高阳铁矿、郑家坡、安徽开发铁矿充填技术

1、某矿业充填技术演变过程某矿业充填技术演变过程时间：时间：20132013年年5 5月月 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd2引言引言文章介绍了五矿邯邢矿业在黑色矿山从崩落采矿到文章介绍了五矿邯邢矿业在黑色矿山从崩落采矿到充填采矿、由小规模充填系统到国内最大规模充填充填采矿、由小规模充填系统到国内最大规模充填系统的历程，阐述了国内最大规模充填采矿系统以系统的历程，阐述了国内最大规模充填采矿系统以及强力搅拌、卧式、立式、自流与泵送等多样化充及强力搅拌、卧式、立式

2、、自流与泵送等多样化充填系统的设计和运行实践。填系统的设计和运行实践。引言引言 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd3 目 录 九十年代北洺河充填采矿方法的论证九十年代北洺河充填采矿方法的论证3五矿邯邢矿业的基本情况五矿邯邢矿业的基本情况1 高阳铁矿的充填开采高阳铁矿的充填开采4五矿邯邢矿业采矿方法的变迁五矿邯邢矿业采矿方法的变迁2 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5 安徽开发矿业充填系统安徽开发矿业充填系统 6 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Min

3、metals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd4五矿邯邢矿业前身为邯邢冶金矿山管理局，于五矿邯邢矿业前身为邯邢冶金矿山管理局，于19511951年年7 7月成立，月成立，20042004年年6 6月，与中国五矿集团公司重组。月，与中国五矿集团公司重组。20102010年年1212月月2424日改制为五矿邯邢矿业有限公司。日改制为五矿邯邢矿业有限公司。一、五矿邯邢矿业的基本情况现有铁矿山现有铁矿山1313座，铁矿资源控制量座，铁矿资源控制量9 9亿亿t t以上。以上。其中，安徽开发矿业其中，安徽开发矿业750750万

4、万t/at/a采选项目是目前国内最大规模的采选项目是目前国内最大规模的地下矿山，目前具有铁矿石地下矿山，目前具有铁矿石11001100万万t t、铁精矿、铁精矿420420万万t t的年产能。的年产能。总部位于历史文化名城、成语典故之都邯郸，业务遍布河北、总部位于历史文化名城、成语典故之都邯郸，业务遍布河北、山东、安徽、辽宁、山西及非洲毛里塔尼亚等地区和国家。山东、安徽、辽宁、山西及非洲毛里塔尼亚等地区和国家。现有员工现有员工1100011000多人。多人。 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxi

5、ng Mining Co., Ltd5 目 录 九十年代北洺河充填采矿方法的论证九十年代北洺河充填采矿方法的论证3五矿邯邢矿业的基本情况五矿邯邢矿业的基本情况1 高阳铁矿的充填开采高阳铁矿的充填开采4五矿邯邢矿业采矿方法的变迁五矿邯邢矿业采矿方法的变迁2 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5 安徽开发矿业充填系统安徽开发矿业充填系统 6 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd6 二、五矿邯邢矿业采矿方法的变迁二、五矿邯邢矿业采矿方法的变迁 v开采深度开采深度：露天

6、开采、露天转井下、井下浅部开采、千米深井的开采：露天开采、露天转井下、井下浅部开采、千米深井的开采v井下采矿方法井下采矿方法：空场法、崩落法到充填法的开采：空场法、崩落法到充填法的开采v充填采矿规模：充填采矿规模：充填采矿矿山的生产能力由充填采矿矿山的生产能力由20万万t/a逐步达到了逐步达到了750万万t/a， 安徽开发矿业是目前国内最大生产能力的充填采矿矿山。安徽开发矿业是目前国内最大生产能力的充填采矿矿山。 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd7 目 录

7、 九十年代北洺河充填采矿方法的论证九十年代北洺河充填采矿方法的论证3五矿邯邢矿业的基本情况五矿邯邢矿业的基本情况1 高阳铁矿的充填开采高阳铁矿的充填开采4五矿邯邢矿业采矿方法的变迁五矿邯邢矿业采矿方法的变迁2 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5 安徽开发矿业充填系统安徽开发矿业充填系统 6 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd8三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 充填采矿的发展：充填采矿的发展：充填法在我国首先用于充填法在

