全尾砂膠結(jié)充填

1、鑒定材料萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司2005年8月鑒定材料之一鑒定大綱鑒定材料之二工作報(bào)告鑒定材料之三技術(shù)報(bào)告鑒定材料之四應(yīng)用情況報(bào)告鑒定材料之五經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告鑒定材料之六查新咨詢報(bào)告101520鑒定材料之一鑒定材料鑒定委員會(huì)2005年8月全尾砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用鑒定大綱山東省冶金工業(yè)總公司受山東省科技廳委托，對萊鋼集團(tuán)有限公司完成的“萊鋼全尾砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用”項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)鑒定。鑒定委員會(huì)制定的鑒定大綱如下：一、項(xiàng)目名稱：萊鋼全尾砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用二、項(xiàng)目來源：自選二、項(xiàng)目內(nèi)容：萊鋼通過對先進(jìn)的萊鋼全尾砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用，于2003年底并于當(dāng)年

2、年底投入生產(chǎn)實(shí)施，取得了十分顯著的效果，礦石回采率由60%|高到目前的85%延長礦山服務(wù)年限3年，年回采礦石6.5余萬噸，年直接經(jīng)濟(jì)效益1125萬元。四、項(xiàng)目起止時(shí)間：2003年11月2004年10月。五、項(xiàng)目承擔(dān)單位：萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司六、鑒定材料及提供單位序號資料名稱1、 鑒定大綱2、 工作報(bào)告3、 技術(shù)報(bào)告4、 應(yīng)用情況報(bào)告5、 經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告6、 查新咨詢報(bào)告七、鑒定程序1、討論通過鑒定大綱2、聽取項(xiàng)目工作報(bào)告提供單位鑒定委員會(huì)萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司萊鋼集團(tuán)礦山建設(shè)有限公司萊鋼集團(tuán)礦山建設(shè)有限公司山東省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所鑒定委員會(huì)20053、聽取項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告4、聽

3、取應(yīng)用情況報(bào)告5、聽取經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告6、現(xiàn)場考察7、專家評議8、討論通過鑒定意見9、鑒定委員會(huì)委員簽字鑒定材料之工作報(bào)告萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司2005年8月工作報(bào)告1、項(xiàng)目提出的依據(jù)和目的杜官莊鐵礦一期工程地質(zhì)礦量100萬噸，采礦方法為空場法，已采出礦量60萬噸，現(xiàn)留下礦柱礦量達(dá)40萬噸。二期工程從2003年底開始回采，預(yù)計(jì)可開采5.5年，二期工程地質(zhì)礦量42.13萬噸，可采出礦量34.44萬噸。目前，該礦地質(zhì)資源枯竭，尚未找到新的開采資源。另外，該礦選礦尾砂一直排放于汶河，嚴(yán)重污染汶河水質(zhì)，且礦區(qū)地表為良田和村莊，不能建造尾礦庫；因此為了實(shí)現(xiàn)間柱回采，提高礦石回采率，延長礦山服務(wù)年限，以及尾

4、廢實(shí)現(xiàn)“零排放”的目的，礦山迫切需要開展全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)研究。2、課題項(xiàng)目的工作過程2.1、課題項(xiàng)目考查階段2003年11月對國內(nèi)濟(jì)鋼張馬屯鐵礦全尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)及充填效果進(jìn)行考查。2 .2、課題的研究階段萊鋼礦建公司通過課題考查工作，認(rèn)真分析和總結(jié)了他們各自設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)和存在的技術(shù)問題，提出需要改進(jìn)之處，著重從設(shè)備選型與匹配、技術(shù)參數(shù)、充填效果的三大重要方面進(jìn)行研究和工藝優(yōu)化，確定出萊鋼技術(shù)設(shè)計(jì)方案，并通過公司項(xiàng)目技術(shù)論證。2. 3、建設(shè)階段2003年11月-04年2月，萊鋼礦建公司從方案確定施工圖設(shè)計(jì)到施工建設(shè)，設(shè)備安裝調(diào)試及投產(chǎn)，充填系統(tǒng)全線一次試車成功，自2004年2月一次性試車成功并投

