q|T-|j.弋上忖呼?1I11Lr亠T1_1一一1山4丄%丄L图7-2水泵硐室尺寸图L=nl+(n1)1+l+l(7-3)1234式中l水泵基础(包括电动机基础)的长度，取3m；1l两相邻水泵基础间的间距，取2m；2l、l水泵基础外边缘至两端墙面的距离，水泵房一侧接通道34取2m,另一个接管子道取2.5m。贝I：L=

12、3X3+3X2+2+2.5=19.5m。(3)水泵房高度H=h+h+h+h+h+h+h(74)1234567式中h水泵出水口处距离地板的距离1h出水口到闸板阀间通道的距离；2h闸板阀的高度；3h逆止阀的高度；4h逆止阀到三通的高度；5h三通到起重梁底面的高度；6h起重梁底面到拱顶的高度。7由于以上各参数查找起来比较困难，本设计中水泵房的高度参照三山岛矿区取为4.4m。吸水井和配水井布置图见图7-3。(4)管子道设计管子斜道取倾角为25，在与井筒连接处，设有平台，排水管的弯头支座固定在平台的钢梁上，平台高出泵房底板7m,则管子斜道长15.56m。管子道横断面宽度取2.5m，高度取3m。排水管架设

13、在管子斜道侧壁上，斜道两侧布设轨道，中间设有人形台阶，台阶宽度取800mm，踏步高度取300mm。连接平台上设置起重吊环。在水泵房硐室内必须设置电缆沟和排水沟，排水沟直通泄水井。水泵硐室详细布置图见图7-4。3、中央变电硐室三山岛矿区中央变电硐室布置在-600m井底车场附近，与水泵房硐室相邻。平面布置图见图7-4。中央变电硐室右侧有通道直接与井底车场直接相连，通道内安装防火门和防水密闭门，防水密闭门按承压0.15MPa设计，通道长10m，另一侧与水泵房共用。变电硐室和水泵硐室间设置隔墙和防火门，中央变电硐室应能保证良好的通风，空气温度不能超过30C。硐室和通道一般采用混凝土地面。4、井底水窝设

14、计井筒内有水不断渗出，涌水随着井筒流到井底，矿石含水量较大时也会产生渗水，故需要在井底设置水窝和水泵硐室。近些年来潜水泵迅速发展，已经能满足一般涌水的要求。井底水窝排水站设在斜坡道旁边，粉矿回收巷道水平，标高-615m。斜坡道井底水窝积水经两个沉淀池后，流入清水池，井底积水由80QW30-30-7.5型潜污泵扬至-600m清水池，清水池内的水由井底水窝站IS80-50-250单级水泵排至-510m水仓，在通过水泵房排至地表。井底排水站内装备2台IS80-50-250型水泵，流量50m3/h，扬程为80m，配套电机22KW，转速2900r/min，其中1台工作，一台备用。排水管采用一条089X6

15、无缝钢管。排水设备和排水管均要求防腐。图7-3吸水井布置图1、2-内外水仓；3-配水井；4-配水巷；5-吸水井6-水泵基础；7-水泵硐室；8-配水间图7-4中央变电硐室平面布置图1高压配电室；2变电室；3低压配电室；4栅栏门；5水泵硐室；6防火密闭门；7变电硐室；8电缆沟图7-5井下排水系统平面布置图1内水仓；2外水仓；3阶段运输巷道；4阶段泄水硐室；5中央变电硐室；6通路；7副井；8管子斜道；9水泵房；10吸水井和配水巷；11排泥硐室；5、坑内排泥坑内排泥主要是在清理水仓时处理沉积于水仓内的淤泥。排泥硐室设在-600m主排水泵房附近。排泥硐室内装备1台2DGN-30/10型油隔离泥浆泵，流量

16、为30m3/h,压力lOMPa；配套电机Y315L2-8,功率11KW,电机转速740r/min。水仓中的淤泥用高压水枪稀释后，再由80QW30-30-7.5型潜污泵扬入搅拌槽，搅拌均匀送至油隔离泥浆泵吸入口,最终排出地表。排污泵的主要参数：流量3Om3/h，扬程30m，配套电机功率7.5KW，转速1440r/min。排泥管采用1条炉89-6无缝钢管。7.3排水设备选型初选水泵1、排水能力计算水泵必需排能力的计算：按正常涌水期工作水泵必需的排水能力为：Q1.2q(75)bx代入数据得：Q1.2x208=250m3/h在最大涌水期，工作和备用水泵所必需的排水能力为：HmaxQ1.2qHmaxma

