畢業(yè)設(shè)計(jì)充填系統(tǒng)

1、第八章 充填系統(tǒng)8.1 礦山充填能力8.1.1 充填能力計(jì)算礦山生產(chǎn)能力為100萬t/年，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中巖石容重為2.8t/m3。礦山年平均充填能力按下式計(jì)算： （61）式中 Qn礦山年平均充填能力，m3/a； Qk礦山充填法年產(chǎn)量，t/a； 礦石體重，t/m3，取2.8 t/m3；Z采充比，即每生產(chǎn)1m3礦石應(yīng)回填入采空區(qū)的充填料體積之比，m3/m3 ，一般情況下，Z=0.850.98，為使充填設(shè)施留有余地設(shè)計(jì)中一般取Z=1.0。帶入數(shù)據(jù)可得Qn=35.71×104m3/a。8.1.2 日需充填量礦山日平均充填量是指礦山在年充填時間內(nèi)，根據(jù)年充填量和年工作天數(shù)，工作天數(shù)設(shè)計(jì)為

2、330d，可知日需充填量為 （62）式中 Q0為日需充填量，m3； Qn為年平均充填量，m3； d年工作天數(shù),取330天； 帶入數(shù)據(jù)可得=1082 m3/d。8.1.3 充填材料日需供應(yīng)量 充填材料日需供應(yīng)量指充填材料來源地（采石場、采砂場、破碎篩分站或尾砂分級站）供應(yīng)給充填設(shè)施的每日平均量。根據(jù)采礦設(shè)計(jì)手冊，有公式： （63）式中 K1充填材料的原體積和初次沉縮后的體積之比，K1=1.05 1.15，一般情況下干式、膠結(jié)充填取小值，水砂充填取大值，在此取K1=1.1； K2充填料的流失系數(shù)，水砂充填K2=1.05，膠結(jié)充填K2=1.02 1.05，在此取1.03；帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：Q1=1.

3、1×1.03×1082=1226m3/d8.1.4 充填材料年需供應(yīng)量根據(jù)年充填量和工作天數(shù)可知三山島金礦的年需供應(yīng)材料為：Q總=Q1×330=1226×330=40.46×104m³/a8.1.5 設(shè)計(jì)充填能力計(jì)算可得三山島金礦的日需充填體積為1082m3，由于實(shí)際采礦于充填工作的不平衡性，充填系統(tǒng)充填能力應(yīng)按下式計(jì)算： Qc =KQ0 （64）式中 Qc充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)充填能力，m3 /d； K充填作業(yè)的不均勻系數(shù)，取K=2；帶入數(shù)據(jù)得：Qc =1082×2=2164 m3 /d按每天純充填時間按12h記，則三山島金礦每小時

4、的充填能力應(yīng)達(dá)到180.3 m3 /d。8.1.6 充填料耗量綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，并考慮不同充填目的對充填體強(qiáng)度的要求和成本因素，推薦充填材料配比為：礦房底部6m及頂部1m采用灰砂比1:4的膠結(jié)充填；一步采礦房中部采用灰砂比1:8的膠結(jié)充填；二步采礦房中部采用尾砂充填。尾砂充填材料消耗量表61所示：表61 充填料漿單耗（Kg/m3）表充填物料水泥：尾砂1：41：61：81：10水泥224.28162.9135.1116.2636尾砂897.12977.41080.81162.636水658.6669.7714.1751.1注：質(zhì)量濃度63%條件下，1:4、1: 6、1:8、1:10配比料漿體重分

5、別為1.78 t/m、1.81 t/m3、1.93 t/m3和2.03 t/m3。充填料小時用量如表62所示。62充填料小時用量表充填物料水泥：尾砂1：41：61：81：10充填料漿（m3/h，t/h）23.5，47.823.5， 45.523.5，43.123.5，43水泥材料（m3/h，t/h）4.6，6.13.1，4.22.28，2.981.84，2.56尾砂干料（m3/h，t/h）8.2，24.88.42，24.58.19，23.88.21，23.9水（m3/h，t/h）17.7，17.716.8，16.816.6，16.615.4，15.461 三山島金礦充填系充填料小時用量如表63

