大流量充填采矿法在大型金属矿山中的应用

大流量充填采矿法在大型金属矿山中的应用

矿产广泛应用于经济、工业、信息技术行业。钢铁和有色金属的产量是国家自给自足的体现。随着金属非金属矿山开采技术和装备的不断进步，大规模开采已成为矿山的主要发展趋势大流量充填技术一般是指单套系统生产能力不小于150m然而，大流量充填系统与常规充填系统相比，工艺参数和装备规格不能简单视为等比例放大，应根据矿山生产特点，重点考虑采选充一体化协同工作机制，合理设计工艺流程，科学配置装备设施，以提高物料与设备的匹配性，降低生产成本和安全风险。为进一步推广和促进金属矿山大流量充填技术的应用与发展，本文梳理并介绍了国内典型大规模矿山采用的大流量充填技术应用情况，重点阐述了大流量充填系统的工艺流程、装备配置和工作制度，结合当前国家相关政策要求和矿山企业生产需求，展望了将来大流量充填技术的发展趋势，为类似矿山建设提供参考。1大流量充填系统金川镍矿为我国特大型金属矿床，具有地应力高、矿体埋藏深、矿岩破碎难采等特点，主要采用机械化下向进路胶结充填法开采。为了有效控制地压，提高矿山开采效率，二矿区于2013年研发应用了3套大流量高浓度自流充填系统棒磨砂加工至-5mm后储存于缓存仓中，仓体下部采用定量给料机均匀给料，电机变频调速，输送能力为124m由于金川采用棒磨砂作为充填骨料，其粒径相对较粗，料浆大流量输送流速较快，深井输送管道压力较高，可能导致钻孔底部管道磨损严重，存在爆管安全风险。王玉山等2全尾砂联合控制甲玛铜多金属矿地处高寒高海拔地区，为西藏已探明的大型铜多金属矿之一。为了实现矿产资源开发和生态环境保护协调发展，甲玛铜多金属矿采用全尾砂大流量充填技术，为其600万t/a地下开采提供技术保障甲玛铜多金属矿全尾砂粒径偏细，传统立式砂仓沉降存在放砂浓度低且不稳定的问题。因此，甲玛矿引入深锥浓密技术，采用Φ43m深锥浓密机与Φ9m立式砂仓作为全尾砂联合浓密系统。每套系统只设一座立式砂仓，减少了砂仓建设数量。4座立式砂仓采用三班供砂、两班充填工作制度，砂仓连续进料，交替协同放砂。该系统关键技术在于通过多座砂仓进砂、储砂、放砂动态平衡优化，始终保持3座砂仓同时处于放砂状态，以满足大流量料浆制备需求。每座水泥仓体积为540m由于甲玛矿处于高寒高海拔环境，井下极端最低温度为-5℃，低温对水泥基胶结充填体的水化反应影响较大，造成充填体强度比标准养护条件下偏低20%3充填系统建设李楼铁矿与吴集铁矿（北段）为安徽开发矿业有限公司联建工程，生产规模为750万t/a。为了实现该矿大规模安全高效开采，先后建成2座全尾砂大流量充填站，每座充填站内布置两套大流量充填系统，单套系统生产能力为180m李楼铁矿大流量充填站内两套充填系统紧凑布置，每套充填系统配置两座Φ15m的钢制立式砂仓，4座立式砂仓集中管控。单仓容积为2020m李楼铁矿通过建设多个大型立式砂仓，满足大流量充填系统料浆制备能力要求，是目前我国首座采用立式砂仓浓密工艺实现750万t/a产能采充平衡的金属矿山。立式砂仓浓密工艺在我国充填技术发展和应用的历史长河中具有重要意义，是大多数金属矿山充填系统的主要浓密方式4深锥调查系统张庄铁矿位于安徽省六安市霍邱县，采矿规模为500万t/a。其地表遍布农田村庄，国道贯穿矿区，为了保障矿山安全高效开采，应用全尾砂大流量连续充填工艺。充填站建设一套深锥浓密机，三套搅拌桶（两用一备），两套胶凝材料仓。单套搅拌系统生产能力为200m张庄矿全尾砂粒径偏细，平均粒径d张庄铁矿充填系统通过大型深锥浓密机、高效搅拌机和大管径输送管道等装备协同，实现了超细全尾砂高浓度大流量充填料浆连续制备和输送，为超大规模矿山无尾矿库绿色、安全、高效生产提供了有力的技术支撑，对超大型地下金属矿山安全高效开采具有显著示范效应。5充填系统智能化(1）因地制宜开发新型胶凝材料。胶凝材料消耗是充填生产成本的主要部分，大流量充填技术应用矿山一般开采规模较大，研发低成本高强度新型胶凝材料对大型矿山降本增效具有显著的现实意义。新型胶凝材料应因地制宜，就近取材，符合生产成本低，运输距离短，原料供应足的基本条件(2）料浆精准制备与系统智能管控。随着矿山精细化管理要求不断提高和工业智能化技术不断发展，充填系统料浆制备全程精准协同和智能管控是企业追求的共同目标，也是将来的必然发展方向。配置高精度数据采集仪器，提高系统自动化控制水平，建立采空区数字化与充填计划联动模型，应用5G信息技术和大数据驱动等是实现充填系统智能化的必要手段。(3）深井高浓度料浆低阻降压安全输送。随着矿山开采深度不断增加，高浓度大流量料浆在高势能长距离管道输送过程中，将使管道产生更大的压力与磨损，增加了矿山生产的安全风险(4）固废梯级利用无尾协同绿色采矿。随着国家环保要求日益严格，建设绿色矿山成为广大矿业企业高质量发展的必然途径。传统大型矿山需投资建设大容量尾矿库和排土场堆存大量排放的固废，带来安全和环保的双重隐患。选矿预先抛废，从流程源头上实现固废减量化；废石