良山铁矿全尾砂充填采矿技术应用

良山铁矿全尾砂充填采矿技术应用

0总结梁山煤矿于1977年竣工并开始生产，由新余钢铁集团有限公司拥有。目前，两个矿区和两个矿区：太平山矿区和梁山矿区，设计生产能力为1.8.10。1采矿条件和方法1.1地层形态特征矿区地质赋存条件为东翼矿层厚度5～70m，平均厚8m，倾角上部较缓，深部受褶皱影响变陡，倾角范围25°～80°，平均倾角30°.西翼矿体形态相对简单，为一单层矿，矿层厚1.5～7.8m，平均4.5m，倾角≤30°，平均18°采矿方法：东区为分段空场爆力运矿嗣后充填采矿法和西区为盘区机械化房柱嗣后充填采矿法.1.2外辅助斜坡道引分段出矿巷道布置该采矿方法适用于矿体倾角较陡的东区，根据矿体沿脉走向长度，沿走向布置3～4个盘区；根据铲装设备的运输要求，盘区间距按80～120m划分，垂高45m，其中设置3个分段，矿房宽15～20m，预留5m中段底柱及7.5m盘区间柱.由盘区外辅助斜坡道引分段出矿巷道及堑沟平巷进入分段底部，其中分段出矿巷道布置在矿体下盘，堑沟平巷必须布置在紧邻矿体或部分切入矿体内；沿分段出矿巷道以15m间隔掘进装矿横道连接堑沟平巷，沿堑沟平巷向矿体内掘进凿岩横巷（矿体较厚时）并布置切割上山和天井.各分段布置溜井将矿石溜至中段平巷集中出矿.回采过程：先在最上分段以切割上山为自由面进行扩槽，形成自由面及爆破空间后再沿堑沟平巷用凿岩台车凿上向扇形炮孔，炮孔直径80mm，孔底距3.0～4.0m，排距1.3～1.6m.采用装药车或装药器装药，导爆索-非电微差雷管起爆，采区全阶段端部挤压爆破.崩矿步距1～3排，约1.3～3.9m.以同样方式爆破以下各分段，保证上一分段开采超前一个矿房，由上往下形成台阶式开采面.分段爆落矿石部分由所在分段堑沟用柴油铲运机铲至分段溜井.1.3盘区回采工艺该采矿方法适用于矿体倾角较缓的西区，根据矿体沿脉走向长度，沿走向布置4～6个盘区；根据铲装设备的运输要求，盘区间距按80～120m划分，垂高45m，盘区沿倾向8～10m设置一个开采平台，盘区内方形间隔3.5m×3.5m点柱沿走向10～12m分层回采逐步形成，预留3.5m中段底柱及6m盘区间柱.由盘区外辅助斜坡道引铲运机联络道进入盘区底部，沿铲运机联络道开拓场内铲运机斜坡道联通各分段，场内斜坡道坡度控制在15%以下.场内斜坡道采取曲折方式降低坡度，盘区内进行折返，在斜坡道分段折点附近盘区间柱处布置溜井，每个采场布置2条溜井，其中一条可与相邻采场共用.溜井底部与中段环形运输平巷联通.回采工艺：首先在采场最上部以场内斜坡道为切入面，用凿岩台车打孔径40mm、2～3m长的炮孔，以斜坡道为自由面进行挤压爆破.由柴油铲运机将矿石铲入溜井，放至中段运输平巷.1.4采场净化场，回风井虾采场内新鲜风流来源为斜坡道和中段运输平巷.其中西翼采场新鲜风流可经斜坡道进入采场，洗刷工作面后，污风经上一中段巷道汇入回风石门后，由西部回风井抽出；东翼新鲜风通过斜坡道、分段运矿平巷、出矿短巷、堑沟平巷、切割上山进入工作面污风经上一中段汇入回风石门后，由东部回风井抽出.1.5锚网支护支护措施矿区矿石及围岩均稳固，在开采过程一般不会发生顶板冒落或岩壁垮塌事故，在出现围岩松软不稳固的回采工作面、采准和切割巷道，采取锚网支护措施；但矿区地表不允许发生大变形且东翼矿区属倾斜急倾斜矿体，为保证地表稳定及生产安全，在每一个盘区或采场的采、出矿石完成后及时进行充填.2砂渣的物理性质2.1砂、沉积物密度和沉积物分类尾砂有关物理参数是：密度2.96g/cm2.2尾砂的浓缩方式选厂选铁工艺排出的全尾砂较一般有色矿山的选矿全尾砂平均颗粒要粗些，细泥级的组分较低，质量浓度为15%～25%，在不加任何絮凝剂的条件下，自由沉降速度较快，能够在4～6h沉降到49%～51%之间浓度.根据冬瓜山铜矿等矿山的成熟经验，充填站采用深锥立式砂仓，放出全尾砂砂浆浓度可达到70%以上，加上全尾砂颗粒较大，尾砂沉降速度快，立式砂仓底部沉砂浓度完全可以达到72%左右.因此，充填系统的全尾砂浓缩可以在深锥立式砂仓完成，无需另外采用浓缩手段和设备.因取砂浓度较低（15%～25%），在取砂过程中边取砂边进行尾砂浆中少量细泥部分进行外溢排至尾矿库；为确保充填浓度和细泥基本沉降完毕，采用两班作业，一班取砂一班进行充填.