8、我国首先用于有色矿山有色矿山，起步于六十年代，成熟于七十年，起步于六十年代，成熟于七十年代，普遍应用于八十年代，由于有色产品价格较高代，普遍应用于八十年代，由于有色产品价格较高, ,有较好的成本承受有较好的成本承受能力能力, ,成为有色矿山的常规开采技术。而成为有色矿山的常规开采技术。而上世纪的黑色矿山，几乎都上世纪的黑色矿山，几乎都处于微利状态，难于想象在黑色矿山应用充填采矿方法处于微利状态，难于想象在黑色矿山应用充填采矿方法。北洺河铁矿的开采技术条件：北洺河铁矿的开采技术条件：矿体主要为磁铁矿、顶板为灰岩，底板为闪长岩。矿体主要为磁铁矿、顶板为灰岩，底板为闪长岩。矿体位于大型间歇性河流北洺

9、河河床下，矿体位于大型间歇性河流北洺河河床下，走向长走向长1620m1620m，宽，宽9292376m376m，平均厚，平均厚44.9m44.9m，最大厚度，最大厚度160.7m160.7m，矿体倾角矿体倾角3 36060，地质品位，地质品位49.78%49.78%，矿床埋藏深度，矿床埋藏深度134134679m679m。 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd9 北洺河铁矿始建于北洺河铁矿始建于1997年，北洺河铁矿设计年产矿石年，北洺河铁矿设计年产矿石180

10、万万t，在采矿方法的选择论证中，做了大量的论证工作：在采矿方法的选择论证中，做了大量的论证工作：最传统的观念选择：最传统的观念选择：适用的采矿方法是无底柱分段崩落法，具有开采系统简单、适用的采矿方法是无底柱分段崩落法，具有开采系统简单、产量大，成本低的特点。产量大，成本低的特点。创新发展的选择创新发展的选择 ：充填采矿方法也显示了诸多有竞争力的优点回采率高、贫化率低、充填采矿方法也显示了诸多有竞争力的优点回采率高、贫化率低、地表不陷落、无尾矿库、环境保护好等特点。地表不陷落、无尾矿库、环境保护好等特点。这里回顾一下当初进行的技术经济比较及选择。这里回顾一下当初进行的技术经济比较及选择。三、九十

11、年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd10表表1：北洺河铁矿采矿方法技术经济比较表：北洺河铁矿采矿方法技术经济比较表 三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd11当年充填法与崩落法的比选：当年充

12、填法与崩落法的比选：回采率提高回采率提高10%10%，延长服务年限，延长服务年限3 3年。年。贫化率降低贫化率降低10%10%，提高了出矿品位，多产铁精矿，提高了出矿品位，多产铁精矿11.811.8万万t/at/a。尾砂全部充填于采空区，即不需要建尾矿库，减少基建投资尾砂全部充填于采空区，即不需要建尾矿库，减少基建投资14601460万元。万元。消除了尾矿堆存的安全隐患。消除了尾矿堆存的安全隐患。周围环境的污染影响小。周围环境的污染影响小。充填法优点充填法优点成本增加成本增加1818元元/t/t，增长幅度达到，增长幅度达到2121。生产能力难于保证。生产能力难于保证。（矿体宽（矿体宽90903

13、76m376m，采场采用棋盘式结构，结构复杂），采场采用棋盘式结构，结构复杂）充填法缺点充填法缺点三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd12 虽然最后未选择充填采矿法，但是详细的建设投资、虽然最后未选择充填采矿法，但是详细的建设投资、技术指标、运行成本、产品结构的对比，已经使得对充技术指标、运行成本、产品结构的对比，已经使得对充填采矿法有了深刻的认识，为日后选用充填采矿法填采矿法有了深刻的

14、认识，为日后选用充填采矿法奠定了基础。奠定了基础。收收 获获三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd13 今天对崩落法与充填法的比选：今天对崩落法与充填法的比选： （1）矿石回采率：）矿石回采率：80%提高到提高到90% 提高提高10%的资源利用效果，的资源利用效果， 延长服务年限延长服务年限3年的收益，年的收益，服务年限延长服务年限延长10% 有价获得每吨资源（采矿权价款约需有价获得每吨资

15、源（采矿权价款约需10元），元）， 价款投资多利用（少浪费）价款投资多利用（少浪费）10%（2）贫化率降低贫化率降低10%10%，提高了出矿品位，多产铁精矿，提高了出矿品位，多产铁精矿11.811.8万万t/a t/a 最终产品铁精矿增加最终产品铁精矿增加10%10% （3）土地购置：在土地价格高昂（土地购置：在土地价格高昂（510万元万元/亩）亩） 充填法无需购置陷落区土地、少购尾矿库土地充填法无需购置陷落区土地、少购尾矿库土地 70%尾沙充填井下，减少约尾沙充填井下，减少约70%尾矿库购地费用和工程费用尾矿库购地费用和工程费用（4）减少尾矿库的安全隐患）减少尾矿库的安全隐患三、九十年代北洺