6、所示。63 充填料日用量表充填物料水泥：尾砂合計(jì)t/d1：41：61：81：10充填料漿(m3/d，t/d)282.4573.1282.4552.3282. 529.6282.4513.82168.8水泥材料(m3/d，t/d)55.56 72.237.7 48.927.5 35.822.08 30.721905尾砂干料(m3/d，t/d)98.4 288.8101.2 294.298.2 286.195.6 275.31144.4水(m3/h，t/h)212212201.5201.5189.1189.1185.6185.6788.28.2充填制備方案8.2.1充填站選址根據(jù)礦山實(shí)際條件，充填

7、站選在主井附近。充填系統(tǒng)圖見圖61。8.2.2充填料漿的制備工藝相對于壓濾+強(qiáng)制活化攪拌工藝，立式砂倉+攪拌桶工藝雖然制漿效果稍差，但流程簡單，設(shè)備投資省，運(yùn)行管理成本低，可靠性較好，因此設(shè)計(jì)采用立式砂倉+攪拌桶工藝方案,見圖6-2。1.充填料漿的制備與輸送選廠尾礦輸送系統(tǒng)將重量濃度4550%的尾砂送至充填制備站的立式砂倉，尾砂在砂倉中進(jìn)一步沉降壓縮。進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填時，經(jīng)高壓氣、水造漿后重量濃度達(dá)到60%的尾礦漿自流入攪拌桶，水泥倉中的散裝水泥經(jīng)螺旋輸送機(jī)送到攪拌桶中，按一定比例與尾砂漿充分?jǐn)嚢杈鶆?，形成重量濃?3%左右的充填料漿，然后通過充填管道自流輸送至充填作業(yè)面，充填工藝流程如圖6-

8、2所示，全尾砂充填時，造漿后的尾砂進(jìn)入攪拌桶攪拌，重量濃度達(dá)到63%左右，再經(jīng)充填管道自流輸送至充填作業(yè)面。2主要工程設(shè)施（1）砂倉由以上計(jì)算可知，三山島金礦的日需充填量為1082m3，設(shè)立圓形立式沙倉2個，單個容積為1600m3，總?cè)莘e約為日平均充填量的3倍。砂倉底部設(shè)有造漿系統(tǒng)，高壓水、氣通過底部環(huán)管上的噴嘴使沉淀的尾砂松動、流態(tài)化，出礦管道上設(shè)有濃度、流量監(jiān)測儀表。砂倉溢流水自流進(jìn)入選廠生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)。（2）水泥給料系統(tǒng)充填用水泥為散裝水泥，由氣卸散裝水泥罐式汽車運(yùn)至充填站。通過散裝水泥罐車的自帶風(fēng)力系統(tǒng)，將水泥送入水泥倉。水泥倉為圓形立式，共2座，倉體圖6-2 立式砂倉+攪拌桶充填工藝

9、方案5m，高度15m，單個容積為1000m3，總?cè)莘e滿足5天的日平均水泥用量。倉底為錐體，設(shè)有插板式閘門、螺旋輸送機(jī)、電子秤等。為了防止水泥在倉內(nèi)集塊或掛壁，于倉體內(nèi)壁裝有一圈風(fēng)力松動噴嘴，卸料口上側(cè)壁安裝倉壁振打器。（3）攪拌系統(tǒng)2600×3000mm型攪拌桶共2個，設(shè)置在制備站的1層，按充填工作要求將一定配比的水泥和尾砂漿充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑔闻_功率75kw。（4）充填管道充填豎管共2條，通過充填鉆孔敷設(shè)到井下，將充填料漿輸送至充填作業(yè)面。充填固定管采用170mm×10mm高錳鋼橡耐磨復(fù)合管，井下移動管采用DN100焊接鋼管或高密度聚乙烯管道。管道上裝有壓力儀表，監(jiān)測數(shù)據(jù)信號

10、傳送到地面充填站控制室。（5）事故沉砂池設(shè)1座事故沉砂池，供事故時砂倉放礦。規(guī)格為：40×20×3m3。（6）造漿泵房設(shè)在1號砂倉底層，內(nèi)設(shè)造漿泵2臺，1用1備，性能參數(shù)：Q=150200220 m3/h，H=117110103m，N=90kW。（7）沖洗水倉設(shè)在1號砂倉底層，用于充填結(jié)束前充填管道的沖洗。水倉規(guī)格：4000×2500。（8）空壓機(jī)室設(shè)在2號砂倉底層，用于充填過程中提供造漿壓縮空氣。內(nèi)設(shè)空壓機(jī)2臺，1用1備，性能參數(shù)：Q=79 m3/min， N=55kW；儲氣罐1臺，1000mm。3主要設(shè)備選型（1）星形給料機(jī)根據(jù)充填能力要求，水泥小時耗量為5