5、入生產(chǎn)運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工藝控制系統(tǒng)簡便可靠，易操作。3、應(yīng)用效果3. 1、充填系統(tǒng)全線一次試車成功自2004年2月投入運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工藝控制系統(tǒng)簡便可靠，易操作。3 .2經(jīng)濟(jì)效益杜官莊鐵礦采用全尾砂膠結(jié)充填，可使礦石回收率由現(xiàn)在的60屣高到80%U上，并且可使目前40萬t礦柱礦量回采20萬t以上，就此一項(xiàng)就可創(chuàng)造效益3375萬元，第二由于不建尾礦庫，所節(jié)省的尾礦庫基建費(fèi)用和尾砂的堆存費(fèi)用為168萬元336萬元。第三，可為杜官莊鐵礦二期工程服務(wù)。因此，杜官莊鐵礦采用全尾砂高濃度充填在經(jīng)濟(jì)上是合理的，并且經(jīng)濟(jì)效益顯著。4 .3社會(huì)效益采用全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)，充分利用尾砂作為充填骨

6、料，將其充入地下采空區(qū)。第一，能消除地表的塌陷，確保地表村莊和農(nóng)田的安全；第二，由于不建尾礦庫，節(jié)省了土地資源；第三，大大減少了尾砂對環(huán)境的污染。因此，采用全尾砂膠結(jié)充填其社會(huì)效益顯著。5 .4遠(yuǎn)景采用全尾砂膠結(jié)充填可多回采礦柱礦量20萬t以上，按目前礦山采礦能力6.5萬t/年計(jì)，可延長礦山服務(wù)年限3年，因此可解決礦山職工3年的就業(yè)。（附：研制人員名單）主要研制人員名單主要研制人員名單序號姓名性別出生年月技術(shù)職稱文化程度（學(xué)位）工作單位對成果創(chuàng)造性貢獻(xiàn)1亓桂彬男1952高級經(jīng)濟(jì)師大專礦建公司方案設(shè)計(jì)2馮泮玉男1960高級工程師本科礦建公司方案設(shè)計(jì)3鞏秀亭男1967高級工程師本科礦建公司方案實(shí)施

7、4林松男1959采礦高級工程師本科礦建公司組織實(shí)施5孟凡波男1962機(jī)電工程師大專礦建公司組織實(shí)施6李修軍男1967測量助理工程師中專礦建公司測量7陳玉華男1972采礦工程師本科礦建公司采礦8彭衍濤男1965測量助理工程師中專礦建公司測量9王建國男1974機(jī)械助理工程師大專礦建公司機(jī)械10111213鑒定材料之三技術(shù)報(bào)告萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司2005年8月技術(shù)報(bào)告1、采礦方法杜官莊礦床屬于緩傾斜中厚礦體，礦體傾角1035°,平土W5度10m礦石致密堅(jiān)實(shí)，穩(wěn)固性較好。礦體直接頂板為大理巖、灰?guī)r，間接頂板為粘土質(zhì)砂巖，其中大理巖、灰?guī)r含水性很強(qiáng)，有補(bǔ)給，受季節(jié)影響較大。礦體底板為閃長巖，花

8、崗閃長巖，蝕變閃長巖。蝕變閃長巖穩(wěn)固性較差，其余穩(wěn)固性較好。采礦方法為房柱式空場法開采，礦塊沿礦體走向垂直布置，階段高30米，礦房設(shè)計(jì)寬度10米，連續(xù)礦柱設(shè)計(jì)寬度7米。二期工程采用房柱嗣后充填采礦法，礦塊沿礦體走向垂直布置，標(biāo)準(zhǔn)礦塊沿礦體傾斜長70.89m,寬36m厚5m段高30m傾角20。，礦塊由3個(gè)礦房組成。各12米寬，礦塊兩側(cè)留連續(xù)礦柱，寬3米，中間留兩排不連續(xù)間柱，面積3X4R1,柱間距7米，礦房凈寬9米，礦房留有4米的頂柱。2、充填工藝2.1 充填工藝選擇的原則及目標(biāo)充填工藝將移植和借鑒國內(nèi)外成熟的全尾砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)，并結(jié)合杜官莊鐵礦充填系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間短的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套正規(guī)的充