16、河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd14（5）矿石充填成本与精矿售价变化：）矿石充填成本与精矿售价变化： 当初充填法成本当初充填法成本18元元/t,现在增加到了现在增加到了35元元/t,成本增加到成本增加到2倍；倍； 铁精矿售价由原来的铁精矿售价由原来的254元元/t增加到增加到1000元元/t, 相比相比16年前增加年前增加到到4倍。倍。 每吨矿石增加的充填成本每吨矿石增加的充填成本35元元/t与与1

17、000元元/t精矿售价相比实在是精矿售价相比实在是微不足道了，铁精矿的高价位给黑色矿业利用充填采矿法采矿提微不足道了，铁精矿的高价位给黑色矿业利用充填采矿法采矿提供了绝对的市场机会供了绝对的市场机会。三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd15（）环境保护（）环境保护: 从社会发展来看，保护环境绿色开采已经不是一种概念，从社会发展来看，保护环境绿色开采已经不是一种概念， 而是矿山企业必须履行

18、的社会责任。而是矿山企业必须履行的社会责任。今天的选择：今天的选择：v选择充填法选择充填法 技术上可行技术上可行 无任何障碍无任何障碍 经济上更合理经济上更合理 市场的机会市场的机会 安全上更可靠，安全上更可靠， 必需的社会责任必需的社会责任 减少土地占用减少土地占用 环境上更符合社会的发展。环境上更符合社会的发展。 政府的强制要求：政府的强制要求： 安徽安徽 河北省河北省 因此，因此，公司在北洺河之后建设的矿山全部使用了充填采矿法公司在北洺河之后建设的矿山全部使用了充填采矿法。这些矿山包括，。这些矿山包括，正在生产中的高阳、郑家坡铁矿，安徽开发矿业公司，正在建设中的庆发矿正在生产中的高阳、郑

19、家坡铁矿，安徽开发矿业公司，正在建设中的庆发矿业、索伊矿业，筹建中的营口、泥河、西里北矿业。业、索伊矿业，筹建中的营口、泥河、西里北矿业。三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证三、九十年代北洺河充填采矿方法的论证 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd16 目 录 九十年代北洺河充填采矿方法的论证九十年代北洺河充填采矿方法的论证3五矿邯邢矿业的基本情况五矿邯邢矿业的基本情况1 高阳铁矿的充填开采高阳铁矿的充填开采4五矿邯邢矿业采矿方法的变迁五矿邯邢矿业采矿方法的变

20、迁2 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5 安徽开发矿业充填系统安徽开发矿业充填系统 6 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd174.1 地质基本情况地质基本情况 v技术条件：技术条件： 矿床类型为接触交待矽卡岩型磁铁矿床，矿体形态为条带状，顶底板为角矿床类型为接触交待矽卡岩型磁铁矿床，矿体形态为条带状，顶底板为角岩，底板为石灰岩，走向长岩，底板为石灰岩，走向长450m，宽，宽200m，埋深约，埋深约300m，地质品位为，地质品位为 52，矿石品位高、易回收，价

21、值高。，矿石品位高、易回收，价值高。v环境要求：环境要求： 矿区周边为村庄和农田，地表不允许错动和塌陷、不允许排放废石和尾矿矿区周边为村庄和农田，地表不允许错动和塌陷、不允许排放废石和尾矿。v水害：矿体顶、底板及南、北、西侧均受水害威胁，水体类型分为三类：水害：矿体顶、底板及南、北、西侧均受水害威胁，水体类型分为三类： （1）地表水体，）地表水体，矿区地表主要河流为乌河矿区地表主要河流为乌河。 （2）第四系砂砾石孔隙含水层第四系砂砾石孔隙含水层是矿床内主要含水层，水量丰富。是矿床内主要含水层，水量丰富。 （3）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层，含岩溶裂隙承压水含岩溶裂隙承压

22、水，是矿坑充水的主要，是矿坑充水的主要 来源。来源。四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd184.2 采矿方法采矿方法v采矿方法：采矿方法：多层位矿体盘区一体化分层回采胶结充填采矿法。多层位矿体盘区一体化分层回采胶结充填采矿法。v矿块布置：矿块布置：沿矿体走向划分盘区，沿矿体走向划分盘区， 盘区宽度盘区宽度50m50m，盘区间留盘区矿柱，盘区间留盘区矿柱16m16m，矿房宽，矿房宽34m34m。v构成参数：构成参数：