17、x代入数据得：Q1.2x292=350m3/hmax2、水泵所需扬程估算水泵所需扬程按下式进行估算H=KH=K(H+H)=1.05x(600+5.15+2+4)gkx=641.71式中K扬程损失系数，因竖井井筒较深，取1.05；H排水高度，即泵轴到出水口高度，排水管高出井口的高度取2m；kH吸水井水平面到井口水流出口的垂直距离；gH吸水高度，水泵轴线与吸水井水平面的标高之差，按经验值取x4m。3、初选水泵因为离心式水泵的转速高、体积小、重量轻、效率高等优点，故离心式水泵在矿山中广泛应用。根据Q、H,查询水泵产品目录和性能表，可选用D280-65/84型水泵，其额n定流量为Q=280m3/h，单

18、级扬程H=66.25m，所以水泵叶轮级数为i7-8)H643.297-8)i=片=9.71H66.25i依据计算值取叶轮级数i=10，因此选用D280-65/84X10型水泵三台（一台工作，一台备用，一台检修）。4、水泵工作稳定性校核(0.9(0.90.95)h07-9)式中H测定高度，H=611.15m；ggH该水泵的多级扬程。0则611.15629.38=0.95X662.5.故该水泵稳定工作管路系统选择1、管路趟数因为井下一个水泵就能满足正常情况下的排水要求，故竖井内只需布置两条排水管，一条工作，另一条备用。2、泵房内管路布置方式图7-5图7-5管路布置方式管路布置方式为三台水泵两趟管路

19、，一台水泵工作时，可通过其中任一趟管路排水，另一趟管路备用，两台水泵同时工作时，可分别通过一趟管路排水。水管直径计算1、排水管直径（1）计算管内径dpTOC o 1-5 h zI4QIQ2803“、d=0.0188=0.0188=222mm（7T0）p兀-3600VV2PP式中Q水泵额定流量Q=280m3/h；V排水管中经济流速，取2m/s。P根据d值查水管产品目录中热轧无缝钢管规格表，选用标准管径为d=231mmpp的无缝钢管，其壁厚6=7mm。标准管d=d+26=231+14=245mm。外p（2）管壁厚度的计算e（+0.4P（711）8=0.5dJ1+C（7-11）PIb-1.3P式中d

20、标准管内径取231mm；p6许用应力，取钢材抗拉强度6的40%，无缝钢管取80MPapP水管内水的对管壁的压强，竖井取P=0.011H；gC附加安全厚度，无缝钢管取1mm。则8=0.5则8=0.5x231：800+0.4x0.11x611.15800-1.3x0.11x611.15+1=5.62mm从标准管规格表中可知外径在140mm以上的标准无缝钢管的壁厚最小为7mm，所有考虑到管子在使用过程中的腐蚀，选用壁厚为7mm的无缝钢管是符合要求的。（3）排水管中水的实际流速验算4Q36004Q3600冗d4x2803600 x冗x0.2312=1.89m/s7-12)查规范可知，排水管中的经济流速

21、为1.22.2m/s,故管中的实际流速是符合要求的。2、吸水管直径（1）管径计算为了降低流速，减少阻力损失，提高水泵的吸水能力，通常选择吸水管径比排水管径大25mm，因此吸水管内径为d=231+25=256mmx查无缝钢管规格表，选择标准管的内径d=259mm，管壁厚7mm，则吸水管外p径为d=d+26=259+14=273mm外p（2）吸水管流速验算吸水管中的实际流速7-13)4Q4x2807-13)V=1.48m/sX3600兀d23600兀0.2592此速度同样也是符合规范要求的。管道阻力损失计算1、排水管中的阻力损失排水管中的阻力损失Ahp计算如下：Vh=Xpl+EEp(714)pd2

22、g2gP式中：入管道摩擦阻力系数，入=0.021/do.5，计算可得X=0.030；d排水管直径，0.231m；pV排水管中实际流速，取1.89m/s；p工局部阻力系数之和；p则L排水管总长度pL=H-h+L+L+Lh（715）pm11232式中H井筒深度，600m；mL泵房内内管道长，在最远一台水泵到管子道的长度，取20m1L管子道中水管长，取15m；2L地表管子长度，取20m；3h从井底车场到支承弯管间的高度，取7m1H水管高出井口的高度，取2m。2则L=605.15-7+20+15+20+2=655.15mp表7-3局部阻力系数表局部阻力类型局部阻力系数Z弯管弯头突然扩大突然缩小逆止阀滤

