尾矿充填设计

江苏华西尾矿治理工程有限公司

金龙矿业尾砂充填系统方案研究报告

某矿冶研究院

2011年5月

目录

1 概述 (1)

1.1设计目的 (1)

1.2设计依据 (1)

1.3设计原则 (2)

1.4 设计方案 (2)

1.5 技术经济指标 (3)

1.6 存在的问题及建议 (4)

2 充填材料选择与充填方式 (4)

2.1 充填材料选择 (4)

2.2 尾砂性质及充填方式 (5)

3 充填物料平衡及充填材料用量估算 (5)

3.1 充填空区计算 (6)

3.2 尾砂年产量 (6)

3.3 充填尾砂量 (6)

3.4 尾砂胶结充填材料用量估算 (7)

4 充填方案设计 (8)

4.1 站址选择 (8)

4.2 充填方案设计 (9)

4.3 充填管路输送系统 (28)

5 充填方案比较 (32)

5.1 充填方案投资运营估算 (32)

5.2 充填方案技术经济比较 (38)

6 充填管道选择 (39)

7 其它 (39)

7.1 充填站建筑结构 (39)

7.2 充填站供水供电 (40)

8 组织机构及定员 (40)

8.1劳动定员及工资 (40)

8.2 工作制度 (40)

1 概述

1.1设计目的

大坑矿区开采至今已有多年历史，采用地下开采。开采对象主要是浅部的铅锌矿体、水泥用大理岩矿石，规模不大。近两年铅锌矿石受市场影响，价格降幅较大，按目前产品品质及价格水平，基本没有利润，因此矿山被迫于2008年下半年停产。

2009年初，因矿山有几个矿段采矿证已到期，且根据三山县国土部门有关精神，该区域矿山进行资源整合，并统一规划开采。矿山主要采用平硐或平硐-斜坡道开拓，矿用汽车运输，现已形成几十个生产系统。各生产系统根据矿体产状特征设有2～6个不等水平中段，平硐口主要分布在300～560m标高之间，部分平硐位于矿体的上盘，各硐口均设有值班室、空压机房、配电室、简易办公房等设施。

根据《福建省三山县大坑矿区铅锌矿（整合）初步设计》，矿山设计规模为20万t/a，由金龙矿业有限公司集中规划，正规开采。矿山前期开采混乱，采空区较多且并未进行处理，随着矿山开采规模的逐步扩大，采空区带来的安全隐患成为矿山必须解决的问题；同时，矿山尾矿排放量逐年增大，而尾矿库库容难以满足未来扩大生产的要求。对此，矿山设计采用尾砂对采空区进行充填，并进行充填工艺研究及系统设计。充填采矿可在解决矿山生产安全及尾砂排放带来的安全环保问题的同时，又最大化的回收了资源，实现中小矿山绿色开采，对于三山县铅锌矿和谐发展具有重要意义。

1.2设计依据

充填方案设计的主要依据是：

1)江苏华西尾矿治理工程有限公司与北京矿冶研究总院签订的《金龙矿业

全尾砂高浓度充填示范工程工艺技术咨询》合同（2011年04月24日）；

2)金龙矿业有限公司提交的《福建省三山县大坑矿区铅锌矿（整合）初步

设计》；

3)2011年04月金龙矿业提交的现有生产系统技术资料及生产技术经济指

标等。

1.3设计原则

1)严格执行国家有关部门颁布的矿山设计的有关规程、规范和标准；

2)充分利用矿山现有的设施，减少建设投资；

3)采用先进、成熟的充填工艺及技术；

4)本着可靠性、实用性、先进性、经济性、并有实际工程应用的原则选择

设备。

1.4 设计方案

结合矿山生产系统情况及地质地形条件等因素，设计了方案一：管道运输立式砂仓尾砂充填系统和方案二：汽车运输尾砂充填系统两种技术方案。

方案一将选厂排放尾砂浆通过管道泵送至充填站立式砂仓，全尾砂浆通过添加絮凝剂加速沉降浓缩。立式砂仓制备的高浓度尾砂浆通过流态化造浆技术活化后，自流至搅拌桶与水泥仓放出的水泥搅拌均匀，并经过充填钻孔自流至井下充填管网进行充填。

方案一配置两座立式砂仓、一座水泥仓及其搅拌装置，立式砂仓容积900m3，水泥仓容积200m3。

方案二将尾矿库中的干砂或半干砂通过挖掘、铲装设备进行回采，由汽车运输至充填站，储存在充填站卧式砂仓内。充填作业时由尾矿造浆系统将卧式砂仓内尾砂造浆活化，自流至搅拌桶与水泥仓放出的水泥搅拌均匀，并经过充填钻孔自流至井下充填管网进行充填。方案二配制一座卧式储料仓、一座水泥仓及其搅拌装置，储料仓容积850 m3，水泥仓容积200 m3。

两种方案中的生产用水泥均为散装水泥，水泥由水泥罐车运到充填站，由水泥罐车自带压缩空气系统吹入水泥仓。水泥仓顶设有仓顶收尘器。胶结充填时，根据设计的灰砂比提供所需的水泥量，通过由变频器控制的螺旋输送机，将水泥仓内水泥输送至搅拌桶与尾砂混合，搅拌均匀后通过充填钻孔自流至井下充填管网。

充填系统设置各种监控仪表，以监控和调节充填料浆的实际流量和浓度等各种充填参数。

充填管路系统参数为：管径DN100，浓度>70%，料浆流量60～80m3/h。

1.5 技术经济指标

充填方案主要技术经济指标见表1-1。

表1-1 主要技术经济指标表

1.6 存在的问题及建议

（1）方案一属于全尾砂高浓度充填，方案技术要求高，充填材料性质对系统设计影响大。由于时间原因本项目未进行相关前期实验研究，因此相关设计缺乏严谨的基础数据支持，设计难度较大。

建议系统进行初步设计前完成系统相关的基础实验研究，如尾砂物理化学性质、尾砂流变参数实验及絮凝剂选型实验等。

（2）方案二中充填用尾砂是从尾矿库二次开采得到的，因此开采前应进行相关的尾矿库回采的安全评价及回采方案可行性研究，以确定安全合理的开采方案。（3）金龙矿业提供的资料表明，拟设计采用的充填站站址下方距地表约200m 处存在矿体，因此建议在未来开采过程中留必要矿柱并对空区进行充填，以保证充填站安全。

2 充填材料选择与充填方式

2.1 充填材料选择

2.1.1 充填骨料

充填采矿法是一种高效、低损失贫化、安全环保的采矿方法，随着我国矿产资源开发向着可持续方向发展以及整个社会环保意识的不断加强，充填采矿法的应用越来越广泛。目前，充填采矿的主要充填方式有分级尾砂充填、全尾砂充填、高水固结尾砂充填、高浓度全尾砂充填、废石尾砂充填、水砂充填、棒磨砂充填、隔壁集料充填、炉渣充填、赤泥充填等。根据金龙矿业充填材料的来源情况以及矿山生产实际情况，本着采集方便，成本低，优先消纳矿山固废排放的原则，本设计选择矿山尾砂作为充填骨料。

2.1.2 胶结材料

考虑到胶结充填的需要，使用胶结材料。目前国内使用的胶凝材料有水泥、高水材料、赤泥、胶固粉、新型尾砂固结材料等，其他还有粉煤灰等辅助添加材料。总体看来，我国充填胶结材料主要以水泥为主，本项目胶凝材料初步定为水泥，根据充填实际情况，可以通过实验探索采用当地其他胶结材料作为胶凝材料全部或部分替代水泥的可行性。