甲玛铜多金属矿50000吨日建设工程初步设计_文库吧

2020-10-03 02:13:56 本页面

【导读】26日以“中金投资函51号”文进行了批复。露天开采浅部矿体,包括角岩露天坑和南部露天坑,地下开采深。部矿体,划分为北采区和南采区。填料浆并输送至井下,以满足充填采矿的需要。江两河”开发区中部,属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡管辖。49″~29°43′53″。东西长约8~11km,南北宽约6~11km,面积。距拉萨市区68km,至距墨竹工卡县城7km。矿区位于冈底斯山脉东段郭喀拉日居山主峰果沙如则东北部,泛发育,分布面积占85%以上。植土覆盖,或为寒冻风化形成的倒石覆盖,厚度一般在1~5m。以大气降水和冰雪融水供给。区内气候属典型的大陆高原性气候。干燥,昼夜温差较大。月月平均气温较高;11月至翌年4月温度较低,1月份最低。矿区5~12月平均气温℃,极端最高气温为℃,大,其观测资料可作为参考。牛羊肉等,经济较落后。期选厂用于处理矽卡岩铜钼、铜铅锌矿石。/年初步设计的批复》,2020年2月26日。术研究》,2020年10月。场污染控制标准》GB18599-2020;

文章介绍图

  

【正文】
长春黄金设计院南湖大路4726号
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1总论
2020年1月,长春黄金设计院和长沙有色冶金设计研究院有限
公司编制完成了《西藏华泰龙矿业开发有限公司甲玛铜多金属矿
50000吨/日建设工程初步设计》,中国黄金集团公司于2020年2月
26日以“中金投资函【2020】51号”文进行了批复。
50000吨/日建设工程是在甲玛一期工程基础上进行扩建,扩建
后总规模达到1650万吨/年,设计总体上采用露天和地下联合开采方
式。露天开采浅部矿体,包括角岩露天坑和南部露天坑,地下开采深
部矿体,划分为北采区和南采区。
受上部露天采场及其他地表设施的影响,地下厚大矿体部分采
用空场嗣后充填采矿法进行开采,因此,矿山需要设充填系统制备充
填料浆并输送至井下,以满足充填采矿的需要。
甲玛矿区交通位置及区域地理经济
位置与交通
西藏自治区墨竹工卡县甲玛铜多金属矿区位于西藏自治区“一
江两河”开发区中部,属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡管辖。
地理坐标为:东经91°43′06″~91°50′00″;北纬29°37′
49″~29°43′53″。东西长约8~11km,南北宽约6~11km,面积
约106km2。距拉萨市区68km,至距墨竹工卡县城7km。交通较为方便
(图1-1)。
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图1-1矿区交通位置图
自然地理与经济概况
矿区位于冈底斯山脉东段郭喀拉日居山主峰果沙如则东北部,
属高山深切割区,山脊呈南北向和东西向,山顶多呈浑圆状,山坡
冲沟较发育,海拔4350~,地势呈南高北低。坡度大、海拔
高、相对高差大是本区地形三大特点。矿区内第四系松散堆积物广
泛发育,分布面积占85%以上。一半山坡密灌丛生,一半山坡或为腐
植土覆盖,或为寒冻风化形成的倒石覆盖,厚度一般在1~5m。植被
以高山草甸为主,有少量高山耐寒苔藓,植被简单。水系较发育,
以大气降水和冰雪融水供给。年降雨量在500mm左右,多集中在6-
9月。
区内气候属典型的大陆高原性气候。雨季潮湿寒冷,冬季酷寒
干燥,昼夜温差较大。矿区无多年气象资料,与矿区相距7km的墨
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竹工卡县城(海拔3900m左右)多年(1978年~2020年)平均气温
℃,极端最高气温为℃,极端最低气温为-℃;6~8
月月平均气温较高;11月至翌年4月温度较低,1月份最低。空气密
度。与本矿区相邻的驱龙矿区简易气象观测资料:2020年
矿区5~12月平均气温℃,极端最高气温为℃(7月2日),
同比墨竹工卡县最热月(7~8月)平均气温低℃;极端最低气
温为℃(12月8日);甲玛矿区与驱龙矿区的地理位置相差不
大,其观测资料可作为参考。
甲玛乡和斯布乡均属农牧区,人口约6千人,为藏族,农闲时
剩余劳动力较多。主要粮食作物为青稞、冬小麦、豌豆、土豆,经
济作物有油菜。牧业饲养牦牛、黄牛、羊、马、驴等。盛产畜皮及
牛羊肉等,经济较落后。
甲玛工程设计概况
甲玛铜多金属矿50000吨/日建设工程为在一期工程(1800kt/a)
基础上进行的扩建工程,扩建后矿山总规模为16500kt/a
(50000t/d)。
矿床采用露天—地下联合开采,其中露天开采位于矿床上部的
角岩、矽卡岩型矿体,地下开采露天开采范围外的矽卡岩矿体。采
矿工工程包括角岩露天采场、南部露天采场、地下采区。
角岩露天采场采用公路—固定破碎站—胶带输送机联合开拓运
输方案,分期扩帮开采,各分期境界内剥离采用组合台阶陡帮作业,
采矿采用缓帮作业。设计规模前期为6600kt/a,后期(南部露天开采结
束后)9900kt/a。
南部露天采场采用公路—固定破碎站—胶带输送机(有轨运输)
联合开拓运输方案,分条带分期开采,条带内剥离采用组合台阶陡帮
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作业,采矿采用缓帮作业。设计规模为4500kt/a。
地下采区采用平硐—胶带斜井+辅助斜坡道+辅助提升竖井开拓
方案,分为南、北两区开采。前期开采北区,生产规模为5400
kt/a。后期南、北两区联合开采,生产规模为6600kt/a。采矿工艺前
期以空场嗣后充填、两步骤充填法为主,后期以空场、崩落法为主。
设计新建一40000t/d选矿厂,并利用原一期选矿厂(设计处理
能力6000t/d),核定两选厂实际处理能力分别为43500t/d、6500t/d,
两选厂合计处理能力为50000t/d。
新建选厂选矿碎磨工艺采用“SABC”流程,选别流程采用铜钼混
合浮选—铜钼分离工艺。用于处理角岩矿石、矽卡岩铜钼矿石。原一
期选厂用于处理矽卡岩铜钼、铜铅锌矿石。
新建尾矿库,尾矿采用膏体排放工艺。
本次可研设计范围
考虑露天、地下采矿均采用外包作业模式,充填作业采用带资建
设承包作业模式,集团批复的《西藏华泰龙矿业开发有限公司甲玛铜
多金属矿50000吨/日建设工程初步设计》总投资中不包括地下开采
所需充填站建设费用。
关于甲玛充填系统,集团公司多次组织专家进行了论证,北京矿
冶研究总院综合论证结果,于2020年10月提交了《甲玛铜多金属矿
高海拔大流量充填技术研究》,本次设计依据此研究报告并参照国内
外类似矿山实际情况,对甲玛50000吨/日建设工程的充填系统进行
详细的设计并对建设投资进行分析,以满足集团公司决策及矿山建设
的需要。
设计依据及基本原则
设计依据
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一、本项目相关文件
