CN106065782A - 一种大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，包括以下步骤：全尾砂浆、胶结剂及适量调浓水经各自的供料线进入进料斗后供给搅拌机，充填料各组分经搅拌均匀后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，即能形成结构流状态，充填料浆最终进入充填料浆下料斗，并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，实现大结构采场不间断高浓度自流充填，可根据充填体强度要求调整灰砂比。本发明不仅可以满足大结构采场、制备能力高、配比精度高、高浓度结构流全尾砂胶体充填要求，而且可以降低充填成本，使采空区充填尾砂最终浓度达70％~73％以上，充填体强度结构合理，增强了采场回采安全，带来较大的经济效益和社会效益。

Description

一种大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺

技术领域：

本发明涉及地下矿产开采中对采空区进行充填的领域，尤其涉及一种大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺。

背景技术：

矿山采空区采用尾砂充填既可以提高资源利用率，防止地表塌陷，又可减少固体废料向地表的排放，是充分利用尾矿资源，实现节地、节能、环保、废物利用的有效途径。

现有尾砂胶结充填虽然具有较高的生产能力和良好的管道输送特性，但由于使用大量水泥作为胶结剂，使充填成本增加，而且受自流管道输送浓度限制，普通的尾砂胶结充填浆料浓度不高(一般在65％以下)充入采场后，大量的水份必须通过滤水实施排出，不仅增加了排水费用，污染了井下环境，而且降低了充填体的强度，不能起到支撑岩体的作用，降低回采安全系数，而普通的高浓度尾砂胶结充填料浆则无法实现自流，需要增加加压泵或形成采空区负压，进一步加大了充填成本和操作难度。

随着国内大型矿山的不断新建，大结构采场在以后采矿中的应用会越来越多，对充填尾砂浆料制备的能力和配比精度提出了更高的要求。

发明内容：

为了弥补现有技术问题，本发明的目的是提供一种大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，用于大结构采场、制备能力高、配比精度高、高浓度结构流全尾砂胶体充填方法，解决了现有充填制浆能力不足、配比控制力差、高浓度下无法自流充填的缺陷。

本发明的技术方案如下：

大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、全尾砂储存及造浆给料：

全尾砂输送至立式砂仓中，全尾砂通过自然沉降达到最大沉降浓度，充填前排除料面以上的澄清水后用压气造浆喷嘴对全尾砂进行压气造浆，造浆均匀后向搅拌机供给全尾砂浆，供给过程中检测全尾砂放砂流量；

(2)、胶结剂储存给料：

胶结剂存放在立式胶结剂储存仓中，通过双管螺旋给料机向搅拌机定量供给，双管螺旋电机采用变频调速，改变转速即可改变胶结剂给料量，并实时进行检测胶结剂给料量，满足不同灰砂比及生产能力的要求；

(3)、调浓水供给：

充填站设置一条供水管供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度，并实时进行调节和检测调浓水量；

(4)充填料浆制备与输送：

全尾砂浆、胶结剂及适量调浓水进入全尾砂进料斗后供给搅拌机，搅拌机连续搅拌后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，即能形成结构流的状态，而后进入充填料浆下料斗，自流输送至井下采场采空区进行充填，并实时进行检测充填料浆流量、充填料浆浓度；

(5)、系统自动控制：

为了保证全尾砂放砂流量、胶结剂给料量、调浓水量以及充填料浆流量、充填料浆流量准确及稳定，实现料浆的顺利输送，设立较完善的自控系统，以对充填系统各运行参数进行检测和调节。

所述的大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、全尾砂储存及造浆给料

全尾砂料浆通过输砂管输送至充填站的立式全尾砂存储仓中；单套系统两个砂仓交替进砂和充填；单套系统两个砂仓在进砂过程中，同时通过仓顶溢流口进行溢流；砂仓中全尾砂加满后，即可随其自然沉降以达到最大沉降浓度。充填前打开排水设施，以排除全尾砂料面以上的澄清水；澄清水排完后，即可打开压气造浆喷嘴以对砂仓中全尾砂进行压气造浆。待池中全尾砂造浆均匀后，则打开放砂阀通过放砂管向搅拌机供给全尾砂浆；其放砂流量由放砂管上电磁流量计进行检测，电动夹管阀进行调节；

(2)、胶结剂储存给料：

散装胶结剂通过吹灰管吹入散装储存仓中；储存仓顶设置人行检查孔、雷达料位计及透气式收尘器；储存仓底部设置有螺旋闸门及双管螺旋给料机；充填时打开螺旋闸门，启动双管螺旋给料机即可向搅拌机定量供给胶结剂；胶结剂给料量由螺旋电子秤检测；双管螺旋电机采用变频调速，改变双管螺旋转速即可改变胶结剂给料量，满足不同灰砂比及生产能力的要求；

(3)、调浓水供给：

充填站设置一条供水管道供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度。当充填料浆浓度过高时，供水管上安装有调浓水阀。调浓水经电磁流量计检测，调浓水量由电动调节阀进行调节；