9、填系統(tǒng)，以滿足井下充填的需要，實(shí)現(xiàn)礦柱的安全回采。2.2 充填材料及料漿配比(1)充填骨料：全尾砂和河砂，并且要求河砂采用篩砂，粒度小于1mm(2)膠凝材料：425#普通硅酸鹽水泥。(3)水：礦山生產(chǎn)用水。(4)根據(jù)強(qiáng)度要求調(diào)整灰砂比，灰砂比范圍為1：41：12,充填料漿濃度通過材料試驗(yàn)確定。2.3 全尾砂脫水選廠全尾砂脫水是全尾砂充填的關(guān)鍵技術(shù)之一，根據(jù)杜官莊鐵礦的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以下二種可選方案。方案一：濃縮和過濾脫水方案方案二：臥式砂倉脫水方案選廠尾砂漿經(jīng)泵送入長槽形砂倉，其砂倉長度一般為2540m倉寬35nl倉深2.53.5m,尾砂漿在砂池中靠自然沉降脫水；泄流水經(jīng)泄水門排入水池再次澄泊。

10、水池中的水由水泵送回選廠(或充填站)再利用，水池需定期清理。這種脫水方案的優(yōu)點(diǎn)是基建時(shí)間短，投資少，對工程地質(zhì)要求也不嚴(yán)，其缺點(diǎn)是尾砂濃度控制不準(zhǔn)確。由于杜官莊鐵礦充填系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間短，并要求充填系統(tǒng)基建時(shí)間緊，投資少,經(jīng)綜合比較擬定采用臥式砂倉脫水系統(tǒng)較適合。2.4 充填制備站站址通過現(xiàn)場勘查，選擇了兩個(gè)站址方案。第一方案：砂漿制備站建在礦體的地表。該方案的特點(diǎn)是砂漿可自流至井下各采場，技術(shù)成熟。但要征用農(nóng)田，建設(shè)周期較長。第二方案，砂漿制備站建在礦區(qū)內(nèi)，不需征用土地，可利用現(xiàn)有副斜井作為充填井，建設(shè)周期短，但少數(shù)采場的充填倍線大，全尾砂高濃度充填料漿自流輸送困難。為了不征用土地，加快工程建

11、設(shè)，確定采用第二方案。2.5 充填能力充填能力按照滿足每年6萬m3的能力要求考慮，計(jì)算如下：(1)日平均充填量QQ=Q/T=60000/330=182m7d式中：Q一日平均充填量，mVd;q一年平均充填量，m；T一礦山年工作日，天。(2)日充填能力QQ=kQ式中：Q一日充填能力，m/d;K一充填作業(yè)的不均衡系數(shù)，取K=2.0。Q=2.0X182=364m/d(3)日平均充填時(shí)間t=Qr/Qh=182/40=4.6h式中：t一日平均充填時(shí)間，h；Q一平均充填能力，m/h,取Q=40n3/h2.6 充填料漿制備2.6.1 充填料漿制備系統(tǒng)充填料漿制備系統(tǒng)是尾砂膠結(jié)充填礦山的重要環(huán)節(jié)，基于一些因素考