(1)中国黄金集团公司“中金投资函【2020】51号”《关于西
藏华泰龙矿业开发有限公司甲玛铜多金属矿二期扩建工程1650万吨
/年初步设计的批复》,2020年2月26日。
(2)北京矿冶研究总院《甲玛铜多金属矿高海拔大流量充填技
术研究》,2020年10月。
(3)国家及地区有关设计规范及标准;
(4)国家有关劳动保护与安全工业卫生、环境保护的政策法规;
(5)现场调查收集的有关资料。
二、技术标准及规范
(1)中华人民共和国国家标准《地表水环境质量标准》GB3838-2020;
(2)中华人民共和国国家标准《地下水质量标准》GB14848-93;
(3)中华人民共和国环境保护法;
(4)中华人民共和国环境噪声污染防治条例;
(5)中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996;
(6)中华人民共和国国家标准《工业企业厂界噪声标准》
GB12348-90;
(7)中华人民共和国国家标准《一般工业固体废物贮存、处置
场污染控制标准》GB18599-2020;
(8)工业企业噪声卫生标准(试行草案)(卫生部、国家劳动总
局1979年8月31日颁布);
设计基本原则
(1)严格执行国家有关标准、规定、规范,保证设计质量;
(2)充分利用矿山现有设施,尽量减少工程量,从而节约基建
投资;
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(3)确保充填站的服务范围和充填能力;
(4)保证充填系统在服务年限之内的安全和使用的稳定性;
(5)高度重视环境保护和水土保持;
(6)充填站布置应尽量紧凑,节约宝贵的工业场地;
(7)工艺要尽可能简单可靠;
(8)使用过程中易于管理;
(9)管道输送系统运行可靠。
充填系统设计方案
根据采矿方法及充填工艺,充填系统分为胶结充填和全尾砂充填
两种充填形式。
(1)全尾砂非胶结充填
二期选厂尾砂在选厂经深锥浓密机浓密至64%~66%后,通过隔
膜泵泵送至+4820充填站的4座1500m3砂仓储存并浓缩。
尾砂经砂仓浓缩至66%浓度的尾砂后,采用重力自流放砂,经仓
底的放砂孔,分别流入四台Φ2600×3000mm的高浓度搅拌槽。再经
搅拌槽搅拌后,给入充填管路
(2)胶结充填
二期选厂尾砂在选厂经深锥浓密机浓密至64%~66%后,通过隔
膜泵泵送至+4820充填站的4座1500m3砂仓储存并浓缩。
尾砂经砂仓浓缩至66%浓度的尾砂后,采用重力自流放砂,经仓
底的放砂孔,分别流入四台Φ2600×3000mm的高浓度搅拌槽。
水泥采用散装水泥罐车运输到充填站,分别采用风力输送至4座
320m3的水泥仓,采用双叶轮给料机给入TS微粉称,再通过TS微粉
称供料至搅拌槽。
注入高浓度搅拌槽的尾砂、水泥按照一定配比加水搅拌达到68~
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70%的充填料浆浓度后,给入充填管路。
存在的问题及建议
据北京矿冶研究总院2020年10月编制的《甲玛铜多金属矿高海
拔大流量充填技术研究》报告中的说明,选厂标高+4450m,充填站标
高+4820m,尾砂从选厂泵送至充填站,泵送距离约为2200m,泵送标
高约370m。
甲玛二期尾矿输送隔膜泵型号为DGMB550/9型,输送流量
550m3/h,变频调速,最大出口压力为9MPa。根据隔膜泵的效能一般
在泵的90%左右,泵的运行扬程约。而根据实际输送扬程计算,
泵的运行扬程约小于泵的最大运行扬程,满足泵送
要求。
但由于充填站采用连续工作制度,并且处理能力较大,而且站址
位于高海拔严寒地区,而北矿院计算所得的数据仅为试验+经验公式,
没有进行环管试验。考虑到泵送的稳定性,为了进一步论证方案的可
靠性,建议甲方委托研究单位进行环管试验。
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2采矿工艺
原设计对于厚度15m以下缓倾斜矿体,推荐采用机械化分层房柱
法(嗣后充填)开采;对于厚度15~30m的缓倾斜矿体,采用底盘堑沟
小阶段空场法(两步骤充填)开采;对于缓倾斜厚大(厚度大于30m)
矿体,采用两步骤充填采矿法、无底柱分段崩落法开采。
经基建工程揭露,发现矿床工程地质条件复杂,矿岩稳固程度在
矿体不同位置变化较大,且有普遍变差的趋势。经与中金国际、华泰
龙公司共同研究,将原设计的分段凿岩、阶段出矿、阶段充填的采矿
工艺变更为分段凿岩、分段出矿、分段充填的采矿工艺以适应工程地
质条件的变化,即将原设计的两步骤充填采矿法变更为分段充填采矿
法。
具体布置与工艺为:
(1)矿块布置及结构参数
沿矿体走向每隔120~150m布置一条阶段运输道,形成宽
120~150m的大条带,在大条带间留设20m宽条带间柱,在每个大条
带内中间位置留设10~15m宽连续矿柱,将大条带划分为宽60~75m宽
小条带。在小条带内沿条带长轴方向划分盘区,盘区长90~120m,每
个盘区布置1~2条溜井,在盘区内划分采场,采场基准宽度15m,基
准长度~,每个盘区包括6个采场,并间隔划分为一步骤
采场和二步骤采场。
当遇矿岩条件较差位置时,沿采场长度方向分为15~30m长小采
场作为独立回采单元,或一个采场再沿跨度划分为2个采场,采场宽
度改为(或同时缩小采场长度及跨度)作为独立的回采单元,
以控制顶板围岩暴露面积及暴露时间。在中段高度内沿矿体纵向划分
分段,分段高度25m,当矿体厚度小于30m时,沿矿体全厚划分为一
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个分段开采。
(2)采准切割
在大条带间柱(宽20m)内布置分段运输巷道,作为通达各采场
的运输通道,在小条带间柱(宽15m)内布置采场充填及回风巷道。
各分段运输巷道及充填巷道通过采准斜坡道相连,每个盘区布置1条
盘区回风井和1~2条矿石溜井。最低分段巷道与有轨运输水平高差控
制在20m左右,以保证出矿溜井有足够的储矿时间,减小出矿与运输
的干扰。
自各分段运输巷沿采场轴线布置凿岩出矿平巷,在采场端部布置
切割横巷及切割井,切割井采用钻凿大直径炮孔VCR法爆破成井,而
后在切割横巷中钻凿上向平行炮孔以切割井为自由面爆破形成切割
槽。采场采用平底出矿结构。
(3)矿房回采
各采场在中段内自下而上逐分段进行回采。
选用SimbaH1354(或其类似产品)液压凿岩台车在各分段凿岩
巷道中钻凿上向前倾扇形炮孔,炮孔排距,孔底距,向先
行形成的切割槽崩落矿石。
装药暂推荐采用国产BCJ-4(或其类似产品)型装药车,炸药为
2#岩石乳化粒状炸药,起爆采用全非电起爆系统,即导爆索和非电雷
管联合分段起爆。每次爆破2~3排炮孔,在盘区内多个矿块同时爆
破。
选用Toro1400E电动遥控铲运机(或斗容)在
采场中装矿,通过凿岩出矿平巷、分段运输巷、盘区溜井出矿。
分段回采、充填并养护后再回采下一分段,二步骤采场滞后一步
骤采场一个分段进行回采。
