CN109853651B

CN109853651B - 一种矿山尾矿库水力取砂方法

Info

Publication number: CN109853651B
Application number: CN201910078607.4A
Authority: CN
Inventors: 戴兵; 赵国彦; 刘永; 吴攀; 汪宏
Original assignee: Central South University; University of South China
Current assignee: Central South University; University of South China
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: CN109853651A

Abstract

本发明公开了一种矿山尾矿库水力取砂方法，在尾矿库服务侧布置固定桩、第一钢绳、有吊钩的滑轮，在尾矿库工作侧布置流砂沟、集砂池、第二取砂泵和无缝钢管管道、绞车等，第二钢绳缠绕在绞车上，一端穿过有吊钩的滑轮，然后系在尾矿库中水力取砂平台上的前端固定桩上，另一端直接系在水力取砂平台的后端固定桩上，尾矿库中浮力平台上承载柔性运输管道。工作时尾砂由水力取砂平台上水枪造浆、第一取砂泵取砂后通过柔性运输管道运输至流砂沟中，再集流至集砂池，由第二取砂泵泵送至用砂位置或选厂。本发明的水力取砂方法能实现安全高效取砂，实现资源综合利用，具有生产效率高、产能大、成本低、操作简便等显著特点。

Description

一种矿山尾矿库水力取砂方法

技术领域

本发明属于矿山尾砂再利用领域，尤其涉及一种矿山尾矿库水力取砂的方法，主要适用于矿山湿排尾矿库资源再利用及其他场合用砂，尤其适用于尾矿沉积时间长、初步固化的金属矿山尾矿库取砂。

技术背景

随着科学技术的发展，矿山老尾矿库中的尾砂成为资源综合利用与再选的首要对象，不仅综合利用潜力大，经济价值高；而且开采成本低，生产效率高。目前，尾矿库尾砂开采方法主要有干采和船采等。干采即对尾矿库进行排水疏干后用无轨设备进行露天式挖掘开采，其回采效率低、作业成本高、受地表天气影响大等原因，在国内外都较少采用。船采作为水采的主要方法，采用特制的开采船进行尾砂开采，虽然具有生产能力大、效率高的特点，但船采法使用条件要求严格，尾砂需要二次转运，且采砂船制造成本高，建设周期长，受尾矿库区域地形影响大，采砂船本身运输困难，难以适应矿山广泛采用。此外，船采时容易在尾矿库内激起大的波浪，对尾矿库坝体安全造成重要影响。因此，寻找一种高效低成本、投资少、简便实用、机动灵活、采砂能力大的尾矿库取砂方法就成为矿山优先考虑的问题。

众所周知，尾矿库中尾砂从选厂用管道直接排放，尾砂粒径小，内聚力低，容易水力造浆，管道输送特性好；库中水砂共存，有大量富余水，为水力开采提供条件。因此，利用尾矿库自身特点，通过建造简易水力取砂平台，高压水造浆，将尾砂浆用管道输送到用砂位置或选厂，既有船采法生产能力大、生产效率高的特点，又消除了制造大型船舶投资大、使用周期不确定、运输困难等问题，更主要的是为矿山在特定条件尾矿库取砂时间、取砂数量、取砂位置不确定的环境下高效安全经济取砂提供了一种新型水力取砂方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能扩大产能、提高生产效率，降低取砂成本和取砂技术难度、提高作业安全性的矿山尾矿库水力取砂方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种矿山尾矿库水力取砂方法，在尾砂开采定位服务的一侧即服务侧布置固定桩、第一钢绳、有吊钩的滑轮，在用砂和输送一侧即工作侧布置流沙沟、集砂池、第二取砂泵和无缝钢管管道、绞车等，第二钢绳缠绕在绞车上，一端穿过有吊钩的滑轮，然后系在尾矿库中水力取砂平台上的前端固定桩上，另一端直接系在水力取砂平台的后端固定桩上，水力取砂平台在尾矿库中取砂时，通过绞车、滑轮和第二钢绳的牵引实现水力取砂平台的取砂顺序与方向改变；尾矿库中浮力平台上承载柔性运输管道；工作时，尾矿库中尾砂由水力取砂平台上的水枪造浆和第一取砂泵取砂后，通过浮力平台上柔性运输管道运输到达流砂沟中，再集流至集砂池，由第二取砂泵泵送砂浆通过无缝钢管管道运输到用砂位置或选厂。