12、慮，充填料漿制備的方案如下：方案一：裝載機(jī)上料的充填料漿制備系統(tǒng)方案二：電耙上料的充填料漿制備系統(tǒng)方案三：電耙上料的充填料漿自流制備系統(tǒng)選廠全尾砂漿經(jīng)泵輸入臥式砂倉脫水。充填時(shí)全尾砂由電耙上料，經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入攪拌機(jī)。河砂由裝載機(jī)上料，經(jīng)中間料倉、振動(dòng)給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)送入攪拌機(jī)。水泥由水泥罐車運(yùn)至制備站，經(jīng)壓氣送入水泥倉；充填時(shí)，由雙管螺旋給料機(jī)輸送到攪拌機(jī)。全尾砂、河砂、水泥、水經(jīng)攪拌機(jī)攪拌；對于充填倍線在3.5之內(nèi)的現(xiàn)有空區(qū)，采用全尾砂高濃度膠結(jié)料漿自流充填；對于充填倍線在4左右的二期工程采場，可適當(dāng)降低充填料漿濃度，即降低3%就可實(shí)現(xiàn)自流充填。綜合上述方案比較，擬選用方案三一電耙上料的

13、充填料漿自流制備系統(tǒng)。其工藝流程見圖。2.6.2 充填料漿制備工藝流程爐窿倉全尾制仔地度濘全尾砂膠結(jié)充填工藝流程有五條生產(chǎn)線，即尾砂供料線、河砂供料線、水泥供料線、供水線、砂漿制備及其輸送線。生沙箱送機(jī)滬青拜說推水型二善一.“旋里建機(jī)1耳/八出4g舞T,XKSP80HD2.6.3 充填料計(jì)量與控制在選擇杜官莊鐵礦充填工藝時(shí)，以計(jì)量充填料各組分為主，即準(zhǔn)確計(jì)量尾砂、河砂、水泥、水的瞬時(shí)流量，確保灰砂比和料漿濃度的準(zhǔn)確性，不追求更高的自動(dòng)化。尾砂和水泥給料量通過調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)(喂料機(jī))的轉(zhuǎn)速，河砂給料量通過調(diào)節(jié)振動(dòng)給料機(jī)電機(jī)頻率，水量通過調(diào)節(jié)閥門即可。所有給料量的大小均以人工控制。2.6.4關(guān)鍵設(shè)

14、備(1)攪拌設(shè)備選用了全尾砂膠結(jié)充填專用攪拌設(shè)備之一的雙軸攪拌機(jī)。(2)給料設(shè)備水泥選用雙管螺旋喂料機(jī)，該機(jī)的進(jìn)料口尺寸較大，水泥倉中的水泥一般都能自流進(jìn)入，水泥輸送均勻連續(xù)，水泥用量可調(diào)。尾砂采用螺旋輸送機(jī)給料。2.7 充填管路充填管采用超高分子量聚乙烯管材，管材為6110X10,工作壓力為1.5MPa,鑒定材料之四應(yīng)用情況報(bào)告萊鋼集團(tuán)礦山建設(shè)有限公司2005年8月應(yīng)用情況報(bào)告1全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)的研究與發(fā)展本世紀(jì)6070年代，隨著對充填材料特性和以兩相流理論為基礎(chǔ)的輸送機(jī)理的大量試驗(yàn)與研究工作的開展，促進(jìn)了分級尾砂膠結(jié)充填技術(shù)在金屬礦床地下開采中日益廣泛地應(yīng)用。全尾砂充填料漿采用自流或泵送

15、輸送，由于料漿濃度高，在輸送過程中不離析，呈似均質(zhì)結(jié)構(gòu)流體，故輸送可靠，不易堵管；充填料漿在采場中不需脫水或者少量脫水，改善了井下作業(yè)環(huán)境；充填料不產(chǎn)生離析、分層現(xiàn)象，提高了充填體的質(zhì)量，同時(shí)也為解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞提供了有效途徑。由于全尾砂中細(xì)粒級含量較多，存在著尾砂的脫水、貯存，充填料漿的制備、輸送等一系列復(fù)雜的技術(shù)問題。經(jīng)過十幾年的大量試驗(yàn)研究，至今為止，全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)已經(jīng)形成理論和&用發(fā)展。2杜官莊鐵礦采場充填2.1充填擋墻杜官莊鐵礦全尾砂的性質(zhì)與濟(jì)鋼張馬屯鐵礦的全尾砂相似，因此確定采用充填采場廣泛使用的紅磚擋墻。選擇充填擋墻位置時(shí)，主要選擇在巖石穩(wěn)固的地方，擋墻承受壓力