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(4)采场通风
新鲜风流经人行通风井、分段运输巷、凿岩出矿巷进入回采工作
面,污风经盘区回风井进入阶段回风巷。对于爆破后以及远离主风流
采场、独头工作面,采用JK58-2№型局扇辅助加强通风。
(5)矿柱回采
鉴于上部角岩露天与地下矽卡岩型矿体同时开采的特殊情况,条
带间柱根据岩石力学研究结果再行考虑如何回采及何时回采。
(6)采场充填
充填之前,首先进行充填准备,在本分段凿岩出矿巷两端架设隔
墙进行密闭,在上分段凿岩出矿巷道中架设充填管线,实行多点和多
次充填,直至接顶。
充填体强度满足如下条件:
①一步骤采场充填体要保证二步骤采场开采时受爆破扰动而不
垮塌并保证出矿设备安全。
②满足大型铲运机作为出矿底板的要求。
③第一分段充填体强度满足下阶段开采的安全要求。
④充填体及条带矿柱的联合支撑作用满足露天与地下联合开采
安全的要求(需要进行岩石力学研究确定)。
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3充填材料与充填方案
充填能力
矿山充填法矿石日产量按下式计算:
Ad=Vk/T==5400000÷330=t/d
Ad—矿山充填法日产量(t/d);
Vk—北区地下采矿生产能力,540万t/a;
T—年工作日,330d;
日平均充填量按下式计算:
Qd=ZK1K2Ad/γk=×××÷=5365m3/d
Qd—日平均充填量(m3/d);
Ad—矿山充填法日产量,t/d;
γk—矿石密度(t/m3);
Z—采充比,取;
K1—充填体沉缩率,取—;
K2—流失系数,宜取—;
日充填能力按下式计算:
Qr=KQd=×5365=6438m3/d
Qr—日充填能力(m3/d);
K—充填作业不均衡系数,宜取—;
小时充填能力应按下式计算:
Qh=Qr/h=6438÷12=536m3/d
Qr—小时充填能力(m3/d);
h—每天实际工作时间,取12h;
设计小时充填能力取540m3/d,计划设4套系统,三用一备,则
单套系统充填能力为180m3/d。
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可利用充填材料
胶凝材料
西藏地区尚未发现或了解到足够的生产新型固结材料的主要原
料,可利用胶结材料只有水泥,设计胶凝材料推荐采用级复
合硅酸盐水泥。
充填骨料
1、全尾砂
甲玛二期选矿厂核定处理能力t/d,尾砂产率%,日
产尾砂t,可满足二期工程地下开采对充填骨料数量的要求。
根据北京矿冶研究总院及西藏华泰龙公司2020年10月联合提交
的《甲玛铜多金属矿高海拔大流量充填技术研究》(以下简称《技术
研究》),甲玛铜多金属矿全尾砂具有以下特点。
(1)渗透系数低(),充入采场后脱水性能差,应尽可
能采用高浓度充填,减小采场脱水量,同时,二步骤充填需添加少量
胶凝剂,使浆体能够固结。
(2)全尾砂粒级组成d50为m,-74μm占到%,
-37μm约占52%,全尾砂粒度偏细,属于细粒级物料。细粒级含量
高,比表面积大,相同配比下的充填体强度低。
(3)尾砂中SiO2、Al2O3的含量较高,分别达到了%和
%,说明甲玛矿尾砂是一种比较好的惰性材料;而含有一定的
CaO、MgO、FeO成分,有利于将来胶结充填;尾砂中P2O5、S等有害
成分含量低,可以作为井下充填材料。
综合分析,从物理化学性质来看,甲玛矿全尾砂可以作为充填骨
料,但由于粒度偏细胶结充填时水泥耗量很高,不是理想的充填材料。
2、分级尾砂
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以37μm作为分级界线,全尾砂中+37μm粗尾砂含量为%,
分级粗砂产率按75%计算,二期选厂日供分级尾砂量可达t,
可满足二期工程地下开采对充填骨料数量的要求。
根据《技术研究》结果,全尾砂经分级后,各元素含量变化不大;
全尾砂经分级后,其矿物组成情况并未发生变化;分级后分级尾砂粒
级组成d50为m,-74μm占到%,-37μm约占29%。
与全尾砂相比,以较为理想的充填浓度68%为基准,分级尾砂作
为充填骨料在相同砂灰比条件下,28天龄期充填体单轴抗压强度平
均提高70%,且在同一强度要求条件下,分级尾砂胶结充填6、10、
12灰砂比,分别于全尾砂胶结充填4、6、8相当,意味着在胶结充
填体在同等强度要求前提下水泥消耗量降低20%~30%,综合水泥消耗
降低10%~30%。
分级尾砂是更为理想的充填骨料。
全尾砂与分级尾砂28天龄期单轴抗压强度试验结果表3-1
单位:MPa
充填浓度充填骨料砂灰比4681012162025
66全尾砂
分级尾砂
68全尾砂
分级尾砂
70全尾砂
分级尾砂
72全尾砂
分级尾砂
74全尾砂
分级尾砂
3、废石
矿山一期牛马塘露天采场生产期间,在牛马塘排土场堆存有大量
废石,以角岩、矽卡岩、矽卡岩化结晶灰岩、大理岩为主,可作为辅
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助充填骨料利用。另外,生产期间掘进废石也可作为充填骨料的补充。
充填方案及充填材料的确定
充填方案
根据甲玛铜多金属矿可利用充填材料、所需充填能力、地形及气
候条件可供选择的充填方案有。
方案一:全尾砂高浓度自流充填方案
本方案二期选厂尾砂在选厂经深锥浓密机浓密至64%左右后通
过隔膜泵泵送至+4820充填站,经立式砂仓进一步浓缩脱水后,与水
泥混合搅拌均匀,制备成高浓度充填料浆后,通过充填钻孔自流至井
下采场进行充填。充填系统主要由尾砂供给系统(隔膜泵+输砂管线)、
充填站尾砂浆制备系统(立式砂仓)、水泥供给系统(水泥仓)、充填
料浆搅拌系统(搅拌站)、充填料输送系统(充填钻孔及充填管线)、
充填供(回)水系统及自动化控制系统组成。
方案二:分级尾砂自流充填方案
本方案二期选厂尾砂以37μm作为分级界线经旋流器分级,浓
度45%左右旋流器底流尾砂经过隔膜泵泵送至+4820充填站,经立式
砂仓进一步浓缩脱水后至66%~70%浓度,与水泥混合搅拌均匀制备成
充填料浆后,通过充填钻孔自流至井下采场进行充填。相比方案一增
加了尾砂分级系统。
方案三:全尾砂+破碎废石膏体泵送充填方案
本方案在牛马塘破排土场附近建设一破碎能力2020t/d的破碎
站,将牛马塘堆存废石破碎至-10mm,采用胶带运输机输送至充填站
碎石料仓;二期选厂尾砂在选厂经深锥浓密机浓密至64%左右后通过
隔膜泵泵送至+4550充填站缓冲砂仓。碎石、全尾砂、水泥搅拌均匀
制备成浓度约72%膏体料浆,通过柱塞泵泵送至井下采场进行充填。
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本方案充填系统主要由尾砂供给系统(隔膜泵+输砂管线)、碎
石采运制备系统(废石装、运及破碎系统)、尾砂缓冲系统(缓冲砂
仓)、水泥供给系统(水泥仓)、充填料浆搅拌系统(搅拌站)、充填
料输送系统(充填泵站、充填钻孔及充填管线)、充填供(回)水系
