CN108661704A - 一种浓密机加砂仓分离布置充填系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浓密机加砂仓分离布置充填系统及工艺，属于采矿工程充填系统工艺技术领域，该充填系统包括尾砂浓密系统和充填料浆制备系统，尾砂浓密系统靠近选矿厂设置并包括深锥浓密机；充填料浆制备系统靠近矿山采空区设置并包括管道连接的充填浆料搅拌系统和充填钻孔坑，充填钻孔坑底部设置有通往井下采空区的充填套管，深锥浓密机的底流出料口通过喷水式柱塞泥浆泵与充填浆料搅拌系统管道连接。这种系统，对设备以及管道的要求低，节能、高效且节约填充成本。

Description

一种浓密机加砂仓分离布置充填系统及工艺

技术领域

本发明涉及采矿工程充填系统工艺技术领域，具体而言，涉及一种浓密机加砂仓分离布置充填系统及工艺。

背景技术

在一些矿山中，往往选矿厂(也即选厂)与充填站距离很远，现有充填工艺有两种方式分别如下：

方式一(低浓度远距离输送工艺)：如图1所示，充填站(充填钻孔坑与充填站集中布置)与选厂分离布置：将选厂低浓度尾砂料浆直接泵送至距离较远的充填站的高效深锥浓密机中，尾砂浆在高效深锥浓密机中浓缩脱水，高效深锥浓密机底流进入搅拌系统制备成充填料浆，溢流自流进入沉淀池后再由高扬程、大功率离心泵泵送至尾矿库汇水区域或厂区高位水池中。充填料浆制备好之后通过充填钻孔及井下管网自流进入采空区。

这种方式的缺点有：(1)由于尾砂料浆浓度低，所以泵送充填料浆流量大，配套的充填料浆输送管道及渣浆泵均较大，管道投资成本高，充填成本高；(2)由于低浓度尾砂料浆输送，高效深锥浓密机浓密脱水后溢流回水流量大，皆需要采用高扬程、大流量离心泵泵送至厂区高位水池或尾矿库汇水区域，所以能耗高，充填成本也高，并且回水管道规格也比较大，回水管道投资成本高；(3)由于高效深锥浓密机布置远离尾矿库，所以需要在充填站设立一个较大的事故池以应对高效深锥浓密机压爬、机械故障等事故。

方式二(低浓度就近输送工艺)：如图2所示，充填站(充填钻孔坑与充填站分离布置)集中布置在选厂附近：将选厂低浓度尾砂料浆直接泵送至就近的充填站的高效深锥浓密机中，尾砂浆在高效深锥浓密机中浓缩脱水，高效深锥浓密机底流进入搅拌系统制备成充填料浆，溢流自流进入沉淀池后再由离心泵就近泵送至选厂高位水池或尾矿库汇水区域。充填料浆制备好之后通过充填工业活塞泵泵送至地表钻孔坑，再经充填套管及井下管网自流输送至采空区。

这种方式的缺点有：(1)充填站与选厂毗邻，将充填料浆制备好之后需要通过充填工业活塞泵泵送至钻孔坑处的充填套管(钻孔管)，再由钻孔管自流至井下采空区。充填用的工业活塞泵非常昂贵，通常需要数百万一台，投资成本高，另外活塞泵电机功率较大(输送充填料浆浓度高、距离远)、能耗高，且充填用工业活塞泵维修、维护成本较高，最终导致充填综合成本高。(2)该充填工艺由于地表的充填输送管道较长(充填站至钻孔坑)，充填结束后往往需要对地表的充填管道进行清洗，地表管道的冲洗管水进入井下采空区，大量洗管水进入采空区后对充填体有较大的负面作用(充填料浆浓度有可能被稀释)，充填质量难以保证。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浓密机加砂仓分离布置充填系统及工艺，这种系统及工艺，对设备以及管道的要求低，节能、高效且节约填充成本。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种浓密机加砂仓分离布置充填系统，其包括尾砂浓密系统和充填料浆制备系统，尾砂浓密系统靠近选矿厂设置并包括深锥浓密机；充填料浆制备系统靠近矿山采空区设置并包括管道连接的充填浆料搅拌系统和充填钻孔坑，深锥浓密机的底流出料口通过喷水式柱塞泥浆泵与充填浆料搅拌系统管道连接，充填钻孔坑底部设置有通往井下采空区的充填套管。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，充填料浆制备系统还包括用于储存高浓度尾砂浆料的储砂仓，储砂仓的出料口与充填浆料搅拌系统管道连接，储砂仓的进料口与喷水式柱塞泥浆泵管道连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，尾砂浓密系统与沉淀池管道连接，沉淀池与选矿厂生产水池管道连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，该浓密机加砂仓分离布置充填系统还包括尾砂泵送系统，尾砂泵送系统与深锥浓密机的进料口管道连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，尾砂浓密系统还包括与深锥浓密机管道连接的絮凝剂加药机。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，尾砂浓密系统与充填浆料搅拌系统之间的管道长度为1～6km，尾砂浓密系统与选矿厂的尾砂泵送系统之间的管道长度为200～300m。