23、水阀闸阀0.761.00.881.2200.8100.51.31.7510d5075100150175250Z0.470.270.180.080.060.04本设计中，取闸阀一个，逆止阀一个，弯头5个，经上述数字代入式（7-15）中得：L=XxdxL=XxdxV2x2gV2x2g=0.036x1.4820.259x2x9.81+（5+0.88）1.4820.259x2x9.81655.15x1.8921.892Vh=0.03+K1.5+0.04+5x0.9丿=16.59mp0.231x2x9.812x9.812、吸水管阻力损失LVh=XlV2+Zg（7-16）xd2g2gx式中：吸水管直径dx

24、=0.259m,吸水管中实际流速为1.48m/s；吸水管总长度Lx=吸水高度加水管潜入水下的长度，取6m；排水管有一滤水阀和一个弯头损失。将上述各值带入式（7-16）中得：=0.73m3、管道中总的水头损失管道中总的水头损失AH计算如下:VH=VhVH=Vh+Vh+（0.050.08）HpxgV27-17）2g式中（0.050.08）Hg考虑管子使用后在管内壁积有沉积物而增加的损失。代入数据得：1.892VH=16.59+0.73+0.05x611.15+=47.76m2x9.814、水泵扬程及级数验算H=h+VH=611.15+47.76=658.91mgi=658.91/66.25=9.9

25、3Q=250m3/h。Mn水泵效率：n=65%0.85n=0.85X0.73=0.61Mmax均符合要求，所以水泵工况点合理。图7-6水泵工作工况图2、水泵工况的调节生产中常需要根据操作条件的变化情况调节泵的流量，常采用的调节方法见表，实际操作中可采用一种或多种方法并用，见表7-5。真空吸上高度的校核7-19)2g式中H吸水高度，选择水泵时多取4m,但实际情况下较小，取2.5m；XL吸水管长度，取6m；XD吸水管直径，取0.259m；x工g管道局部阻力之和，取5+0.88=5.88；xV吸水管中实际流速。X代入数据得：H=2.5+0.030.259+(5+0.88)+H=2.5+0.030.2

26、592x9.814Q4x290V=1.53x3600冗d23600 x冗x0.2592x因为HH,所以水泵运行过程中不会产生气蚀现象，水泵允许吸上真空高度SMM满足要求。表7-5水泵调节方法调节方法含义特点改变装置特性曲线出口阀调节出口管路上安装调节阀，靠阀的开启度调节流量方法简单，但功率损失大，不经济旁路调节利用旁路分流调节流量可解决泵在小流量连续运转的问题，但功率损失和管线增加改变水泵特性曲线转速调节调节泵轴的流速调节流量功率损失很小，但需增加调速机构或选用调速电动机改变转速，最适用于汽轮机、内燃机和直流电动机驱动的水泵，也可用变频调节电动机转速切割叶轮外径切割叶轮外径调节泵的流量功率损失

27、小，但叶轮切割后不能恢复，且叶轮的切割量有限，适用于长期在小流量下工作且流量改变不大的场合更换叶轮更换不同直径的叶轮调节泵的流量功率损失小，但需装备各种直径的叶轮，调节流量的范围有限封闭几个叶轮流道封闭几个叶轮流道减少泵的流量相当于节流调节，但比调节阀节能7.3.8电动机功率计算：现在的水泵跟电动机通常是配套的，查询可知其电动机型号为Y500-50-4,功率为900KW。现对其进行校核：YQHN=YQHN=KMM3600 x102xqM7-20)=1.1=886KW3600 x102x0.65式中K功率备用系数。电动机功率为N=886KW，故选择的900KW的电动机是合理的7.3.9水泵每昼夜

28、工作时数1、正常涌水量时_5000nn_5000nn-QnM50001x290=17.24h7-21)2、最大涌水量时7-22)700070007-22)=12.07hnQ2x290nM式中：T,T分别为正常涌水量和最大涌水量时，水泵每天工作的时间。nmax两者均满足小于20小时的规范要求。7.3.10计算电能耗能1、每年排水所消耗的电量E=1.05Y-Q-HMM3600 x102xnMgcE=1.05Y-Q-HMM3600 x102xnMgc(BT+BTnnmmax7-23)式中1.05辅助用电系数；Q工况流量；MH工况扬程；Mn水泵工况效率，取0.65；Mn电动机效率，取0.92；gn电网