统及自动化控制系统组成。
充填方案的选择
由于缺乏全尾砂+破碎废石试验数据,对上述三个方案进行简单
比较如下:
(1)充填质量方面
甲玛矿全尾砂属于细粒级物料,细粒级含量高,比表面积大,相
同配比下的充填体强度低,特别是要求高强度充填位置(如打底充填)
难以保证充填质量要求。
根据实验结果,分级尾砂将细粒级物料脱出后,在相同配比下,
充填体强度明显提高,充填质量将得到明显改善。
参考北京科技大学完成的新疆铜辉铜矿膏体充填实验研究结果,
粗骨料相当于混凝土的石子,有利于提高充填体强度,粗骨料改善充
填物料的级配,可形成更高浓度的充填料浆(膏体),使充填体得以
改善。
综上所述,对于甲玛铜多金属矿,在保证充填质量方面,在充填
成本可控的前提下,分级尾砂胶结充填方案、全尾砂+破碎废石方案
要优于全尾砂高浓度自流充填方案。
(2)技术可靠性方面
虽然膏体充填在近年来得到了快速发展,但其关键装备、工艺控
制技术还不完善,技术可靠性有待提高。对于甲玛矿区来讲,其地处
高寒高海拔地区,自然条件恶劣,并且要求充填能力大,充填工艺对
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充填系统的可靠性要求高,且需建设碎石采运破碎系统,工艺较复杂,
特大型矿山泵送膏体充填国内尚无先例,需要解决一系列技术难题。
全尾砂高浓度自流充填及分级尾砂自流充填是国内目前应用广
泛的充填方式,其系统工艺流程、装备、自动化控制等系统均较成熟,
与之相配套的各种采矿方法及井下充填工艺也已在众多矿山得到成
功运用。
在技术可靠性方面,全尾砂高浓度自流充填方案、分级尾砂自流
方案要优于全尾砂+破碎废石膏体泵送充填方案。
(3)经济方面
经初步估算,因全尾砂+破碎废石膏体泵送充填方案需建设废石
破碎系统,投资明显高于其他两个方案。分级尾砂充填方案需建设分
级系统及配套设施,投资略高于全尾砂高浓度自流充填方案。在运行
费用方面,三个方案所使需人力、动力基本相当(不考虑废石破碎、
运输),其运营成本主要相差在水泥的消耗量。
充填方案运营成本比较表表3-2
项目
砂灰比
单采场
充填体积
水泥、废石消耗量
全尾砂分级尾砂全尾砂+碎石Ⅰ全尾砂(t)Ⅱ分级尾砂(t)

全尾砂+碎石
水泥(t)碎石(t)
水泥、碎石
单采场消耗量
一步骤444120753617361736173278
6810741751631613539952319574
二步骤
444114453428342834282112
25~257030540500405029387
合计16800027411205842061754351
水泥单耗(kg/m3)163123123
水泥单耗(kg/t矿石)
碎石单耗(t/m3)
碎石单耗(t/t矿石)
泵送剂单耗(kg/m3)
泵送剂单耗(kg/t矿石)
水泥单价(元/吨)700700700
碎石单位成本(元/吨)18
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泵送剂单价(元/公斤)
主要充填材料消耗成本
(元/吨矿石)
主要充填材料年费用
(万元)
年费用差值(万元)
(Ⅱ-Ⅰ)
(Ⅲ-Ⅰ)
(Ⅲ-Ⅱ)
注:由于全尾砂+破碎废石方案没有相关试验数据,其配比仅为估计值。
从表3-2可以看出,在经济方面方案三(全尾砂+破碎废石泵送
充填方案)与方案一(全尾砂高浓度自流充填方案)年可节省充填材
料费用万元,鉴于方案三充填料配比仅为估计值,存在误差
较大的可能,可以认为在经济方面方案三略优于方案一。
但方案二(分级尾砂自流充填方案)与方案一相比,年可节省充
填材料费用,相差悬殊,在其它成本方面,方案二较方
案一仅增加了旋流器分级系统及其附属装置,人工、动力、辅助材料
消耗两方案基本相当,在经济方面方案二明显优于方案一。
(4)其他方面
本项目尾矿库基本坝高,尾砂堆高,总坝高,
为一重大危险源。初期坝顶以上采用常规上游法尾砂筑坝,
且尾砂上升速度很快,每月子坝上升最大速度达。尾矿排放方
式为高浓度坝前排放。采用分级尾砂充填方案将大部分粗颗粒级尾砂
用于充填后,剩余尾砂能否筑坝或能否保证尾矿库安全是一大问题。
(5)充填方案的确定
综合考虑,方案三与方案一相比,虽在经济方面略有优势,但其
可靠性、工艺成熟度相对较差,且无试验数据支撑,设计暂不推荐,
建议进行此方面的试验研究工作,在条件成熟时可增设泵送系统作为
全尾砂充填系统的补充。
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虽然方案二在经济方面具有较大优势,但鉴于粗颗粒尾砂充填后
剩余尾砂能否筑坝尚无定论,设计暂不推荐方案二。待经有关单位进
一步研究论证证明细颗粒尾砂筑坝可以保证尾矿库安全后,增加尾砂
分级设施,将方案一变更为方案二。
综上所述,虽然由于全尾砂粒度偏细胶结充填时水泥耗量很高,
成本很高,不是理想的充填材料。但分级尾砂充填方案受尾矿库安全
条件限制,全尾砂+破碎废石方案无试验数据支撑尚不成熟,且集团
组织多次讨论论证拟采用全尾砂高浓度自流充填方案,本设计暂推荐
该方案。建议继续进行相关试验研究工作,在保证采矿安全的条件下
尽可能降低水泥消耗量。
充填料配比
充填料由尾砂、水泥和水按照一定的配比混合搅拌而成。充填料
的配比原则如下:
1)具有良好的稳定性和流动性。
2)形成的充填体的强度满足设计要求。
3)料浆充填料具有良好的流动性。
4)料浆充填料的流动性与流动时间满足充填巷道的流动要求。
《技术研究》根据原设计采矿方法,对二步骤采场推荐灰砂比为
1:25,对一步骤采场推荐了三组配比方案:
方案一:灰砂比配比为下部1:4、中下部1:8、中上部1:10、上
部1:6;
方案二:灰砂比配比为下部1:4、中下部1:6、中上部1:8、上
部1:6;
方案三:灰砂比配比为下部1:4、中下部1:6、中上部1:6、上
部1:6。
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全尾砂胶结充填体单轴抗压强度试验结果表3-3
国内外部分矿山高大采场充填体配比设计资料表3-4
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根据表3-4,高大采场充填体强度一般接近或大于。而依
据表3-3,灰砂比1:8料浆浓度68%、70%时的实验室28天龄期充填
体强度仅分别为MPa、。且考虑到充填料浆充到井下
后,浓度的不均匀、在脱水的工艺过程中少部分细粒水泥浆流失等因
素采场充填体平均强度比实验室测得的强度低30%左右的一般情况
下,显然按灰砂比1:8配置充填料浆难以满足充填体强度要求。
设计根据试验结果考虑采矿方法变更后充填段高一般为25m,充
填体侧向暴露面积一般在500m2以下的因素,充填体强度相较高大采
场充填体可适当降低。
设计推荐充填料将配比详见表3-5。
设计充填料推荐配比表表3-5
位置充填高度砂灰比水泥单位耗量
(kg/m3充填体)所占比例
一步骤采场
第一分段底部84
第一分段中部156