所述固定桩为钢柱、木柱或混凝土柱固定桩，间距5～30m，在固定桩上架设直径Φ20～50mm的第一钢绳并拉紧。

所述流砂沟形状为梯形，上宽0.6～1.1m，下宽0.3～0.5m,高度 0.4～1.0m，用钢筋混凝土砌筑，厚度δ100～250mm，强度C10～C25，流砂沟水力坡度5％～20％。

所述集砂池设置在尾矿库工作侧上、中、下位置，与流砂沟相通，所述集砂池为倒圆锥体，锥底直径Φ2.0～4.0m，锥顶直径Φ1.0m，倒圆锥体深2.0m～3.0m，用钢筋混凝土砌筑，厚度δ100～250mm，强度 C10～C25。

在所述集砂池中固定第二取砂泵，第二取砂泵吸砂口置集砂池底部，第二取砂泵顶部连接所述无缝钢管管道，与地面主运输管道相通，将砂浆送达用砂池或选厂。

所述浮力平台由Φ100～300mm密封的PVC管串联制成，浮力平台大小由柔性软管长度及承载力大小确定，浮力平台承载的柔性软管总长度大于水力取砂平台最远工作距离至流砂沟排砂口的长度。

所述水力取砂平台上第一取砂泵位于平台中央，水枪对称均布，高压泵与仪表操作台形成对称配重，使整个取砂平台在尾矿库中保持平衡，水枪喷射扇形范围优选为120°。

工作时，尾矿库中尾砂由水力取砂平台上的水枪造浆和第一取砂泵取砂后，通过浮力平台上的柔性运输管道运输到达流砂沟中，再集流至集砂池，由第二取砂泵泵送砂浆通过无缝钢管管道运输到用砂位置或选厂。

采用上述技术方案的矿山尾矿库水力取砂的方法，相较于传统水力取砂方法，扩大了一次取砂工作面，提高了一次取砂量，绞车连接钢绳牵引取砂平台的方式使取砂作业流程更加高效、有序，生产效率得到极大提高，作业人员无需进入尾矿库，在取砂侧调整绞车位置即可，且整个作业流程简单有序，人员配备7-8人即可，主要用于调整滑轮的固定位置和输砂软管位置，操作绞车与取砂平台，生产成本低且安全性好。

附图说明

图1为本发明尾矿库水力取砂设备布置示意图。

图2为水力取砂平台平面示意图。

图3为集砂池剖面示意图。

图中：1-固定桩、2-第一钢绳、3-流砂沟、4-集砂池、5-第二取砂泵、6-无缝钢管管道、7-绞车、8-第二钢绳、9-滑轮、10-水力取砂平台、11-浮力平台、12-柔性运输管道、13-第一取砂泵、14-水枪、15- 高压泵、16-仪表操作台、17-前端固定桩、18后端固定桩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

参见图1-图3，本发明提供的水力取砂的方法为：在尾矿库服务侧按一定间隔布置固定桩1，固定桩1为钢柱、木柱或混凝土柱固定桩，间距5～30m，在固定桩1上架设直径Φ20～50mm的第一钢绳2 并拉紧，有吊钩的滑轮9固定于第一钢绳2上。

在尾矿库工作侧沿外侧挖掘有自流水力坡度的流砂沟3，流砂沟 3形状为梯形，上宽0.6～1.1m，下宽0.3～0.5m,高度0.4～1.0m，用钢筋混凝土砌筑，厚度δ100～250mm，强度C10～C25，流砂沟3水力坡度5％～20％。流砂沟3的上、中、下三个位置分别挖掘三个集砂池4，与流砂沟3相通，收集流砂沟3的砂浆，集砂池4为倒圆锥体，锥底直径Φ2.0～4.0m，锥顶直径Φ1.0m，倒圆锥体深2.0m～3.0m，用钢筋混凝土砌筑，厚度δ100～250mm，强度C10～C25。在集砂池4中固定第二取砂泵5，第二取砂泵5吸砂口置集砂池4底部，第二取砂泵5 顶部连接无缝钢管管道6，与地面主运输管道相通，将砂浆送至用砂池或选厂。