16、最小的地方，用量最少的地方。2.2采場充填方式杜官莊鐵礦采用房柱式空場法開采，為了降低充填成本，減少水泥用量，確保礦柱的安全回米，設(shè)計(jì)米用以下兩種充填方式：(1)礦房采用全尾砂或加河砂膠結(jié)充填。，杜官莊鐵礦全尾砂膠結(jié)充填設(shè)計(jì)的水泥用量平均為200kg/m3,其中采場下部水泥用量為230kg/m3,采場中部水泥用量為200kg/m3,采場上部水泥用量為170kg/m3。(2)礦柱采用全尾砂或加河砂充填，但為了使尾砂固結(jié)，須加入少量的水泥，其水泥用量為70kg/m3。采場充填前，進(jìn)入空區(qū)的各個(gè)通道采用紅磚擋墻封堵，鋪設(shè)充填管道，每個(gè)采場頂部設(shè)12個(gè)下料點(diǎn)，并且在每個(gè)下料點(diǎn)前設(shè)置一個(gè)三通閥，以便充填

17、前的引路水和充填后的洗管水不排入采場。鑒定材料之五經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告萊鋼集團(tuán)礦山建設(shè)有限公司2005年8月經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告1、充填成本估算1.1 單位充填成本估算尾砂充填成本，包括尾砂脫水、貯存和輸送，河砂的貯存與輸送，水泥貯存與輸送，砂漿制備及其輸送至井下采空區(qū)進(jìn)行充填等全部費(fèi)用。礦房全尾砂膠結(jié)充填成本62.89元/m3（表略），礦柱全尾砂充填成本見表5-4,礦柱全尾砂與河砂充填成本31.69元/m3（表略）。1.2 礦柱回采的噸礦成本估算杜官莊鐵礦一期工程地質(zhì)礦量100萬噸，采用空場法回采已采出礦房礦量60萬t,礦石體重4.10t/m3,已形成14.63萬m3的空區(qū)未充填；剩余40萬t礦柱礦

18、量，當(dāng)?shù)V房空區(qū)采用全尾砂膠結(jié)充填后，估計(jì)可采礦柱礦量20萬t,形成空區(qū)4.88萬R3o礦柱回采的充填成本由充填礦房的充填費(fèi)用和充填礦柱的充填費(fèi)用兩部分構(gòu)成。礦房采空區(qū)采用全尾砂（或加河砂）膠結(jié)充填，單位充填費(fèi)用按尾砂加河砂的充填費(fèi)用64.52元/m3計(jì)，采充比按1：1計(jì)算，礦房采空區(qū)的充填費(fèi)用為943.93萬元。礦柱采用尾砂（或加河砂）非膠結(jié)充填，單位充填費(fèi)用按33.44元/m3計(jì)，礦柱采空區(qū)的充填費(fèi)用為163.19萬元。采出20萬t礦柱礦量需充填費(fèi)用為1107.12萬元，則每噸礦石分?jǐn)偟某涮钯M(fèi)用為55.36元。1.3 礦柱回采的成本估算采選單位成本按杜官莊鐵礦二期工程方案設(shè)計(jì)的估算109.2