第一分段上部24
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其余分段下部696
其余分段上部2×34
二步骤采场
第一分段底部84
第一分段中部1525
第一分段上部24
其余分段下部23×325
其余分段上部2×34
综合
高强度胶结4
中强度胶结6
低强度25
平均水泥消耗量
注:水泥消耗量已考虑沉缩率影响,最终配比以采矿方法试验为准。
充填工作制度
考虑到甲玛矿区分布广,充填量大,为尽可能优化充填设施配置,
采用年工作330d,每天2班,每班8h(实际充填时间6h)的工作制
度。
充填料浆浓度
充填浓度是充填重要工艺技术参数,合理的充填浓度一方面要确
保充填料浆具有一定的流动性,可以实现管道自流输送,同时,充填
料浆要具有一定的保水性,避免料浆产生离析,减小井下采场脱水。
根据充填料浆流变试验及充填体强度试验结论,推荐甲玛矿充填料浆
浓度为68%~70%。
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4充填系统
充填工艺流程
充填设施主要包括地面充填搅拌站,充填钻孔和输送管路等,充
填搅拌站位置设在采场+4820m标高。二期选厂尾砂在选厂经深锥浓
密机浓密至64%后通过隔膜泵泵送至+4820充填站的砂仓储存并浓
缩,泵送距离约2200m,泵送高度约398m。
尾砂经砂仓浓缩至66%浓度的尾砂后,采用重力自流放砂。经仓
底的放砂孔,通过尾砂管道中设置的浓度计、流量计与电控球阀分别
为四台高浓度搅拌槽供料。
水泥用散装水泥罐车运输到充填站,采用风力输送至水泥仓,采
用双叶轮给料机给入TS微粉称,再通过TS微粉称供料至搅拌槽,在
搅拌槽内与尾砂进行加水搅拌;
水经一条管路泵送至搅拌站,由流量计与电控节流阀控制供水量
后,分别为四台高浓度搅拌槽供水。
充填系统组成及设备选型
系统组成
(1)供砂工作制度
供砂可采用间断供砂和连续供砂两种工作制度。
方案一:间断供砂工作制度
间断供砂工作制度与充填工作交替进行,即在充填系统工作进行
时不供砂,利用充填工作间歇时间(12h)进行供砂。此方案可保证
尾砂浆充分的沉降浓缩时间,有利于保证砂仓放砂浓度,从而保证充
填质量。但此方案需砂仓总容积满足单日最大充填量的需求,投资巨
大(建设1500m3砂仓7座),且供砂管线需频繁地进行放砂、冲洗,
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工作量大管理不便。
方案二:连续供砂工作制度
连续供砂工作制度与充填工作同时进行,对四座砂仓循环注砂和
循环放砂,并保证各砂仓沉降时间在4h以上。本方案仅需建设4座
1500m3砂仓,投资省,供砂管线无需频繁放砂和冲洗。但不利于砂仓
放砂浓度的保证。
鉴于供砂管路较长,矿山地处高海拔地区,为便于管理设计推荐
采用连续供砂工作制度。
(2)供砂流量
根据试验数据设计砂仓放砂浓度为66%~68%,砂浆密度
~。选厂深锥浓密机底流浓度64%~66%,砂浆密度
~,供砂流量见表4-1。
供砂流量计算表表4-1
浓密机
供砂浓度
(%)
供砂砂
浆密度
(t/m3)
供砂
时间
(h)
砂仓放
砂浓度
(t/m3)
砂仓放砂
砂浆密度
(t/m3)
充填
时间
(h)
充填
流量
(m3/h)
富裕
系数
供砂
流量
(m3/h)
642466%12540313
642468%12540330
662466%12540297
662468%12540313
经计算,为满足充填工作的需要,供砂流量在297~330m3/h之
间,设计选取大值,即尾砂浆流量按330m3/h确定供砂管线及设备。
(3)剩余尾砂排放流量核算
选厂核定生产能力43500t/d,按尾矿产率%计算,日产尾砂
42586t,按尾砂密度t/m3折算64%~66%尾矿浆为
36725~38741m3/d,折合小时流量为1530~1614m3/h。
扣除日充填消耗尾矿浆270~300m3/h×24h=6480~7200m3/d;
剩余尾矿浆30245~31541m3/d;
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按24h排尾核算,排尾流量为1260~1314m3/h。
应由原设计单位核算矿山充填利用部分尾砂后,原设计尾矿排放
输送系统是否满足要求。
(3)供砂管路
《技术研究》推荐供砂管路内径以230~235mm为宜,以达到实际
流速高于临界流速,且尽可能降低沿程损失的的目的。设计选用双金
属复合耐磨管,管道参数φ273×19,管道压力。
供砂管线流速验算表表4-2
浓密机
供砂浓度
(%)
砂仓放
砂浓度
(t/m3)
供砂
流量
(m3/h)
管道内径
(mm)
流速
(m/s)
6466%313229
6468%330
6666%297
6668%313
(4)供砂设备核算
供砂泵扬程计算表表4-2
序号项目单位指标备注
1流量m3/h330
2管道内径mm230
3供砂浓度%6466
4砂浆密度t/m3
5几何高差m398
6泵送几何高差压头h1mH2O
7线路长度m2200
8沿程阻力系数%北矿院数据
9沿程阻力h2mH2O
10局部阻力系数
11局部阻力h3mH2O
12剩余压头h4mH2O5
13所需扬程hmH2O
甲玛二期尾砂输送系统由三个系列组成,内设6台DGMB550/9型
隔膜泵,三条输送管路,两台泵并联为一组共用一条输送管路,三组
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两用一备。隔膜泵性能:Q=550m3/h,H=9MPa,P=1900kW。
按隔膜泵的扬程效率90%计算,现有隔膜泵扬程为,即
810mH2O,基本可以满足要求。
需要说明的是,《技术研究》所确定沿程阻力系数是采用流变仪
测定料浆参数而后采用经验公式计算得出的,并非管道试验测定的结
果,与我们所掌握经验数据有一定差距,也可能与实际数据有一定的
误差,如果阻力系数略有提高将不能满足供砂要求,此数据对甲玛充
填系统的建设至关重要,建议进行进一步的试验研究工作。
在没有其他相关数据的条件下,设计暂按利用尾矿输送备用系统
的一台隔膜泵向充填系统供砂。
(1)料浆制备系统
料浆制备系统设备主要包括立式砂仓、浓度计、电磁流量计、流
量调节阀、刀闸阀、高浓度搅拌槽、水泥仓、机械回旋反吹扁布袋除
尘器、闸板阀、双叶轮给料机、TS微粉称、水泵、尾砂输送管路、
水泥管路、水输送管路等。搅拌系统采用动态计量、连续活化搅拌的
方式,具有配比精度高、搅拌效果好,可保证料浆泵送充填料的性能。
在搅拌前,水泥存储在水泥仓内,水存储在高位水箱中;
选厂64%~66%浓度的尾砂输送至充填站立式砂仓,尾砂经立式砂
仓二次浓密后制成66%~68%浓度的尾砂,由仓底放砂孔自流排出,再
经流量计与流量调节阀计量调节完毕后输送至高浓度搅拌槽;
水泥经仓底的采用双叶轮给料机给入TS微粉称,再通过TS微粉
称供料至高浓度搅拌槽;水从高位水箱自流至搅拌室,通过三通分流