(4)、充填料浆制备与输送：

全尾砂浆、胶结剂及适量调浓水经各自的供料线进入进料斗后供给搅拌机；搅拌机选用双卧轴搅拌机+高速活化搅拌机两段连续搅拌；两段搅拌机用连接斗进行连续；充填料各组分经两段连续搅拌均匀后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，即能形成结构流状态，而后进入测量管；测量管上安装有电磁流量计及γ射线浓度计以检测充填料浆流量和浓度；充填料浆最终进入充填料浆下料斗，并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；为了防止大块进入充填钻孔并便于冲洗管道，下料斗设置有格筛及冲洗水阀；

(5)、系统自动控制：

为了保证充填料浆浓度、流量及配比的准确及稳定，实现料浆的顺利输送，充填站设立较完善的自控系统，以对充填系统各运行参数进行检测和调节；

系统检测的参数有：电磁流量计检测全尾砂放砂流量、螺旋电子秤检测胶结剂给料量、电磁流量计检测调浓水量、电磁流量计检测充填料浆流量、γ射线浓度计检测充填料浆浓度、雷达料位计检测存储仓料位；

系统调节的参数有：全尾砂放砂流量：电动夹管阀调节，控制室手动操作或自动调节；胶结剂给料量：变频调速器调节，控制室手动操作或自动调节；调浓水量：电动调节阀调节，控制室手动操作；

上述系统运行参数还可由电子计算机进行数据采集、存贮、模拟显示、制表、打印，以便于对充填系统运行状况进行监控和管理。

本发明的优点是：

本发明不仅可以满足大结构采场、制备能力高、配比精度高、高浓度结构流全尾砂胶体充填要求，而且可以降低充填成本，使得采空区充填尾砂最终浓度达70％~73%，充填体强度结构合理，增强了采场的回采安全，带来较大的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，包括以下步骤：

(1)整体充填配置：

充填站内设2套充填料浆制备系统，每套系统制备能力为160~180m³/h，每套系统可独立运行10~12个小时，满足24小时充填；单套充填系统由2个立式砂仓、1个胶结剂储存仓、1套二级搅拌设备、2个充填钻孔及相配套的控制系统组成；

(2)全尾砂储存及造浆给料：

选矿厂尾矿浆通过浓密机浓缩，从而使浓密机底流浓度提高至45%；全尾砂料浆通过输砂管输送至充填站的立式全尾砂存储仓中；充填系统设置的立式砂仓直径15m，直筒体高度10m，锥底角度30°，总高23.872m，砂仓容积2020m³，单套系统两个砂仓交替进砂和充填，单套充填系统充填制备能力180m³/h，单套一次最大连续充填量2000m³，可以保证每天连续充填10～12小时。单套系统两个砂仓在进砂过程中，同时通过仓顶溢流口进行溢流；砂仓中全尾砂加满后，即可随其自然沉降以达到最大沉降浓度；充填前打开排水设施，以排除全尾砂料面以上的澄清水；溢流水及澄清水可自流输送至尾矿库中进行沉淀，尾矿库澄清水通过回水泵输送至选矿厂重复使用；

澄清水排完后，即可打开压气造浆喷嘴以对砂仓中全尾砂进行压气造浆。单个砂仓底部共均布安装290个喷嘴；待池中全尾砂造浆均匀后，则打开放砂阀通过放砂管向搅拌机供给全尾砂浆；其放砂流量由放砂管上电磁流量计进行检测，电动夹管阀进行调节。

(3)胶结剂储存给料：

散装胶结剂由缶车运至充填站后，通过吹灰管吹卸入储存仓中。为了防止各种杂物进入胶结剂储存仓，吹灰管上设置有过滤装置；散装胶结剂储存仓直径8.0m，总高22.872m，有效容积527m³，可储存胶结剂600t，以满足充填系统连续运行要求；储存仓顶设置人行检查孔、雷达料位计及透气式收尘器；

储存仓底部设置有螺旋闸门及双管螺旋给料机；充填时打开螺旋闸门，启动双管螺旋给料机即可向搅拌机定量供给胶结剂；胶结剂给料量由螺旋电子秤检测；双管螺旋电机采用变频调速，改变双管螺旋转速即可改变胶结剂给料量，灰砂比在 1∶8～1∶16可调以，满足不同充填强度及生产能力的要求；

(4)调浓水供给：

充填站设置一条供水管道，由高位水池或泵加压供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度；当充填料浆浓度过高时，供水管上安装有调浓水阀。调浓水经电磁流量计检测，调浓水量由电动调节阀进行调节；

(5)充填料浆制备与输送：

全尾砂浆、胶结剂及适量调浓水经各自的供料线进入进料斗后供给搅拌机。搅拌机选用双卧轴搅拌机+高速活化搅拌机两段连续搅拌；一级搅拌采用SJ09.JC型双轴搅拌机2台，功率为90kw，二级搅拌采用GJ509.JC型高效活化搅拌机2台，功率为45kw；两段搅拌机用连接斗进行连续；充填料各组分经两段连续搅拌均匀后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，即能形成结构流状态，而后进入测量管；测量管上安装有电磁流量计及γ射线浓度计以检测充填料浆流量和浓度；

