CN114278379B - 一种尾砂回采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及尾矿库和砂矿开采技术领域，具体公开一种尾砂回采方法，首先沿水平方向对尾矿库分区并划分网格，包括库尾网格区、库中网格区和坝前网格区；沿竖直方向对尾矿库分层，然后在库尾网格区设置排水设施，以排水设施为中心，造浆采尾砂；在库中网格区和坝前网格区，利用两栖式反铲挖掘机开挖尾砂面，然后利用水柱切割机对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，利用吸砂机吸砂。本发明的尾砂回采方法，采用库内网格分层施工的方式，提高了回采安全系数，利用机械设备组合进行回采，自动化程度高，提高了回采工作效率，降低了操作人员劳动强度，且回采过程无扬尘无污染，雨天可正常作业，进一步提高了尾砂回采工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及尾矿库和砂矿开采技术领域，特别是涉及一种尾砂回采方法。
背景技术
近年来矿产资源越来越少，由于原先的采选工艺落后，尾矿库内还具有一定的利用价值，尾砂资源可再利用。而尾矿库回采工艺不完善，回采能力参差不齐，回采事故频发。
现有技术中，尾矿库堆存较多为原来的湿排尾矿库，由于排尾砂的自然分级，往往呈现坝前颗粒较粗，库中粗细混合，库尾呈淤泥状。由于尾矿库排放需沉积多年或几十年，库内上层尾砂干，密度较小，下层尾砂密度较大，湿陷性强，库尾粘性尾砂固结效果较好，传统挖运机械无法滩面开挖工作作业。
尾矿库回采利用大多两种用途：第一，回采再选；第二作为建筑用砂。如传统干采后需再造浆才能进入选厂，如作为建筑用砂，含泥量超标，也需进行洗砂等环节。即使尾矿库顺利回采，但是回采尾砂再利用仍需经过一定处理工序，进一步增大了尾砂回采利用难度。
因此，如何改变现有技术中，尾矿库回采难度大以及回采尾砂回采工作效率较低的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种尾砂回采方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低尾砂回采风险，提高尾砂回采效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种尾砂回采方法，包括如下步骤：
步骤一、沿水平方向对尾矿库分区并划分网格，包括库尾网格区、库中网格区和坝前网格区；沿竖直方向对尾矿库分层，由顶至底，所述坝前网格区、所述库中网格区、所述库尾网格区依次排布；
步骤二、在所述库尾网格区设置排水设施，以所述排水设施为中心，造浆采尾砂；
步骤三、在所述库中网格区和所述坝前网格区，利用两栖式反铲挖掘机开挖尾砂面，然后利用水柱切割机对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，利用吸砂机吸砂。
优选地，步骤一中，所述库尾网格区、所述库中网格区以及所述坝前网格区的网格面积为5000-50000m2，网格深度为1-10m。
优选地，步骤二中，以所述排水设施为圆心，在半径为10-20m的区域内造浆采砂，采用先浅后扩、分层旋转后退式开采，每层开挖深度为0.5-3m。
优选地，在进行步骤三之前，步骤二中，所述库尾网格区造浆深度不小于3m。
优选地，步骤三进行过程中，所述库尾网格区造浆区开采底面与所述库中网格区以及所述坝前网格区造浆区底部的高度差不小于3m。
优选地，采砂过程开挖边坡，边坡坡度比不小于1:2.0。
优选地，步骤二中，利用水陆两栖自动吸砂机进行造浆吸砂。
优选地，步骤三中，利用浮箱吸砂机吸砂并收集后，将尾砂浆液输送至杂物清理机，清理除杂后的尾砂输送至浓度调级集合箱或尾砂脱水机或选厂。
优选地，所述库中网格区与所述坝前网格区能够合并。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的尾砂回采方法，首先沿水平方向对尾矿库分区并划分网格，包括库尾网格区、库中网格区和坝前网格区；沿竖直方向对尾矿库分层，由顶至底，坝前网格区、库中网格区、库尾网格区依次排布；然后在库尾网格区设置排水设施，以排水设施为中心，造浆采尾砂；在库中网格区和坝前网格区，利用两栖式反铲挖掘机开挖尾砂面，然后利用水柱切割机对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，利用吸砂机吸砂。
本发明的尾砂回采方法，根据尾矿库的总库容，尾矿库总平面面积以及尾砂沉积深度，将尾矿库分区并划分网格，网格大小需根据尾砂抗剪强度和含水量确定；然后在库尾网格区设置排水设施，使库尾网格区兼具造浆和调洪蓄水功能，选择配备机械组合，进行尾砂回采，尾矿库回采顺序为库尾网格区、库中网格区、坝前网格区，先上层后下层，呈梯田式网格下降。本发明的尾砂回采方法，采用库内网格分层施工的方式，提高了回采安全系数，利用机械设备组合进行回采，自动化程度高，提高了回采工作效率，降低了操作人员劳动强度，且回采过程无扬尘无污染，雨天可正常作业，进一步提高了尾砂回采工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明的尾砂回采方法的原理示意图；