全尾砂制备的砂浆沉降速度较快，浓度为68%～72%的料浆经沉降滤水最终浓度可达76.0%～76.9%，料浆沉降水占总用水体积的百分比为22.86%～33.94%，最终容重为1.992～2.026g/cm3充填料浆输送太平山尾矿库位于矿山背面的山凹内，尾矿输送系统由2条D325mm×14.5mm的陶瓷复合钢管构成，从矿区中央穿过，为此，在其旁设置充填站充填用尾砂直接从2条陶瓷复合钢管开口取砂（浓度28%左右）到充填站立式砂仓进行沉降、贮存，砂仓溢流水进入充填站回水池经泵排至尾矿库回流至选厂.充填作业时，通过安装在砂仓底部喷嘴造浆，经放砂管输送至搅拌机内，充分搅拌后，砂浆通过充填钻孔下放至114m中段，经充填管道下放至采空区充填，充填料浆重量浓度68%～70%充填倍线大于4时，采用充填工业泵泵送；充填倍线小于4时，直接采用自流方式进行采空区充填.见图2所示.根据采矿充填法要求，充填工艺采用选矿厂尾砂直接进入立式砂仓进行絮凝沉降,可实现高浓度连续放浆，满足日充填1250m1）尾砂制备上料来自选矿厂的尾砂矿浆→砂泵→电磁流量计→立式砂仓.立式砂仓→浓度计→电磁流量计→电动截止阀→强力搅拌桶.2）搅拌强力搅拌桶→浓度计→电磁流量计→电动换向阀→充填工业泵.3）充填充填工业泵→立管→节流阀→截止阀→采场（充填倍线大于4时）.自流料斗→立管→节流阀→截止阀→采场（充填倍线小于4时）.3.1盘区采场充填盘区垂高（阶段高）为45m，回采自上而下进行.在采场回采完毕之后对原布置在盘区采场中的无轨设备联络道在盘区底部的出口和盘区采场中的溜井口（盘区采场设有3个溜井，其中上部2个溜井布置在盘区采场内，下部的溜井布置在盘区采场外）进行封堵.沿脉布置的无轨运输巷道（即阶段无轨巷道）可布设充填管路，充填管路可以从盘区采场顶部的各点状顶柱之间分入采场，可以确保有充足的尾砂浆下料点.充填的下料点首先布置在盘区的中间位置，待盘区采场采空区基本充满之后再根据充填料面的情况在两边补充，以确保充填接顶的基本质量.对于倾角较小的盘区机械化房柱法采场，如果需要先进行废石干式充填，则采取分散堆放的方式；充填的废石堆不能影响后续尾砂充填时料浆在采场空区的自由流动，确保料浆能够充满采场空区的各个部位，以保证充填体的质量.见图4所示.3.3充填料的充填方式根据充填尾砂的沉降性质，充填料浆脱水速度较快，其在1h内基本可以达到饱和稳定状态.采用布置脱水管和在隔墙上布置排水孔的联合脱水方式，脱水管排除采场内的溢流水，排水孔排除充填体内的渗透水.3.3.1等间距的泄水孔布置选择90mm的硬质波纹塑料管作为脱水管.采用手电钻，在波纹管壁的凹槽内每圈钻6～7个等间距的泄水孔，其钻孔准6～9mm，圈距2.5cm.相邻两圈的泄水孔在管子纵向上错开，呈梅花形布置.然后在脱水管外套1～2层滤水布，用铁丝捆扎，滤水布为尼龙平面网状材料，采用网度为30目（0.613mm）的滤布.3.3.2脱水管间距的确定脱水管的脱水效果与料浆的料浆浓度成反比，当料浆的浓度低时，溢流比较澄清，其脱水量大；反之，当料浆的浓度高时，其脱水量小.当脱水管靠近下料口时，其料浆浓度较大，脱水流量小，因此，脱水管布置的位置要与下料口错开，最好距离下料点4～6m，避免料浆直接浇淋脱水管，造成脱水管脱水效果变差或引起脱水管堵塞.脱水管布置间距为20m；按盘区采场长度为80～120m，则需要布置5～7条脱水管.脱水管由上部巷道下放麻绳至下部巷道，将麻绳固定在脱水管的钢丝绳上，然后由上部巷道中的慢动绞车牵引绳索，通过固定在采场顶板的锚杆上面的滑轮将脱水管慢慢拉到上部巷道中然后将脱水管的钢丝绳固定在锚杆上，以防止脱水管滑落.脱水管下部固定在挡墙上，其固定位置距离巷道底板0.8～1.0m处，安装角度45°.脱水管下端口与下部排水巷相通，从脱水管排出的水分，经装矿运输巷道、脉外中段运输平巷的水沟排至水仓.3.3.3挡墙排水孔的布置为了尽快排出采场内充填体的渗流水分，排水孔的排距和间距1～1.5m，排水孔位置布置呈梅花形排列，向挡墙外有5%的角度，以有利于水分的迅速排出3.4顶板与接顶间间隙尾砂料浆充填采空区之后并不能完全接顶，其表面与采空区顶板间会存在一定距离的间隙，使充填体支撑顶板的效果变差，甚至引起顶板下沉及地表塌陷4采空区充填设计利用尾砂对采空区进行充填，对尾矿库库容量不足的矿山具有重要的实际意义，同时对矿山安全生产具有深远意义，其主要体现在：1）通过充填尾砂用量的计算，在现有开采规模情况下，可延长尾矿库服务年限15年，剩余库容服务年限将达25年以上，基本能满足矿山开采年限要求；2）通过微震监测系统对充填采场地压活动前后数据的对比分析，监测到的微震事件明显得到减少，有效控制了围岩移动，防范了采后空区垮塌次生地压的产生，提高采矿作业安全性；3）采用全尾砂充填方式能减少采空区体积，为确保采区上部村庄安全和农田种植产生积极意义.盘