第二方面，本发明提供一种浓密机加砂仓分离布置充填工艺，其包括：

将选矿厂中低浓度的尾砂浆料近距离的输送至深锥浓密机中，并添加絮凝剂对尾砂浆料进行浓密处理；

采用喷水式柱塞泥浆泵将深锥浓密机处理后的尾砂浆料输送至充填料浆搅拌系统，并添加水泥搅拌匀质后，形成高浓度均质化的填充膏体浆料；

将填充膏体浆料自流输送至充填钻孔坑，并通过充填套管自流输送至井下采空区进行填充。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，在充填料浆搅拌系统暂停工作时，将深锥浓密机处理后的尾砂浆料通过喷水式柱塞泥浆泵输送至储砂仓进行储存。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，在深锥浓密机进行深度浓密处理过程中产生的溢流清水输送至沉淀池进行沉淀后，通过低扬程水泵泵送至选矿厂生产水池。

进一步地，选矿厂中尾砂浆料的浓度为15～20％，经深锥浓密机处理后的尾砂浆料的浓度为65～75％。

与现有技术相比，本发明的有益效果例如包括：

本发明提供的这种浓密机加砂仓分离布置充填系统及工艺，深锥浓密机设置在选矿厂附近，采用较低功率、较低扬程的渣浆泵即可实现将尾砂浆料输送至深锥浓密机中，能耗低；同时，由于深锥浓密机与选矿厂毗邻，可利用选矿厂事故池或就近的尾矿库作为事故池，从而节约了新建事故池的成本。

采用喷水式柱塞泥浆泵输送高浓度的尾砂浆料，这种高浓度的尾砂浆料中不含水泥，其浓度也低于充填浆料的浓度，所以输送的阻力小，采用价格低、维护成本少的喷水式柱塞泥浆泵即可实现输送需求，从而避免使用价格高昂、维护成本大的填充用工业活塞泵。

此外，输送高浓度的尾砂浆料至充填浆料搅拌系统，管道规格小，从而节省了管道的生产维护成本；同时，还不需要处理大量的溢流清水，只需要将溢流清水在尾砂浓密系统处泵送至就近的高位水池进行循环利用即可，从而避免使用高扬程、大功率的离心水泵，降低整个充填过程的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是现有技术中方式一中低浓度远距离输送系统的流程示意图；

图2是现有技术中方式一中低浓度就近输送系统的流程示意图；

图3是本发明实施例1提供的浓密机加砂仓分离布置充填系统的结构示意图；

图4是本发明实施例2提供的浓密机加砂仓分离布置充填工艺的流程示意图。

标号：100-选矿厂；110-尾砂浓密系统；111-深锥浓密机；112-絮凝剂加药机；113-喷水式柱塞泥浆泵；114-选矿厂尾砂泵送系统；115-沉淀池；116-选矿厂生产水池；200-充填料浆制备系统；221-充填浆料搅拌系统；222-充填钻孔坑；223-井下采空区；224-储砂仓；225-水泥仓；226-供水系统；227-计量表；228-充填套管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，参照图3所示，

本实施例提供一种浓密机加砂仓分离布置充填系统，其包括尾砂浓密系统110和充填料浆制备系统200。

其中，尾砂浓密系统110设置于选矿厂100附近，可利用选矿厂100的事故池或就近的尾矿库作为事故池，因此可进一步节约新建事故池的成本。尾砂浓密系统110包括深锥浓密机111和絮凝剂加药机112，该絮凝剂加药机112与深锥浓密机111配套使用，共同对选矿厂100中的尾砂浆料进行浓密处理。低浓度的尾砂浆料(浓度为15～20％)进入深锥浓密机111后，通过添加絮凝剂，在耙架的剪切作用下实现高效浓密，得到高浓度底流，即高浓度的尾砂浆料(浓度为65～75％)。