其中，1为库尾网格区，2为库中网格区，3为坝前网格区，4为排水设施，5为水陆两栖自动吸砂机，6为小型浮箱吸砂机，7为遥控陆上自动化多级炮水柱切割机，8为两栖式反铲挖掘机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种尾砂回采方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低尾砂回采风险，提高尾砂回采效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为本发明的尾砂回采方法的原理示意图。
本发明提供一种尾砂回采方法，包括如下步骤：
步骤一、沿水平方向对尾矿库分区并划分网格，包括库尾网格区1、库中网格区2和坝前网格区3；沿竖直方向对尾矿库分层，由顶至底，坝前网格区3、库中网格区2、库尾网格区1依次排布；
步骤二、在库尾网格区1设置排水设施4，以排水设施4为中心，造浆采尾砂；
步骤三、在库中网格区2和坝前网格区3，利用两栖式反铲挖掘机8开挖尾砂面，然后利用水柱切割机对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，利用吸砂机吸砂。
本发明的尾砂回采方法，根据尾矿库的总库容，尾矿库总平面面积以及尾砂沉积深度，将尾矿库分区并划分网格，网格大小需根据尾砂抗剪强度和含水量确定；然后在库尾网格区1设置排水设施4，使库尾网格区1兼具造浆和调洪蓄水功能，选择配备机械组合，进行尾砂回采，尾矿库回采顺序为库尾网格区1、库中网格区2、坝前网格区3，先上层后下层，呈梯田式网格下降。本发明的尾砂回采方法，采用库内网格分层施工的方式，提高了回采安全系数，利用机械设备组合进行回采，自动化程度高，提高了回采工作效率，降低了操作人员劳动强度，且回采过程无扬尘无污染，雨天可正常作业，进一步提高了尾砂回采工作效率。
还需要解释说明的是，本发明的尾砂回采方法，主要针对尾矿库尾砂湿法回采，没有涉及砂状矿区的回采，因为砂状矿区内没有排水设施4，不需考虑排水设施4回采风险，根据平面网格布置，梯田式均匀下降即可。只需针对各种矿区的矿砂物理特性、采矿规模做简要分析即可作出相对应的回采方案。
在本具体实施方式中，步骤一中，库尾网格区1、库中网格区2以及坝前网格区3的网格面积为5000-50000m2，网格深度为1-10m，实际操作中，具体网格大小根据尾砂抗剪强度和含水率确定。
相应地，步骤二中，以排水设施4为圆心，在半径为10-20m的区域内造浆采砂，采用先浅后扩、分层旋转后退式开采，每层开挖深度为0.5-3m，循环下降并扩大尾砂开采作业面。
还需要说明的是，在进行步骤三之前，步骤二中，库尾网格区1造浆深度不小于3m。步骤三进行过程中，库尾网格区1造浆区开采底面与库中网格区2以及坝前网格区3造浆区底部的高度差不小于3m，采砂过程开挖边坡，边坡坡度比不小于1:2.0，进一步提高尾砂回采安全系数。
具体地，步骤二中，利用水陆两栖自动吸砂机5进行造浆吸砂，保证造浆吸砂操作顺利进行。水陆两栖自动吸砂机5由大型履带式浮项、长臂液压系统、前置铰刀和吸砂泵组成，具有破碎和造浆两项功能，同时还可以在水区作业，并能自行行走。通过履带式浮箱自动行走，长臂液压系统驱动前置铰刀(或斗轮)破碎尾砂，使尾砂和水拌合，形成尾砂浆液，通过吸砂泵输送尾砂浆液至指定输送区域，出口流量100-650m3/h，管径为100-350mm。
更具体地，步骤三中，由两栖式反铲挖掘机8开挖尾砂面，使尾砂面形成较为松散的固体，由遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，流入小型浮箱吸砂机6吸砂范围内，再通过浮箱吸砂机自动吸砂后管道输送到指定区域。如砂状矿体或尾砂硬度低，可直接采用遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7切割造浆后由小型浮箱吸砂机6吸砂输送即可。遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7分陆上固定式多级炮和履带式移动多级炮两种。遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7根据设置网格面积大小进行配置，一般在射程50-200m，回采顺序由库尾网格区1向坝前网格区3后退法顺序回采、跳格回采。
后续可将尾砂浆液输送至杂物清理机，清理除杂后的尾砂输送至浓度调级集合箱或尾砂脱水机或选厂，还可以将尾砂浆液调和到规定的浓度后再清理除杂输送到选厂再选，使尾砂浆液达到浓度为30-40％的砂浆浆液输送到选厂进行再选或提供含水率低于20％的干砂外运。如果需将尾砂粗细分类使用，可将尾砂浆液粗细分开，将尾砂经分级脱水系统后，形成粗砂和细砂，尾砂含水率可控制到15-20％。分级脱水系统由旋流器、高频振动筛、压滤机等设备组合应用。