19、1元/噸礦計(jì)（表略），本研究中礦柱回采的單位充填成本的估算為55.36元/噸礦，因此采、選、充單位總成本為164.57元/噸礦。2 .經(jīng)濟(jì)效益2.1 直接經(jīng)濟(jì)效益杜官莊鐵礦采用全尾砂（或加河砂）膠結(jié)充填，可使目前40萬t礦柱礦量回采20萬t以上，該礦柱礦石的選礦比按1.2計(jì)，即每1.2噸原礦就能選出1噸精礦，因此20萬t原礦能選出166667噸精礦粉，每噸鐵精礦粉的成本為197.48元，其售價(jià)按400元/噸計(jì)，則總效益為3375萬元。礦柱回采期為3年，則年效益可達(dá)1125萬元。2.2 提高礦石回采率、延長礦山服務(wù)年限杜官莊鐵礦采用全尾砂（或加河砂）膠結(jié)充填，可使問柱得到回采，礦石回采率可由現(xiàn)在

20、的60炮高到80%Z上。杜官莊鐵礦有40萬噸礦柱礦量，采用全尾砂（或加河砂）膠結(jié)充填礦房空區(qū)后，可采出50%Z上的礦柱礦量，因此，可多采出礦石20萬t。按礦山采礦能力6.5萬噸/年計(jì)，可延長礦山服務(wù)年限3年，因此，礦山基建投資效益將得到充分發(fā)揮，同時(shí)可解決礦山職工3年的就業(yè)，其社會(huì)效益也十分顯著。2.3 省去尾礦庫建設(shè)，節(jié)省土地資源和尾礦庫建設(shè)維護(hù)資金采用全尾砂充填技術(shù)，充分利用尾砂作充填骨料，將其充入地下采空區(qū)，這將省去尾礦庫建設(shè)用地，同時(shí)也將顯著減少尾礦對環(huán)境的污染。3 .綜合評價(jià)杜官莊鐵礦采用全尾砂充填后，按照礦山現(xiàn)有空區(qū)15萬m3,今后礦柱回采所形成的空區(qū)5萬m3以及二期工程礦石回采所

21、形成10萬m3的空區(qū)，總空區(qū)量為30萬m3左右，每立方米空區(qū)消耗尾砂按1.4t計(jì)，總共可消耗尾砂42萬t。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，金屬礦山在地表堆存一噸尾礦需尾礦庫基建投資13元，維護(hù)與運(yùn)營費(fèi)用35元，據(jù)此計(jì)算，杜官莊鐵礦可節(jié)省費(fèi)用168萬元336萬元。鑒定材料之六萊鋼全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用查新咨詢報(bào)告山東省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所2005年8月萊鋼全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用查新咨詢報(bào)告附件1萊鋼科技成果鑒定審批、申請表項(xiàng)目名稱萊鋼全尾砂高濃度膠結(jié)充填技術(shù)的研究與應(yīng)用任務(wù)來源完成單位萊鋼集團(tuán)礦山建設(shè)有限公司1協(xié)作單位無研究起始時(shí)間2003年11月2004年2月申請堅(jiān)定形式人吸申請鑒定成果級別醬級項(xiàng)目內(nèi)

22、容簡介（1、應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理2、性能指標(biāo)3、與國內(nèi)同類技術(shù)比較4、成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性5、推廣應(yīng)用范圍條件和前景6、存在的問題和改進(jìn)意見）1、應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理：冶金地下開采；充填材料特性和以兩相流理論為基礎(chǔ)的輸送機(jī)理。2、性能指標(biāo)：全尾砂膠結(jié)充真向充填R28>4MPa米用全尾砂充填時(shí)，選用灰砂比為1：4,水泥耗量280310kg/m3,料漿重量濃度為74%-76%管道阻力損失11.2MPa/100ml3、與國內(nèi)同類技術(shù)比較：冶金地卜開采充填，國內(nèi)先進(jìn)。4、成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性：實(shí)現(xiàn)了選廠尾礦全部充填于井下和礦柱的回采，提高M(jìn)石回采率、延長礦山服務(wù)年限、省去尾礦庫建設(shè)，節(jié)省土地資源和尾礦庫建設(shè)維護(hù)資金，尾廢實(shí)現(xiàn)“零排放”，減少對