充填料浆最终进入充填料浆下料斗，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；系统一次最大充填量 1400～1800m³，充填主管为D180×14陶瓷复合钢管，采场内敷设的充填支管采用PF180钢编复合管，其上装有压力仪表，监测数据信号从中段巷道经辅助井传送到地面充填站控制室；为了防止大块进入充填钻孔并便于冲洗管道，下料斗设置有格筛及冲洗水阀；

(6)系统自动控制：

为了保证充填料浆浓度、流量及配比的准确及稳定，实现料浆的顺利输送，充填站设立较完善的自控系统，以对充填系统各运行参数进行检测和调节，系统检测的参数有：

全尾砂放砂流量：电磁流量计检测，就地及控制室数字显示；

胶结剂给料量：螺旋电子秤检测、控制室瞬时流量及累计给料量数字显示；

调浓水量：电磁流量计检测，操作室数字显示；

充填料浆流量：电磁流量计检测，控制室数字显示；

充填料浆浓度：γ射线浓度计检测，控制室数字显示；

胶结剂储存仓料位：雷达料位计检测，控制室数字显示；

系统调节的参数有：

全尾砂放砂流量：电动夹管阀调节，控制室手动操作或自动调节；

胶结剂给料量：变频调速器调节，控制室手动操作或自动调节；

调浓水量：电动调节阀调节，控制室手动操作；

上述系统运行参数还可由电子计算机进行数据采集、存贮、模拟显示、制表、打印，以便于对充填系统运行状况进行监控和管理。

每套系统在两个立式砂仓仓顶、+6.0m平台及钻孔下料斗设置摄像机，在控制室中设置大容量计算机，以对充填系统各关键部位运行状况进行实时监视及录像。

Claims (2)

1.一种大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、全尾砂储存及造浆给料：

全尾砂输送至立式砂仓中，全尾砂通过自然沉降达到最大沉降浓度，充填前排除料面以上的澄清水后用压气造浆喷嘴对全尾砂进行压气造浆，造浆均匀后向搅拌机供给全尾砂浆，供给过程中检测全尾砂放砂流量；

(2)、胶结剂储存给料：

胶结剂存放在立式胶结剂储存仓中，通过双管螺旋给料机向搅拌机定量供给，双管螺旋电机采用变频调速，改变转速即可改变胶结剂给料量，并实时进行检测胶结剂给料量，满足不同灰砂比及生产能力的要求；

(3)、调浓水供给：

充填站设置一条供水管供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度，并实时进行调节和检测调浓水量；

(4)充填料浆制备与输送：

全尾砂浆、胶结剂及适量调浓水进入全尾砂进料斗后供给搅拌机，搅拌机连续搅拌后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，即能形成结构流的状态，而后进入充填料浆下料斗，自流输送至井下采场采空区进行充填，并实时进行检测充填料浆流量、充填料浆浓度；

(5)、系统自动控制：

为了保证全尾砂放砂流量、胶结剂给料量、调浓水量以及充填料浆流量、充填料浆流量准确及稳定，实现料浆的顺利输送，设立较完善的自控系统，以对充填系统各运行参数进行检测和调节。

2.根据权利1所述大流量高浓度结构流全尾砂胶结充填工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、全尾砂储存及造浆给料：

全尾砂输送至立式砂仓中，全尾砂通过自然沉降达到最大沉降浓度，充填前排除料面以上的澄清水后用压气造浆喷嘴对全尾砂进行压气造浆，造浆均匀后通过全尾砂浆料斗下方的放砂管向搅拌机供给全尾砂浆，全尾砂放砂流量由放砂管上的电磁流量计进行检测，电动夹管阀进行调节；

(3)、胶结剂储存给料：

胶结剂存放在立式胶结剂储存仓中，通过双管螺旋给料机向搅拌机定量供给，双管螺旋电机采用变频调速，改变转速即可改变胶结剂给料量，胶结剂给料量由螺旋电子秤检测，满足不同灰砂比及生产能力的要求，灰砂比一般在1：8~1：16之间；

(3)、调浓水供给：

充填站设置一条供水管供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节充填料浆浓度，在供水管上安装有调浓水阀及电磁流量计检测，进行调节和检测调浓水量；

(4)充填料浆制备与输送：

全尾砂浆、胶结剂及适量调浓水进入全尾砂进料斗后供给搅拌机，搅拌机选用双卧轴搅拌机+高速活化搅拌机两段连续搅拌，搅拌机连续搅拌后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，即能形成结构流的状态，而后依次进入充填料浆测量管、下料斗、输送管网，自流输送至井下采场采空区进行充填，其中测量管上安装有电磁流量计及γ射线浓度计，实时进行检测充填料浆流量、充填料浆浓度；

(5)、系统自动控制：

为了保证全尾砂放砂流量、胶结剂给料量、调浓水量以及充填料浆流量、充填料浆流量准确及稳定，实现料浆的顺利输送，可由电子计算机进行数据采集、存贮、模拟显示、制表、打印，以便于对充填系统运行状况进行监控和管理，以对充填系统各运行参数进行检测和调节。