23、中段高度中段高度40m40m，分段高度，分段高度5m5m，采场内留点柱尺寸，采场内留点柱尺寸4m4m4(5)m4(5)m，充分，充分结合条带状矿体间的岩层，结合条带状矿体间的岩层，点柱尽量利用围岩点柱尽量利用围岩，点柱中心间距为，点柱中心间距为14m14m10m10m左左右，上下对应，以实现对顶板临时支撑，并与充填体共同永久支撑顶板，保右，上下对应，以实现对顶板临时支撑，并与充填体共同永久支撑顶板，保证地表不错动、不陷落。证地表不错动、不陷落。 采矿方法见图采矿方法见图1 1，矿块结构参数见表，矿块结构参数见表2 2。4.2.1 矿块布置和构成参数矿块布置和构成参数四、高阳铁矿的充填开采四、高

24、阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd19图图1：多层位矿体盘区一体化分层回采胶结充填采矿法图：多层位矿体盘区一体化分层回采胶结充填采矿法图四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd20表表2：5#、6#、7#盘区胶结充填采矿法技术经济指标盘区胶结充填采矿法技术经济指标

25、四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd214.2.2 采场的采矿与充填采场的采矿与充填在盘区内全面回采，分段高度在盘区内全面回采，分段高度5m5m，一个分段的矿石开采完毕后，根据一个分段的矿石开采完毕后，根据充填的要求，进行充填准备及充填充填的要求，进行充填准备及充填作业。作业。在出矿巷道口砌筑充填挡墙，充填在出矿巷道口砌筑充填挡墙，充填管道从每个盘区的回风井下至每个管道从每个盘区的回风井下至每个分段的回风平巷，经回

26、风联络巷进分段的回风平巷，经回风联络巷进入采场，充填至上一分层的巷道底入采场，充填至上一分层的巷道底板水平。板水平。回采一个分段后，进行一次尾砂胶回采一个分段后，进行一次尾砂胶结充填，并留有一定的作业空间，结充填，并留有一定的作业空间，充填体凝固后，再进行下一分段的充填体凝固后，再进行下一分段的采矿。采矿。分两个步骤完成：分两个步骤完成：第一步充填为普通的低强度充填体，第一步充填为普通的低强度充填体，第二步最后第二步最后0.5m0.5m为高强度的充填体，为高强度的充填体，作为浇面层便于上分层采矿作业，作为浇面层便于上分层采矿作业，充填体强度设计要求见表充填体强度设计要求见表3 3。采矿：采矿：

27、充填：充填：四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd22 表表3 3：充填体强度设计要求表：充填体强度设计要求表 四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd234.3 地面充填系统地面充填系统 4.3.1 4.3.1 卧式沙仓气动造浆系统卧式沙仓

28、气动造浆系统4.3.2 4.3.2 “强力搅拌强力搅拌- -缓冲槽缓冲槽”连续造浆系统连续造浆系统4.3.3 4.3.3 胶凝材料水泥、胶固粉的对比试验胶凝材料水泥、胶固粉的对比试验四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd244.3 地面充填系统地面充填系统v（1）充填系统主要设施）充填系统主要设施 卧式砂仓卧式砂仓：设计容积设计容积300m3，底部倾角，底部倾角20，布置有风动造浆管，布置有风动造浆管， 间距间距1m

29、，造浆管上均匀布置造浆喷嘴，间隔，造浆管上均匀布置造浆喷嘴，间隔1m。 水泥仓：水泥仓： 容量为容量为100t的水泥仓，的水泥仓， 浓度调节储水池：容积为浓度调节储水池：容积为6m3， 高浓度搅拌槽：高浓度搅拌槽： 1500mm1500mm 料浆制备输送：料浆制备输送： 拌槽时间一般拌槽时间一般34min，输送流量为，输送流量为15m3/h， 工艺流程见图工艺流程见图2。4.3.1 卧式沙仓气动造浆系统卧式沙仓气动造浆系统四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals H

30、anxing Mining Co., Ltd25图图2 ：卧式沙仓气动造浆胶结充填工艺流程图：卧式沙仓气动造浆胶结充填工艺流程图 四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd26v（2）充填系统的运行）充填系统的运行 用现有铲车运至充填搅拌站，用现有铲车运至充填搅拌站， 经漏斗（设有格筛）卸入卧式砂仓经漏斗（设有格筛）卸入卧式砂仓 水泥通过设在水泥仓下面的螺旋闸门放入叶轮给料机水泥通过设在水泥仓下面的螺旋闸门放入叶轮给料机