选矿厂100中低浓度的尾砂浆料通过选矿厂尾砂泵送系统114管道输送至深锥浓密机111。由于尾砂浓密系统110与选矿厂100毗邻设置，低浓度的尾砂浆料与深锥浓密机111之间的管道长度为200～300m，在本实施例中，该管道长度为220～280m。由于是近距离输送，在本实施例中，采用渣浆泵进行低浓度的尾砂浆料的输送，这种渣浆泵的扬程、功率等参数较小，相比于高扬程的离心泵，能耗低。

尾砂浓密系统110与沉淀池115管道连接，即深锥浓密机111与沉淀池115管道连接，沉淀池115再与选矿厂生产水池116管道连接。较低浓度的尾砂浆料在利用深锥浓密机111进行浓密处理的过程中，会溢流出大量的清水，这些溢流清水通过先自流至沉淀池115中进行沉淀后，再通过低扬程的离心水泵输送至选矿厂100的选矿厂生产水池116中。从而避免像现有技术那样，远采用高扬程、大功率的离心水泵远距离的输送大量的溢流清水，有效的降低了能耗。

充填料浆制备系统200，靠近矿山采空区设置，即在需要填充的矿山采空区附近设置，有利于避免将制备好的填充膏体浆料远距离输送至矿山采空区，进而节省能耗和设备。

充填料浆制备系统200包括充填浆料搅拌系统221，充填浆料搅拌系统221与尾砂浓密系统110管道连接，此管道的长度为1～6km，可以为1～2km，也可以为5～6km。深锥浓密机111的底流出料口通过喷水式柱塞泥浆泵113与充填浆料搅拌系统221管道连接。由于深锥浓密机111的底流出料口的尾砂料浆的浓度为65～75％，将这种高浓度的尾砂料浆输送至充填浆料制备系统200，输送管道规格较小，且无需处理大量的溢流回水，省去了高扬程、大功率的离心水泵，降低了整个充填工程的能耗。此外，采用喷水式柱塞泥浆泵113进行泵送这种高浓度的尾砂料浆，而非混合有水泥的充填料浆，输送阻力小，泵出口压力值较低，且相比于现有技术中常用的充填用工业活塞泵，价格低且维护成本少。

充填浆料搅拌系统221包括多个相互配合的搅拌机(图未示)，用于将由喷水式柱塞泥浆泵113输送的高浓度尾砂浆料与水泥和水混合搅拌，制得充填膏体浆料。

在本实施例中，充填料浆制备系统200还包括储砂仓224，该储砂仓224的出料口与充填浆料搅拌系统221管道连接，储砂仓224的进料口与喷水式柱塞泥浆泵113管道连接。在充填料浆搅拌系统暂停工作时，可将深锥浓密机111处理后的尾砂浆料通过喷水式柱塞泥浆泵113输送至储砂仓224进行储存，并在充填料浆搅拌系统开始工作时，将位于储砂仓224内的高浓度的尾砂浆料输送至充填料浆搅拌系统，制备充填膏体浆料。

储砂仓224的设置，可使深锥浓密机111实现24小时工况、且无需额外的储存尾砂浆料的功能，因此选择规格较低的深锥浓密机111即可满足需求，减少深锥浓密机111的投入成本。此外，由于是输送管道是24h的供砂(输送高密度的尾砂浆料)，则无需频繁地对地表尾砂输送管道进行清洗，即使需要清洗时，也可直接将清洗用的管道内的水直接泵送至储砂仓224内，而不自流至井下采空区223，从而避免大量洗管水进入井下采空区223，影响填充的质量。

进一步的，在本实施例中，还设置有水泥仓225和供水系统226，水泥仓225与供水系统226均与充填浆料搅拌系统221管道连接，用于为充填浆料搅拌系统221管道提供水泥和水。此外，通入充填浆料搅拌系统221中的物料，即高浓度的尾砂浆料、水泥和水，均需要通过设置于管道中的计量表227来控制加入量。

充填料浆制备系统200还包括充填钻孔坑222，充填浆料搅拌系统221与充填钻孔坑222毗邻设置，且通过管道连接，由充填浆料搅拌系统221制备得到的充填膏体浆料直接通过自流输送至充填钻孔坑222，并通过出口位于充填钻孔坑222的充填套管228将充填膏体浆料输送至井下采空区223，进行充填。