除此之外，库中网格区2与坝前网格区3能够合并，对于小型尾矿库或库纵深较短的尾矿库，可将库中网格区2与坝前网格区3合并，即只设置库尾网格区1和坝前网格区3。
下面通过具体的实施例，对本发明的尾砂回采方法，作进一步的解释说明。
某中型尾矿库，尾矿库总回采库容500万吨，日回采规模3000t/d，需配置30-35％浓度的浆液输送到选厂再选并分选出粗颗粒尾砂井下回填。
根据尾矿库尾矿库总平面面积、尾砂沉积深度，分层划分网格，分别设置库尾网格区1、库中网格区2和坝前网格区3，网格面积为5000-50000m2左右的网格，单层网格深度1-10m。
根据日回采规模配备机械，包括水陆两栖自动吸砂机5、小型浮箱吸砂机6、两栖式反铲挖掘机8、遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7、杂物清理机、砂浆集合箱、尾砂脱水机。
一台水陆两栖自动吸砂机5，管径为150，流量为200m3/h；两台小型浮箱吸砂机6管径为150，流量为200m3/h；一台220两栖式反铲挖掘机8，遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7两台，额定工作压力1.0MPa，流量50L/S，射程≥65m，水平回转角360°，俯仰角-45°至+70°；杂物清理机一台，砂浆集合箱一只，尾砂脱水机两台。
库尾网格区1造浆，一台水陆两栖自动吸砂机5，先将库尾网格区1造浆区域的尾砂层和水位降低，以排水设施4为中心，排水设施4外10-20m范围内，先浅后扩、分层旋转后退式开采的方式，降低排水设施4周边尾砂面。每层开挖深度为0.5-3m。循环下降并扩大开采尾砂作业面。
库中网格区2和坝前网格区3造浆配置遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7、两栖式反铲挖掘机8和小型浮箱吸砂机6等联合作业，由两栖式反铲挖掘机8开挖尾砂面，使尾砂面形成较为松散的固体，由遥控陆上自动化多级炮水柱切割机7对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，流入小型浮箱吸砂机6吸砂范围内，再通过吸砂机自动吸砂后管道输送到杂物清理机后流入砂浆集合箱。再有砂浆集合箱管道泵送到选厂再选后将砂浆分选，选出粗砂，细砂浆管道再输送另一个尾矿库堆存。
本发明的尾砂回采方法，适用于尾砂最大粒径≤2.0mm含量不超过50％的尾矿库或砂状矿区湿法采矿。采用本发明的尾砂回采方法，经自动化回采装置的组合应用，提高尾砂回采效力，减少人力成本，降低尾砂回采的风险，能满足尾砂回采直接输送选厂或干砂外运。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种尾砂回采方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、沿水平方向对尾矿库分区并划分网格，包括库尾网格区、库中网格区和坝前网格区；沿竖直方向对尾矿库分层，由顶至底，所述坝前网格区、所述库中网格区、所述库尾网格区依次排布；
步骤二、在所述库尾网格区设置排水设施，以所述排水设施为中心，造浆采尾砂；
步骤三、在所述库中网格区和所述坝前网格区，利用两栖式反铲挖掘机开挖尾砂面，然后利用水柱切割机对破碎后的尾砂进行水动力切割造浆，利用吸砂机吸砂；步骤三进行过程中，所述库尾网格区造浆区开采底面与所述库中网格区以及所述坝前网格区造浆区底部的高度差不小于3m。
2.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：步骤一中，所述库尾网格区、所述库中网格区以及所述坝前网格区的网格面积为5000-50000m2，网格深度为1-10m。
3.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：步骤二中，以所述排水设施为圆心，在半径为10-20m的区域内造浆采砂，采用先浅后扩、分层旋转后退式开采，每层开挖深度为0.5-3m。
4.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：在进行步骤三之前，步骤二中，所述库尾网格区造浆深度不小于3m。
5.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：采砂过程开挖边坡，边坡坡度比不小于1:2.0。
6.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：步骤二中，利用水陆两栖自动吸砂机进行造浆吸砂。
7.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：步骤三中，利用浮箱吸砂机吸砂并收集后，将尾砂浆液输送至杂物清理机，清理除杂后的尾砂输送至浓度调级集合箱或尾砂脱水机或选厂。
8.根据权利要求1所述的尾砂回采方法，其特征在于：所述库中网格区与所述坝前网格区能够合并。
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