31、 通过计量给入二段高浓度搅拌槽（通过计量给入二段高浓度搅拌槽（15001500） 水泥与尾矿浆在高浓度搅拌槽内经过搅拌混合，浓度达水泥与尾矿浆在高浓度搅拌槽内经过搅拌混合，浓度达65% 经风井送至井下采空区。经风井送至井下采空区。v使用中的问题：使用中的问题： 由于使用外来高粘度细粒干沙，尾矿难以分散由于使用外来高粘度细粒干沙，尾矿难以分散 成品料浆浓度偏低约成品料浆浓度偏低约55%，尾沙容易沉积在沙仓底部难以顺利流动，尾沙容易沉积在沙仓底部难以顺利流动 造浆系统管网复杂，风动阀门、喷嘴损坏频繁。造浆系统管网复杂，风动阀门、喷嘴损坏频繁。 四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢

32、矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd274.3.2 “强力搅拌强力搅拌-缓冲槽缓冲槽”连续造浆系统连续造浆系统v该工艺流程如图该工艺流程如图3 3所示。所示。 v采用一台采用一台JS3000JS3000型卧式双轴强制式搅型卧式双轴强制式搅拌机替代原来卧式沙仓造浆系统。利拌机替代原来卧式沙仓造浆系统。利用其强力剪切搅拌作用，添加适量的用其强力剪切搅拌作用，添加适量的水，很容易将结块尾砂打散，而且浓水，很容易将结块尾砂打散，而且浓度的调节更为简单。度的调节更为简单。v搅拌

33、好的尾矿浓度可控制在搅拌好的尾矿浓度可控制在60%60%，流入，流入缓冲槽，按一定流量输送到二次搅拌缓冲槽，按一定流量输送到二次搅拌机内，与胶凝材料混合后进行井下充机内，与胶凝材料混合后进行井下充填。填。v“强力搅拌强力搅拌- -缓冲槽缓冲槽”连续造浆方案于连续造浆方案于20082008年投入运行，该造浆流程简短，年投入运行，该造浆流程简短，能耗降低，充填浓度易控制，是一个能耗降低，充填浓度易控制，是一个非常简单而又实用的小规模充填方案非常简单而又实用的小规模充填方案图图3 3：“强力搅拌强力搅拌- -缓冲槽缓冲槽”连续造浆连续造浆 工艺流程图工艺流程图四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填

34、开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd284.3.3 胶凝材料水泥、胶固粉的对比试验胶凝材料水泥、胶固粉的对比试验在充填过程中，我们对不同的胶凝材料做了大量的实验：在充填过程中，我们对不同的胶凝材料做了大量的实验：水泥水泥: : 凝固时间较长，同等充填强度时，用量较大。凝固时间较长，同等充填强度时，用量较大。胶固粉胶固粉: : 早期强度高，同等充填强度时早期强度高，同等充填强度时, ,胶固粉用量少成本胶固粉用量少成本低， 胶固粉是一种更适宜尾沙胶凝材料。胶

35、固粉是一种更适宜尾沙胶凝材料。四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd294.4 高阳铁矿充填采矿获得的成果高阳铁矿充填采矿获得的成果v圆满完成科技部国家十一五科技支撑计划课题圆满完成科技部国家十一五科技支撑计划课题 全部完成全部完成“复杂富水矿床开采关键技术开发与研究复杂富水矿床开采关键技术开发与研究”课题目标课题目标v企业利益和社会效益：企业利益和社会效益： 开采已经开采已经1010年时间，年时间，从布设的地表沉降

36、观测系统获得数据及现场看，从布设的地表沉降观测系统获得数据及现场看， 地表沉降变化微乎其微地表沉降变化微乎其微 矿体上地表河流乌河安然无恙，矿体上地表河流乌河安然无恙， 民房无任何损坏显现，民房无任何损坏显现， 第四系含水层没有对井下造成任何危害，第四系含水层没有对井下造成任何危害， 真正实现了矿山的安全开采及资源的高效利用。真正实现了矿山的安全开采及资源的高效利用。 高阳铁矿在复杂富水条件下的小规模充填开采，高阳铁矿在复杂富水条件下的小规模充填开采， 为后续充填采矿积累了大量的经验。为后续充填采矿积累了大量的经验。四、高阳铁矿的充填开采四、高阳铁矿的充填开采 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业

37、有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd30 目 录 九十年代北洺河充填采矿方法的论证九十年代北洺河充填采矿方法的论证3五矿邯邢矿业的基本情况五矿邯邢矿业的基本情况1 高阳铁矿的充填开采高阳铁矿的充填开采4五矿邯邢矿业采矿方法的变迁五矿邯邢矿业采矿方法的变迁2 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5 安徽开发矿业充填系统安徽开发矿业充填系统 6 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining

38、Co., Ltd31五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5.1 5.1 充填站的位置选择及拖泵地面输送方案充填站的位置选择及拖泵地面输送方案5.2 5.2 充填工艺流程充填工艺流程5.3 5.3 全尾砂储存及造浆全尾砂储存及造浆5.4 5.4 胶凝材料的储存给料胶凝材料的储存给料5.5 5.5 料浆制备与输送料浆制备与输送5.6 5.6 系统运行参数系统运行参数5.7 5.7 充填站的结构选择充填站的结构选择 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd325.