后,由流量计与流量调节阀计量调节完毕后输送至高浓度搅拌槽;
成品尾砂、水泥和水三种物料由高浓度搅拌槽搅拌,搅拌完毕后
给入充填管路。
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整个系统由尾砂输送计量、水输送计量、水泥输送计量和料浆搅
拌四部分组成,其中尾砂输送是指将选厂64%~66%浓度的尾砂,通过
砂泵输送至4个立式砂仓。4个立式砂仓分别向4个高浓度搅拌槽供
料。每个立式砂仓布置一根供料管路至高浓度搅拌槽,立式砂仓靠自
身料浆重力浓密得到66%左右的尾砂,经砂仓底部出料口排出。排出
的尾砂经过浓度计、流量计、电动调节阀等计量调节后输送至高浓度
搅拌槽;水泥由4个水泥仓、4台双叶轮给料机、4台TS微粉称分别
给料到4台高浓度搅拌槽;水由高位水箱重力供水,经过水路计量后
进入高浓度搅拌槽。三种物料在高浓度搅拌槽搅拌后,给入充填管路。
以上过程连续作业,进行料浆的搅拌制备,保证充填用料浆需求。
(2)充填管路系统
充填管路系统主要由充填管路、三通、液控节流阀、截止阀等组
成,其中充填管路包括地面管路、充填钻孔管路、井下主管路和工作
面充填管路部分。
搅拌好的充填料进入充填管路,经地面、充填钻孔、井下和工作
面充填管路后到达充填工作面,在布料管处进行充填施工作业。
设备选型
(1)立式砂仓
充填系统的处理能力为540m3/h,根据方案,甲玛充填系统需要
三套系统同时运行,单套系统能力为180m3/h,设计配置4套充填料
浆制备系统,3用1备,共配置4座立式砂仓。
立式砂仓主要起中转稳料作用,同时也要起到一定的浓缩作用,
即确保充填浓度达到68%~70%。甲玛设计充填流量为180m3/h,考虑
到工况的复杂性,实际充填流量可能为180m3/h~200m3/h,为了确保
系统的可靠性,立式砂仓规格参数按照200m3/h的充填流量进行计算。
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根据国内外立式砂仓应用实践情况,立式砂仓推荐直径为φ12m,仓
底采用锥形仓底。仓底内部装有喷水管,喷水管配有喷嘴,锥形仓底
中心处开有放砂孔。制备后66%~68%浓度的尾砂浆应满足2h充填量,
即400m3。根据《甲玛铜多金属矿高海拔大流量充填技术研究》中试
验结论,全尾砂浆沉降试验结果,64%浓度全尾砂浆沉降速度为
,以此计算将浓度64%的全尾砂浆浓缩至浓度66%需要的时间
为,立式砂仓容积最小为:200m3/h×+400m3=1188m3,考
虑到立式砂仓80%的有效容积率,立式砂仓设计容积为
考虑计算结果及国内外应用现状,甲玛矿立式砂仓设计推荐容积为
1500m3。
(2)水泥仓
甲玛矿采用分段充填采矿法,采场内不同高度采用不同的充填配
比,灰砂比分别为1:4和1:6、1:25,计算的平均水泥单耗为
,充填量按4877m3/d计算,日充填水泥平均用量为810t。
水泥仓正常情况下采用3用1备,根据《有色金属采矿设计规范
-GB50771-2020》要求,水泥仓总容量应满足2d充填用量,单个水泥
仓容积为:810t/d×2d÷4÷,考虑90%的有效容积率,
单个水泥仓容积为350m3。因此,甲玛矿配置4座水泥仓,单个水泥
仓容积350m3,可存储水泥455t。水泥仓顶部为方仓,底部为锥形仓。
长×宽×高=6×6×。(详细形式参照《充填搅拌站配置图》)水
泥仓采用钢板仓。
(3)水泥输送设备
根据充填能力要求,按照充填量180m3/h、充填浓度70%、最大
灰砂比1:4计算,每小时水泥最大耗量为。并且根据矿山实际
生产经验,为了避免水泥输送出现粘结大块、供料不均匀等问题。据
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此,设计水泥仓底部安装一台液动闸板阀控制仓底落料,并在闸板阀
底部安装一台双叶轮给料机为TS微粉称给料。
双叶轮给料机采用变频调控,调节范围调节范围0~60t/h。电
机功率22KW。
TS微粉称型号为TSFⅡ400×4000,台时产量80t/h,电机功率
36KW,产品质量5700kg。
(3)搅拌设备
充填料浆搅拌工艺及搅拌设备的选择要充分考虑充填料浆的性
质。同时。为了制备均匀的充填料浆,搅拌时间也是非常重要的工艺
参数。甲玛矿充填浓度为68~70%,料浆浓度属于高浓度范围,甲玛
铜多金属矿初步考虑选用高浓度搅拌槽一段搅拌工艺。
矿山充填能力为180m3/h,搅拌时间2~3min,则搅拌槽的有效
容积应达到6~9m3,搅拌槽有效利用率按80%考虑,则搅拌槽容积为
~,甲玛矿高浓度搅拌槽按。设计每
套充填系统选用1台Φ2600×3000mm型高浓度搅拌槽,共4台。
(4)活化设备
立式砂仓采用高压水和压缩空气活化造浆。因此在蓄水池处配备
三台IS100-60-250型水泵用于高压水活化造浆。水泵参数如下:流
量100m3/s,扬程80m,功率37KW。并且在充填站外部设一座独立空
压机站,站内配备4台OGFD250型双螺杆风冷空压机用于压缩空气活
化造浆。空压机参数如下:排气量,排气压力,功
率250KW。
为提高仓底活化效率,每座砂仓底部制作时均安装活化喷咀,活
化喷咀采用不锈钢制作。在砂仓底部布置5层管路,每层管路均匀配
置25喷咀,4座砂仓共需喷咀400个。
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充填管网系统
充填站布置4个充填钻孔,3用1备,为减小井下工程量,充填
钻孔由+4700m标高施工至+4500m中段,在+4500m中段掘进充填管道
联络巷与钻孔硐室连通,联络巷规格2×2m,长约50m,具体根据钻
孔下口位置确定。充填管线自充填钻孔经+4500m充填管线联络巷与
+4500m中段运输巷连通,经过中段联络巷及中段天井至各充填采场
进行充填。
充填钻孔直径φ300mm,充填套管采用φ219×20mm双金属复合
管,内衬采用KMTBCr28耐磨合金材料,耐磨层厚度10mm,套管连接
方式为管箍连接,套管与钻孔之间的环状间隙用,
钻孔偏斜率不超过1%。
充填站至充填钻孔明管及井下主巷道采用φ150mm陶瓷管,进入
采场采用φ150mm高锰钢管,工作面采用φ150mmPVC管,管道采用卡
式法兰连接。
高位水箱和沉淀池
(1)高位水箱
充填系统用水主要用于立式砂仓造浆、料浆浓度调节及管道清
洗。对于立式砂仓造浆及浓度调节,由于充填尾砂供料浓度为64~
66%,基本达到充填料浆浓度要求,其供水主要考虑供水压力,压力
应大于,用水量由于很小,可以忽略不计。对于充填管道清
洗与应急用水,其供水应满足清洗管路水量要求。因此。甲玛矿充填
生产设计在充填站布置高位水箱,正常生产时水仓内水经离心泵提供
高压水,应急情况下,水仓内水利用自然压头完成设备管道清洗工作,
水仓内的水由选厂回水池提供。应急水仓容积应满足管道清洗1小时
的用水量,水流速按,满足三套充填系统清洗管路的应