29、效率，取0.95；cB年正常涌水量天数，取300天nB年最大涌水天数，取65天。m代入数据得E=1.051020 x290 x6503600 x102x0.65x0.92x0.95x17.24+65x12.07x2)=6583852KW/a2、采一吨矿石消耗的排水电耗E6583852e=6.59KW-h/1xA10000007-24)3、排一吨水的电耗E6583852MB-q+B-q300 x5000+65x7000(7-25)nmmax=3.37KW-h/m34、每吨矿石的排水费用当地的电价价格取0.6元/KWh,贝U每吨矿石的排水费用为:I=6.59x0.6=3.95兀第八章充填系统8.1

30、矿山充填能力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：Q=QZ（61）n丫式中Q矿山年平均充填能力，m3/a；nQ矿山充填法年产量，t/a；kY矿石体重，t/m3，取2.8t/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Q=35.71X104m3/a。n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330d，可知日需充填量为Q=Q/d（62）0n式中Q为

31、日需充填量，m3；0Q为年平均充填量，m3；nd年工作天数，取330天；带入数据可得q=1082ms/d。0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：Q=KKQ（63）1120式中K充填材料的原体积和初次沉缩后的体积之比，K=1.051.15,11一般情况下干式、胶结充填取小值，水砂充填取大值，在此取K1=1.1；1K充填料的流失系数，水砂充填K=1.05，胶结充填K=1.022221.05，在此取1.03；带入相关数据可得：Q=1.1X1.03X1082=1226ms/d1充填材料年需供

32、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：QQX330=1226X330=40.46X104m3/a设计充填能力计算可得三山岛金矿的日需充填体积为1082m3，由于实际米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：Q=KQ（64）c0式中Q充填系统设计充填能力，m3/d；cK充填作业的不均匀系数，取K=2；带入数据得：Q=1082X2=2164m3/dc按每天纯充填时间按12h记，则三山岛金矿每小时的充填能力应达到180.3m3/d。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

33、胶结充填；一步米矿房中部米用灰砂比1:8的胶结充填；二步米矿房中部米用尾砂充填。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配比料浆体重分别为1.78t/m、1.81t/m3、1.93t/m3和2.03t/m3。充填料小时用量如表62所示。62充填料小时用量表充填水泥：尾砂物料1：41：61：81：10充填料浆（m3/h，t/h

34、）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282.4282.4282.282.42168.8(ms/d,t/d)573.1552.3529.6513.8水泥材料

35、55.5637.727.522.08190.5(ms/d,t/d)72.248.935.830.72尾砂干料98.4101.298.295.61144.4(ms/d,t/d)288.8294.2286.1275.3水212201.5189.1185.6788.2(ms/h,t/h)212201.5189.1185.68.2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,

36、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6-2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16

37、00m3，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+搅拌桶充填工艺方案中南大学资源与安全工程学院07中南大学资源与安全工程学院07级毕业设计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

38、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02600X3000mm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0170mmX10mm高锰钢橡耐磨复合管，井下移动管采用DN1OO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：40X20X3m3。（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

39、：Q=150200220m3/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：04000X2500。（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=79ms/min，N=55kW；储气罐1台，01000mm。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5m3。据此，采用HXF400可调速星形给料机，叶轮直径0400mm，联轴器传动，叶轮转速30.9r/min时，小时供料能力可达45ms/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

40、。（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(200ms/h)和搅拌时间要求，搅拌系统可以采用两种形式：双2.0mXh2.0m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，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02.0mX2.0m搅拌桶，每台搅拌桶搅拌能力100m3/h,料浆在搅拌桶内停留3.35mi

41、n,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、200ms/h(3.33ms/min)制浆能力要求，单搅拌桶有效容积必须达到：3.33m3/minX3.35min=11.2m3。据此可以设计搅拌桶规格02.6mX2.6m，按液面高度2.3m计算，其有效容积可达12.2m3,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02.6mX3.0m搅拌桶，按液面高度2.6m计算，其有效容积可达13.8m3，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(0=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6X2，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45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