39、1 充填站的位置选择及拖泵地面输送方案充填站的位置选择及拖泵地面输送方案v开采技术条件：郑家坡铁矿矿体埋藏浅，走向长，倾角缓，充填范围大。开采技术条件：郑家坡铁矿矿体埋藏浅，走向长，倾角缓，充填范围大。v位置选择：位置选择： 可选的充填站场地有主副井区、可选的充填站场地有主副井区、1#措施井区、措施井区、2#措施井区，充填措施井区，充填站的位置应满足前期浅部开采和后期深部开采的充填需求。站的位置应满足前期浅部开采和后期深部开采的充填需求。 上下难于兼顾综合解决上下充填倍线大问题上下难于兼顾综合解决上下充填倍线大问题。（见表。（见表4）表表4：各充填站建设位置最大充填倍线表：各充填站建设位置最大

40、充填倍线表五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd33方案一方案一建设一个充填站建设一个充填站方案二方案二建设两个充填站建设两个充填站可选的工业场地有主副井区、可选的工业场地有主副井区、1#1#措施井、措施井、2#2#措施井，但选在措施井，但选在那个工业场地，难于综合解决那个工业场地，难于综合解决上下充填倍线大问题。上下充填倍线大问题。（见表（见表4 4）一个满足深部开采，一个满足一个满足深部开采，一个满足浅部开采，建设

41、两套系统，充填浅部开采，建设两套系统，充填能力又不能叠加，自然面临建设能力又不能叠加，自然面临建设投资大、用人多，运行成本高投资大、用人多，运行成本高等问题。等问题。五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd34方案三方案三建设一个充填站加地面拖泵建设一个充填站加地面拖泵基于浅部开采区域储量小产能小，后期深部开采区域储量大产能大基于浅部开采区域储量小产能小，后期深部开采区域储量大产能大，充填站的位置选择首先满足深部开采自流

42、输送实现充填，利用充填站的位置选择首先满足深部开采自流输送实现充填，利用拖式混凝土泵拖式混凝土泵将制备好的料浆在地表泵将制备好的料浆在地表泵送至送至700m700m外外1#1#措施井，由布置在措施井，由布置在1#1#措施井区域的措施井区域的管网自流输送至井下，满足浅部开采区域的充填，管网自流输送至井下，满足浅部开采区域的充填，该方案用一台拖式该方案用一台拖式混凝土泵替代了一个充填站混凝土泵替代了一个充填站（型号（型号HBT80C-1813 /HBT80C-1813 /输送量输送量87m87m3 3/ /输出输出压力压力1.3MPa1.3MPa），），节约了一套充填站管理操作人员，具有投资小，节

43、约了一套充填站管理操作人员，具有投资小，用人少，运行成本低的特点用人少，运行成本低的特点。最后选择方案三进行了建设，运行效果良好。最后选择方案三进行了建设，运行效果良好。五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd355.2 充填工艺流程充填工艺流程v充填系统组成：充填系统组成： 地面充填站地面充填站 井下输送管网井下输送管网 主要包括：主要包括： 全尾砂储存供料全尾砂储存供料 胶凝材料储存胶凝材料储存 供料充填料浆制备供料

44、充填料浆制备 与输送等。与输送等。图图4：井下充填工艺流程示意图：井下充填工艺流程示意图 五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd36五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd37五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯

45、邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd38五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd395.3 全尾砂储存及造浆全尾砂储存及造浆尾砂输送泵将全尾砂料浆输送至尾砂输送泵将全尾砂料浆输送至充填站的立式砂仓充填站的立式砂仓中，中，充填站共设置两套充填系统，每套充填系统设置两个充填站共设置两套充填系统，每套充填系统设置两个立

46、式砂仓，砂仓直径立式砂仓，砂仓直径10m10m，直筒体高度，直筒体高度10m10m，锥底角度，锥底角度3030，仓体总高，仓体总高22m22m，砂仓容积，砂仓容积850m850m3 3，四个砂仓交替，四个砂仓交替进砂和充填，以充分发挥系统生产能力。进砂和充填，以充分发挥系统生产能力。为加快砂仓中全尾砂沉降，在尾砂管出料口设置进砂缓为加快砂仓中全尾砂沉降，在尾砂管出料口设置进砂缓冲装置。在进砂过程中，同时通过仓顶溢流口进行溢流。冲装置。在进砂过程中，同时通过仓顶溢流口进行溢流。料仓：料仓：进沙：进沙：五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmet

47、als Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd40充填前，打开排水设施，适量排除全尾砂料面以上的充填前，打开排水设施，适量排除全尾砂料面以上的澄清水，而后打开压气造浆喷嘴对砂池中全尾砂进行澄清水，而后打开压气造浆喷嘴对砂池中全尾砂进行压气造浆。压气造浆。待池中全尾砂造浆均匀后，打开放砂阀通过放砂管向待池中全尾砂造浆均匀后，打开放砂阀通过放砂管向搅拌机供给全尾砂浆。放砂量由放砂管上电磁流量计搅拌机供给全尾砂浆。放砂量由放砂管上电磁流量计进行检测并由电动夹管阀进行调节。进行检测并由电动夹管阀进行调节。造浆：造浆：放沙：放沙：

48、五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd415.4 胶凝材料的储存给料胶凝材料的储存给料v胶凝材料储存：胶凝材料储存： 由散装水泥罐车运至充填站后，通过吹灰管吹卸入散装水泥仓中。由散装水泥罐车运至充填站后，通过吹灰管吹卸入散装水泥仓中。散装水泥仓直径散装水泥仓直径5.0m，仓体总高约，仓体总高约21m，有效容积，有效容积200m3，可储存水泥，可储存水泥260t。v给料给料: 水泥仓底部设置有螺旋闸门及双管螺旋给料机，水

49、泥给料量由螺旋水泥仓底部设置有螺旋闸门及双管螺旋给料机，水泥给料量由螺旋电子秤检测，双管螺旋电机采用变频调速，改变螺旋转速即可改变水泥电子秤检测，双管螺旋电机采用变频调速，改变螺旋转速即可改变水泥给料量，以满足不同灰砂比及生产能力的要求。给料量，以满足不同灰砂比及生产能力的要求。五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd425.5 料浆制备与输送料浆制备与输送v料浆制备：料浆制备：选用双轴卧式搅拌机选用双轴卧式搅拌机+ +

50、高速活化搅拌机两段连续搅拌，制备成浓度适中、高速活化搅拌机两段连续搅拌，制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆。流动性良好的充填料浆。充填料浆分两路，一路直接进入充填料下料斗，通过充填钻孔及井下充充填料浆分两路，一路直接进入充填料下料斗，通过充填钻孔及井下充填管网自流输送至井下采场空区进行充填。另一路由拖式混凝土泵输送填管网自流输送至井下采场空区进行充填。另一路由拖式混凝土泵输送至至700m700m之外的措施井，自流输送至井下采场空区进行充填。之外的措施井，自流输送至井下采场空区进行充填。v输送输送:五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmet

51、als Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd435.6 系统运行参数系统运行参数v充填料浆制备输送能力充填料浆制备输送能力 6080m3/hv充填料浆浓度充填料浆浓度 70%1%v系统连续稳定运行时间系统连续稳定运行时间 810hv系统一次最大充填量系统一次最大充填量 600800m3v灰砂比灰砂比 1:41:12可调可调v充填体强度满足采矿作业要求充填体强度满足采矿作业要求五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., L

52、tdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd445.7 充填站的结构选择：充填站的结构选择： 钢结构、混凝土结构钢结构、混凝土结构郑家坡距离海岸线最近的距离为郑家坡距离海岸线最近的距离为15km15km，外部结构会常年，外部结构会常年受到海风的侵蚀。地下水中含有氯离子、硫酸根，内部受到海风的侵蚀。地下水中含有氯离子、硫酸根，内部构件也会受到经常性的腐蚀。构件也会受到经常性的腐蚀。建设时建设时主体结构选用了混凝土结构主体结构选用了混凝土结构，以减少腐蚀，以减少腐蚀，延长寿命。延长寿命。腐蚀性环境：腐蚀性环境：防腐结构：防腐结构：五、五、 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填

53、 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd45 目 录 九十年代北洺河充填采矿方法的论证九十年代北洺河充填采矿方法的论证3五矿邯邢矿业的基本情况五矿邯邢矿业的基本情况1 高阳铁矿的充填开采高阳铁矿的充填开采4五矿邯邢矿业采矿方法的变迁五矿邯邢矿业采矿方法的变迁2 郑家坡铁矿的充填郑家坡铁矿的充填5 安徽开发矿业充填系统安徽开发矿业充填系统 6 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetal

54、s Hanxing Mining Co., Ltd466.1 国内外的矿山规模国内外的矿山规模 v国内矿山的规模：国内矿山的规模：基于基于65%65%铁矿石进口，矿山大规模开采是增加国内矿石产能的关键铁矿石进口，矿山大规模开采是增加国内矿石产能的关键 国内大型铁矿山规模在国内大型铁矿山规模在200200500500万万t/at/a之间。矿山的充填系统料浆制备、输送能力一般之间。矿山的充填系统料浆制备、输送能力一般为为606080m80m3 3/h/h，最大为，最大为100m100m3 3/h/h。目前国内地下矿山规模在不断增加，大规模充填采矿技术、目前国内地下矿山规模在不断增加，大规模充填采矿

55、技术、大型采场的高强度充填技术、大流量充填系统与装备，都还在不断探索中。大型采场的高强度充填技术、大流量充填系统与装备，都还在不断探索中。 五矿邯邢矿业为进一步提高矿山的生产能力和经济效益，五矿邯邢矿业为进一步提高矿山的生产能力和经济效益，在规模化开采方面做了大胆在规模化开采方面做了大胆的尝试，大胆地构建了的尝试，大胆地构建了750750万万t/at/a地下充填开采项目。地下充填开采项目。六、安徽开发矿业充填系统六、安徽开发矿业充填系统v国外矿山的规模：国外矿山的规模： 国外矿山的资源自然丰度较好国外矿山的资源自然丰度较好, , 大部分地下矿山都采用集中强化开采和规大部分地下矿山都采用集中强化

56、开采和规模化经营模式，使用大的采场结构参数和大型无轨设备乃至智能设备，高效率模化经营模式，使用大的采场结构参数和大型无轨设备乃至智能设备，高效率高产能获得很好的经济效果，国外年产超过高产能获得很好的经济效果，国外年产超过10001000万万t t的矿山有的矿山有1010余座。余座。 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd476.2 安徽开发矿业安徽开发矿业750万万t/a充填采矿的建设充填采矿的建设六、安徽开发矿业充填系统六、安徽开发矿业充填系统v6.2.1 6

57、.2.1 工程位置及地质工程位置及地质v6.2.2 6.2.2 规模及开拓系统规模及开拓系统v6.2.3 6.2.3 主要采掘设备主要采掘设备v6.2.4 6.2.4 采矿方法采矿方法v6.2.5 6.2.5 充填系统充填系统 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd486.2.1 工程位置及地质工程位置及地质 v位置位置: :安徽开发矿业位于安徽霍邱县境内，安徽开发矿业位于安徽霍邱县境内，v技术条件：由李楼和吴集两个矿段组成，技术条件：由李楼和吴集两个矿段组成，

58、走向长约走向长约3500m3500m，埋深，埋深100100900m900m，矿体倾角矿体倾角50508080，地质品位，地质品位TFe=29TFe=2934%34%，资源量约资源量约4 4亿亿t t。厚度厚度202050m 50m ，倾角倾角50507070。v类型及特点：类型及特点： 矿石主要有磁铁矿和镜铁矿两种类型。矿石主要有磁铁矿和镜铁矿两种类型。 矿床特点是走向长、延伸深，厚度大矿床特点是走向长、延伸深，厚度大，倾角陡，构造比较简单。，倾角陡，构造比较简单。 具备大规模开采的条件具备大规模开采的条件 六、安徽开发矿业充填系统六、安徽开发矿业充填系统 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有

59、限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd496.2.2 规模及开拓系统规模及开拓系统v设计规模：铁矿石设计规模：铁矿石750万万t/a，铁精矿，铁精矿278万万t/a。v开拓系统采用竖井加辅助斜坡道开拓，开拓系统采用竖井加辅助斜坡道开拓，v3条主井负责矿石的提升，井径条主井负责矿石的提升，井径5.2m，装备，装备JKM-46 E 塔式提升塔式提升机，箕斗机，箕斗 17 m3 / 36t，v2条副井负责人员材料的上下、井径条副井负责人员材料的上下、井径6m / 6.5m，v1条辅助斜坡道长条辅助斜坡

60、道长 4740m / 31m2，用于所有大型采掘设备的上下，用于所有大型采掘设备的上下，中央对角式通风。中央对角式通风。六、安徽开发矿业充填系统六、安徽开发矿业充填系统 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mining Co., Ltd50图图5 5：安徽开发矿业开拓系统图：安徽开发矿业开拓系统图六、安徽开发矿业充填系统六、安徽开发矿业充填系统 五矿邯邢矿业有限公司五矿邯邢矿业有限公司Minmetals Hanxing Mining Co., LtdMinmetals Hanxing Mi