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急水仓容积为:π××××3600×3=477m3,水仓容积
设计为480m3。水仓底板应高于搅拌槽2m,以确保有一定的静水压力。
(2)沉淀池
在搅拌系统故障时,须清理出搅拌系统中的料浆,沉淀池是用来
临时存放清理出来的料浆的,同时还可临时存放生产污水及立式砂仓
溢流水,考虑到沉淀池的安全裕度,选取沉淀池容积为135m3。
5充填工业泵站
充填浆料输送方式
设计对4400m以上矿体全部布置了采切矿块及采切工程,对各充
填地点充填倍线进行了计算,结果见充填管路示意图。4450m一标段
全部可以实现自流输送,4400m二、三标段自流可输送范围见下表。
自流可输送范围表
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一般自流输送,充填倍线6为可靠,8为可能。从上表可以看出,
为可靠自流输送,基建区域(矿块布置在4420m标高)65%左右可以
自流输送,4445m以上矿块45%左右、4470m以上矿块30%左右、4490m
以上矿块20%左右可以实现自流输送。对于不能自流输送的采场,需
要局部采用高压泵动力输送。
泵站建设及设备选型
因生产初期部分地段不能满足自流输送要求,需采用加压泵输送
充填料浆,在充填站附近新建一座充填工业泵站,对料浆进行加压输
送。
充填站标高为+4820m,充填工业泵站标高+4810m。浆料满足自流
要求。因充填系统分为自流输送和加压泵送两种输送方式,因此选取
两套制备系统为充填工业泵供料。
两台搅拌桶制备的充填料浆采用重力自流,经电动闸板阀调节后
采用分料三通分流,在经电动闸板阀和电动夹管阀汇入3台充填工业
泵。再经充填工业泵加压后经Y型三通重新打入两条充填管路。
流程详见图1
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图1
充填工业泵型号为,电机功率500kw,理论泵
送能力150m3/h。
根据确定的单套系统小时充填量180m3/h,选用3台型号为
充填工业泵,理论小时最大充填能力为150m3/h,最
大泵送压力为15MPa,实际充填能力为100m3/h。充填工业泵2台工
作,1台备用。
该设备不同于普通的混凝土泵,是专门用于充填作业的工业充
填泵,广泛应用于煤矿充填开采、金属矿山与非金属矿的尾矿充填
开采、冶金石化行业污水处理和固体废弃物处理等领域,可用于长
时间连续作业工况,满足方案要求的输送量,出口压力在国内外同
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类产品中为一流水平,可保证充填料浆的超远距离输送,最大程度
的提高系统的有效作业覆盖半径。

(1)全液压控制:采用全液压控制开式系统,油温低,可靠性
高,换向冲击小,液压系统自清洁能力强。
(2)恒功率控制:采用双泵组合流液压系统,恒功率控制,系
统更简单、可靠。
(3)砼活塞自动退回技术:检查和更换活塞方便、快捷,结构
简单实用可靠。
(4)高效耐磨元件技术:眼镜板、切割环、S管阀等耐磨度高,
使用寿命长。
(5)变量节能技术:液压系统采用多项变量技术,比例控制,
按需输出,高效节能。
(6)自动润滑技术:采用液压同步控制的自动润滑技术,保证
砼活塞、搅拌与S管阀等运动元器件润滑性能良好。
(7)S管阀技术:独特的大嘴S阀设计,阀体内部通径增大,吸
入面积增加,吸入效率提高,料浆更易泵送。
(8)料斗防死角技术:全新设计的料斗,双层弧焊结构,彻底
去除死角位置,不积料。
6充填步骤
在充填料制备系统完全准备好的情况下,即可开始充填工作。充
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填工作步骤依次为准备—管路充水—料浆充填—充填结束清理。
准备
通过对充填站、井上井下管路检查,确认设备完好、无故障,方
可进行充填工作。
(1)水泥、尾砂、水充足,蓄水池供水泵工作正常;
(2)各计量器具、输送设备、搅拌设备、泵送设备正常;
(3)管路连接无松动、无破损,密封圈完好;
(4)布料管区域清除无关设备、物品及人员;
(5)检查完毕报充填站中央控制室。
管路充水
充填开始时,先向管路中充水。充水的目的是:
(1)清洗管路,排除管路中的异物,避免堵管;
(2)滑润管路内壁,减少充填体的沿程阻力损失。
料浆充填
待泵送出一定量的水之后即可开始充填。充填时就地手动控制截
止阀,料浆由高浓度搅拌槽送入井下采空区。
充填结束清理
充填结束清理方法分两种,一种为加入少量水(3~5m3)后加气
压分段推动,将料浆压入采空区,如采用较多水时,注意管路末端的
水排向排水沟。另一种利用非胶结物料推出胶结物料,因为非胶结物
料的管路停留时间可达48h,在充填结束时可用尾砂不加水泥的方式,
将胶结物料推出管路,待第二天再充填时再加入胶结充填料进行泵送
即可。
7充填站保温
该充填站地处高海拔严寒地区,为防止尾砂仓出现结冻状况影响
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生产,需要对尾砂仓采取保温措施。设计在每个尾砂仓筒体侧壁的外
侧设聚氨酯发泡保温层,保温层内预埋发热电缆。
8自动化控制系统
概述
甲玛铜多金属矿地处高原环境,充填站标高+4820m,工作自然条
件恶劣。因此甲玛矿充填系统应建立先进的自动化控制系统,以提高
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工作效率,确保充填质量。充填自动化控制系统应具有运行可靠有效、
功能齐全、操作简单灵活、扩展容易、维护方便等特点,对充填生产
过程进行全面的自动控制与运行监控。自动化控制系统要求能在稳定
生产过程及保证充填指标的前提下,尽可能地提高设备生产能力,降
低工人劳动强度,降低设备事故率,减少生产成本,提高经济效益。
充填站主要控制调节回路如下:
(1)尾砂供料流量控制;
(2)立式砂仓放砂流量、浓度监测与控制;
(3)充填料浆配比控制;
(4)充填料浆浓度控制;
(5)恒压供水控制;
(6)立式砂仓、水泥仓、高位水箱、高浓度搅拌槽的料位监测
与控制;
(7)充填管路堵塞事故处理。
要实现对充填系统的控制,需要监测下列工艺参数:
(1)立式砂仓、水泥仓、高浓度搅拌槽的料位;
(2)尾砂供料浓度与流量;
(3)立式砂仓放砂流量和浓度;
(4)水泥给料量;
(5)充填浆流量和浓度;
(6)砂仓、高浓度搅拌槽加水流量;
(7)供风压力和供水压力;
控制水平
自动化控制系统采用了集散型监控系统。
集散系统一般结构:
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集散控制系统(DCS)是一种以分散数据采集、控制和集中监视
管理为主要特征的计算机控制系统。系统一般由四部分组成:系统网
络、现场控制站、操作员站和工程师站。
系统网络是DCS的骨架,它是DCS的基础和核心。对于整个系
统实时性、可靠性和可扩充性起着决定性的作用。对于一个DCS系