需要明确的是，在本实施例中，术语“自流输送”是指无需施加压力，仅依靠流体的自重和管道内外的静压形成的管内流动。

实施例2

本实施例提供一种浓密机加砂仓分离布置充填工艺，如图4所示，其利用实施例1提供的自流输送充填系统实现，具体步骤包括：

步骤a:将选矿厂中低浓度的尾砂浆料近距离(200～300m)的输送至深锥浓密机中，并添加絮凝剂对尾砂浆料进行浓密处理；

其中，选矿厂中低浓度的尾砂浆料通过渣浆泵进行输送。

其中，在浓密处理过程中，深锥浓密机产生的溢流清水输送至沉淀池进行沉淀后，通过低扬程水泵泵送至选矿厂生产水池116。

步骤b:采用喷水式柱塞泥浆泵将所述深锥浓密机处理后的尾砂浆料输送至充填料浆搅拌系统，并添加水泥搅拌匀质后，形成高浓度均质化的填充膏体浆料；

其中，当充填料浆搅拌系统暂停工作时，可将深锥浓密机处理后的尾砂浆料通过喷水式柱塞泥浆泵输送至储砂仓进行储存。在充填料浆搅拌系统工作过程中，再将储砂仓内的储存的高浓度尾砂浆料输送至充填料浆搅拌系统内，进行填充膏体浆料的制备。

步骤c:将所述填充膏体浆料自流输送至充填钻孔坑，并通过充填套管自流输送至井下采空区进行填充。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种浓密机加砂仓分离布置充填系统，其特征在于，其包括尾砂浓密系统和充填料浆制备系统，所述尾砂浓密系统靠近选矿厂设置并包括深锥浓密机；所述充填料浆制备系统靠近矿山采空区设置并包括管道连接的充填浆料搅拌系统和充填钻孔坑，所述充填钻孔坑底部设置有通往井下采空区的充填套管，所述深锥浓密机的底流出料口通过喷水式柱塞泥浆泵与所述充填浆料搅拌系统管道连接。

2.根据权利要求1所述的浓密机加砂仓分离布置充填系统，其特征在于，所述充填料浆制备系统还包括用于储存高浓度尾砂浆料的储砂仓，所述储砂仓的出料口与所述充填浆料搅拌系统管道连接，所述储砂仓的进料口与所述喷水式柱塞泥浆泵管道连接。

3.根据权利要求1所述的浓密机加砂仓分离布置充填系统，其特征在于，所述尾砂浓密系统与沉淀池管道连接，所述沉淀池与所述选矿厂生产水池管道连接。

4.根据权利要求1所述的浓密机加砂仓分离布置充填系统，其特征在于，还包括尾砂泵送系统，所述尾砂泵送系统与所述深锥浓密机的进料口管道连接。

5.根据权利要求1所述的浓密机加砂仓分离布置充填系统，其特征在于，所述尾砂浓密系统还包括与所述深锥浓密机管道连接的絮凝剂加药机。

6.根据权利要求1所述的浓密机加砂仓分离布置充填系统，其特征在于，所述尾砂浓密系统与所述充填浆料搅拌系统之间的管道长度为1～6km，所述尾砂浓密系统与所述选矿厂的尾砂泵送系统之间的管道长度为200～300m。

7.一种浓密机加砂仓分离布置充填工艺，其特征在于，其包括：

将选矿厂中低浓度的尾砂浆料近距离的输送至深锥浓密机中，并添加絮凝剂对所述尾砂浆料进行浓密处理；

采用喷水式柱塞泥浆泵将所述深锥浓密机处理后的尾砂浆料输送至充填料浆搅拌系统，并添加水泥搅拌匀质后，形成高浓度均质化的填充膏体浆料；

将所述填充膏体浆料自流输送至充填钻孔坑，并通过充填套管自流输送至井下采空区进行填充。

8.根据权利要求7所述的浓密机加砂仓分离布置充填工艺，其特征在于，在所述充填料浆搅拌系统暂停工作时，将所述深锥浓密机处理后的尾砂浆料通过喷水式柱塞泥浆泵输送至储砂仓进行储存。

9.根据权利要求7所述的浓密机加砂仓分离布置充填工艺，其特征在于，在所述深锥浓密机进行深度浓密处理过程中产生的溢流清水输送至沉淀池进行沉淀后，通过低扬程水泵泵送至选矿厂生产水池。

10.根据权利要求7所述的浓密机加砂仓分离布置充填工艺，其特征在于，选矿厂中所述尾砂浆料的浓度为15～20％，经所述深锥浓密机处理后的尾砂浆料的浓度为65～75％。