在尾矿库工作侧内侧对应于服务侧滑轮固定点布置绞车平台，绞车平台上有牵引绞车7，第二钢绳8缠绕在绞车7上，一端穿过有吊钩的滑轮9，然后系在尾矿库中水力取砂平台10上的前端固定桩17 上，另一端直接系在水力取砂平台10上的后端固定桩18上。水力取砂平台10在尾矿库中取砂时，启动绞车7，正反向转动，带动第二钢绳8牵引水力取砂平台10前后移动，实现水力取砂有序工作并改变取砂位置。当水力取砂平台10需要左右移动时，人为移动滑轮9和绞车7即可。

尾矿库中浮力平台11上承载取砂柔性运输管道12，浮力平台11 由Φ100～300mm密封的PVC管串联制成，浮力平台11大小由柔性软管长度及承载力大小确定，浮力平台11承载的柔性软管总长度大于水力取砂平台最远工作点至流砂沟排砂口的长度。

水力取砂平台10上第一取砂泵13位于平台中央，水枪14对称均布，高压泵15与仪表操作台16形成对称配重，使整个取砂平台在尾矿库中保持平衡，水枪14喷射扇形范围优选为120°。

工作时，尾矿库中尾砂由水力取砂平台10上的水枪14造浆和第一取砂泵13取砂后，通过浮力平台11上的柔性运输管道12运输到达流砂沟3中，再集流至集砂池4，由第二取砂泵5泵送砂浆通过无缝钢管管道6运输到用砂位置或选厂。

上述实施例仅为本发明的优选方案，并非作为对本发明的进一步限定，不能以此来限制本发明的保护范围，凡是根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于，在尾砂开采定位服务的一侧即服务侧布置固定桩、第一钢绳、有吊钩的滑轮，在用砂和输送一侧即工作侧布置流砂沟、集砂池、第二取砂泵、无缝钢管管道和绞车，第二钢绳缠绕在绞车上，一端穿过有吊钩的滑轮，然后系在尾矿库中水力取砂平台上的前端固定桩上，另一端直接系在水力取砂平台的后端固定桩上，水力取砂平台在尾矿库中取砂时，通过绞车、滑轮和第二钢绳的牵引实现水力取砂平台的取砂顺序与方向改变；尾矿库中浮力平台上承载柔性运输管道；工作时，尾矿库中尾砂由水力取砂平台上的水枪造浆和第一取砂泵取砂后，通过浮力平台上柔性运输管道运输到达流砂沟中，再集流至集砂池，由第二取砂泵泵送砂浆通过无缝钢管管道运输到用砂位置或选厂。

2.根据权利要求1所述的一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于：所述固定桩为钢柱、木柱或混凝土柱固定桩，间距5～30m，在固定桩上架设直径Φ20～50mm的第一钢绳并拉紧。

3.根据权利要求2所述的一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于：所述流砂沟形状为梯形，上宽0.6～1.1m，下宽0.3～0.5m,高度0.4～1.0m，用钢筋混凝土砌筑，厚度δ100～250mm，强度C10～C25，流砂沟水力坡度5％～20％。

4.根据权利要求3所述的一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于：所述集砂池设置在尾矿库工作侧上、中、下位置，与流砂沟相通，所述集砂池为倒圆锥体，锥底直径Φ2.0～4.0m，锥顶直径Φ1.0m，倒圆锥体深2.0m～3.0m，用钢筋混凝土砌筑，厚度δ100～250mm，强度C10～C25。

5.根据权利要求4所述的一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于：在所述集砂池中固定第二取砂泵，第二取砂泵吸砂口置集砂池底部，第二取砂泵顶部连接所述无缝钢管管道，与地面主运输管道相通，将砂浆送达用砂池或选厂。

6.根据权利要求5所述的一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于：所述浮力平台由Φ100～300mm密封的PVC管串联制成，浮力平台大小由柔性软管长度及承载力大小确定，浮力平台承载的柔性软管总长度大于水力取砂平台最远工作点至流砂沟排砂口的长度。

7.根据权利要求6所述的一种矿山尾矿库水力取砂方法，其特征在于，所述水力取砂平台上第一取砂泵位于平台中央，水枪对称均布，高压泵与仪表操作台形成对称配重，使整个取砂平台在尾矿库中保持平衡，水枪喷射扇形范围为120°。