统首先要满足系统的实时性要求,即在确定的时间限度内完成信息的
传递;另外,系统网络必须可靠,在任何情况下,系统网络不能中断,
大多数DCS系统均采用双总线型、环型或双重星星来增强系统冗余、
提高可靠性;而且,网络一般都具有开放性,使系统可按实际需求进
行拓展。
现场I/O控制站是一种完成对过程现场I/O处理并实现直接
数字控制功能的网络节点。其主要功能有三个:一是对现场的过程量
进行数字化,形成与现场一致的过程量的实时映像。二是将实时数据
通过网络送到操作员站、工程师站及其它I/O控制站,以便实现全
系统范围内的监督和控制。三是在本站实现局部自动控制、顺序控制
和闭环控制。
操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节
点,同时,该节点具有历史数据处理能力。
工程师站是对DCS进行离散的配置、组态工作和在线的系统监
督、控制维护的网络节点。主要提供系统组态和对系统的监控功能。
网络结构:
系统信息集成网络结构可化分为三个层次,即:现场控制层、上
位监控层和上位管理层。现场控制层主要由生产设备、仪器仪表、可
编程逻辑控制器及现场总线组成,实现对生产过程的测控。过程监控
层由4台操作站(其中一台工程师站,三台操作员站)和一台服务器
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组成。四台操作站对生产现场进行监控,同时这操作站间互为备用,
构成冗余系统。服务器一方面通过管理软件实现对上位机系统的管
理;另一方面作为数据服务器,为数据存贮、统计、报表和整合提供
数据支持。以过程监控层数据数据服务器为基础,建立Web服务器,
在生产管理层实现与Inter相连,仅用通用的浏览器就可查看实
际生产过程。操作站使用与DCS的接口把现场数据采集到过程数据
库中后,系统信息集成主要实时数据库与关系数据库的通讯以及控制
系统的网页发布两个方面。
本系统具有以下主要功能如下:
(1)、控制点报警。
(2)、配比控制。
(3)、比例、积分、微分控制。
(4)、开关控制。
(5)、平均值。
(6)、最大值/小值选择。
(7)、趋试图。
(8)、联锁控制。
(9)、画面显示功能。
检测控制系统
(1)选厂尾砂量自动计量。
(2)尾砂仓上下料位进行检测,并根据料位情况控制送料泵。
(3)尾砂仓出料浓度检测和控制系统。
(4)尾砂仓出料量检测和控制。
(5)水泥仓上下料位进行检测报警
(6)水泥仓出料量检测和控制。
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(7)高浓度搅拌槽液位检测和控制。
(8)高浓度搅拌槽出料量检测计量。
(9)高浓度搅拌槽配料浓度检测和控制系统。
(10)充填管路沿程压力监测。
(11)、清水池液位检测和控制系统。
(12)、对所有用水点的水量、所有工艺物料量进行检测计量累
计,累计设备运行时间,打印保养及维护报告。
(13)、车间电视监控制系统
在充填车间重要岗位设有彩色摄像镜头,在充填控制室进行监
控,实现车间的生产监控管理。
控制方式
在控制室设置集中自动控制方式和现场手动方式。在集中自动控
制方式运行时,设备的启停由计算机控制系统按照工艺的要求顺序自
动启动及停止。而现场手动则由操作人员在现场控制柜上完成操作。
在每台设备旁边设计机旁操作箱或现场操作箱(柜),现场箱(柜)
上安装电流表,现场人员可以进行各种现场操作,如:现场检修,就
地运行以及安全。
在集中自动控制运行时,设备启动前,必须由控制室操作人员和
现场操作工进行通信联络,系统才能启动运行。现场设备的应答确认
作为系统启动运行的联锁条件。
在现场手动运行时,现场控制箱上的远程/就地开关打到就地方
式,此时不仅从控制程序上断开回路,而且从电气连接上断电,从而
保证现场设备的绝对安全。
设备选型
所有检测和控制仪表采用电动仪表,检测和控制仪表采用国产仪
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表和进口仪表,阀门采用电动。设备汇总表中仪表数量因设计进程无
法统计准确,以施工图为准。
控制方式
根据工艺专业的配置和生产操作要求,主要分1个仪表集中控制
室。充填车间的工艺流程中的检测和控制集中于一个控制室,面积约
100m2。
供电电源
仪表供电,单项220VAC,50HZ,功率:100KW
网络接口
鉴于有的单体设备已经自身带有PLC控制功能,需要用通讯方式
把现场的实际参数采集到上位DCS中进行逻辑或数学运算,同时把上
位DCS指令参数传到设备中。
借助于企业信息管理网络硬件平台,连接选矿集中控制DCS系
统、全矿供配电计算机监控的PLC控制设备(具有TCP/IP协议的网
络接口模块),组成工业以太网。
对于那些无法接入DCS的现场数据,直接接入到一个数据库采集
服务器,把现场数据转换成标准的数据库.在标准数据库的基础之上,
通过组态,观测生产过程参数,对生产过程数据进行评估,生成各种
生产报表、技术统计图形、生产参数的趋势图形,并且为将来的二次
开发和使用留有余地。
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9劳动组织
每天2班充填,两班共充填16h,充填系统地面充填班组每班共
需6人,井下充填班组每班共需5人,充填系统每班共需11人,两
班共需22人。
(1)地面充填站班组
地面充填班组人员组成表5-1
序号岗位人数单位备注
1站长0人材料及质量验收员兼职
2控制室操作员2人
3
材料及质量验收

1人
4设备检修员2人其中1名电工
5值班员1人
合计6人
注:表中为每班需要人员,配置仅供参考,具体根据实际情况进行调
整。
(2)工作面充填班组
井下充填工作面充填班组人员组成表5-2
序号岗位人数单位备注
1班长0人工作面操作工兼职
2工作面操作工4人
3管路巡检工1人兼节流阀操作
合计5人
注:表中为每班需要人员,配置仅供参考,具体根据实际情况进行
调整。
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10环境保护
一、粉尘
粉尘来源包括:高浓度搅拌槽、水泥运输过程等。
水泥上料过程中的粉尘主要是由卸料引起的,对于此类粉尘,可
以采取的除尘措施为:
降低装卸料点落差:通过优化尽量降低卸料点落差,减少粉尘产
生量。
搅拌系统的除尘主要包括粉料仓仓顶除尘、粉料输送中的除尘和
高浓度搅拌槽的除尘,针对各个部分的功能采取如下措施:
(1)粉料仓的除尘措施:粉料仓主要在进料时产生粉尘,为了
解决好粉料仓的粉尘问题,粉料仓与加料设备密封连接,避免粉尘外
溢,同时在仓顶设置除尘器除尘,除尘器收集的灰直接放入各自圆筒
仓内。
(2)粉料输送过程中的除尘措施:粉料的运输采用散装水泥运
输车,有效防止在运输过程中的粉尘污染,粉料由粉料仓经螺旋输送
机输送至计量斗,特点:连续螺旋叶片阻力
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