11、m3。據(jù)此，采用HXF400可調(diào)速星形給料機(jī)，葉輪直徑400mm，聯(lián)軸器傳動，葉輪轉(zhuǎn)速30.9r/min時，小時供料能力可達(dá)45m3/h，滿足水泥最大輸送能力要求。生產(chǎn)廠家：啟東綠島冶金石化機(jī)械有限公司。（2）螺旋輸送機(jī)水泥由螺旋輸送機(jī)輸送至攪拌桶，型號GX400，螺旋直徑400mm，長度根據(jù)水泥倉與攪拌桶的距離確定，輸送能力66.1t/h，滿足水泥最大輸送能力（51.16t/h）要求。生產(chǎn)廠家：江蘇三上機(jī)械制造有限公司。（3）攪拌桶根據(jù)充填能力（200m3/h）和攪拌時間要求，攪拌系統(tǒng)可以采用兩種形式： 雙2.0m×h2.0m攪拌桶并列制漿，經(jīng)過混漿漏斗后，由一套管路系統(tǒng)進(jìn)行輸送，

12、簡稱“雙攪拌桶方案”；一臺大型攪拌桶制漿，單管路系統(tǒng)輸送，簡稱“單攪拌桶方案”。雙攪拌桶方案由于采用兩臺充填礦山廣泛采用的2.0m×2.0m攪拌桶，每臺攪拌桶攪拌能力100 m3/h，料漿在攪拌桶內(nèi)停留3.35min，滿足攪拌時間要求，攪拌系統(tǒng)成熟、可靠。該方案的缺點(diǎn)是需要兩套攪拌系統(tǒng)，水泥、尾砂、水的供料系統(tǒng)和充填參數(shù)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且增加了混漿工序，需要較大的工業(yè)場地和較高的管理水平，故推薦使用單攪拌桶方案。單攪拌桶方案如果仍按照3.35min攪拌時間、200 m3/h（3.33 m3/min）制漿能力要求，單攪拌桶有效容積必須達(dá)到：3.33 m3/min×3.35

13、min=11.2 m3。據(jù)此可以設(shè)計(jì)攪拌桶規(guī)格2.6m×2.6m，按液面高度2.3m計(jì)算，其有效容積可達(dá)12.2 m3，滿足要求。為了進(jìn)一步延長攪拌時間，提高攪拌質(zhì)量，推薦采用2.6m×3.0m攪拌桶，按液面高度2.6m計(jì)算，其有效容積可達(dá)13.8 m3，料漿在攪拌桶內(nèi)的停留時間為4.14min。攪拌桶關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為：攪拌器結(jié)構(gòu)采用雙層折葉式（=45°）開啟渦輪結(jié)構(gòu)，葉片材料鉬鉻合金，葉片直徑850mm，葉片厚度10mm，葉片數(shù)6×2，上層葉輪高度200mm，下層葉輪高度170mm，上、下層葉輪距攪拌桶桶底高度分別為1600mm和600mm；攪拌軸采用4

14、5號鋼材料，直徑80mm；電機(jī)型號為Y3115-6，功率75kw；攪拌轉(zhuǎn)速，240rpm；攪拌桶上部應(yīng)設(shè)立捕塵設(shè)施。8.3 井下管道輸送系統(tǒng)方案地表充填制備站制成的符合要求的水泥、全尾砂漿體沿充填鉆孔進(jìn)入井下充填管道。充填鉆孔均直接施工至-70m水平，掘進(jìn)巷道至充填鉆孔處與井下主充填管道連接，充填料漿沿各中段頂沿水平巷道至采場充填天井。再由服務(wù)井下達(dá)到底部各個中段。井下管道安裝與布設(shè)時，應(yīng)注意以下問題：（1）為減少充填引流水和洗管水的用量，減輕井下充填料漿排水壓力，同時提供堵管時的處理措施，在鉆孔與水平管道連接處添置三通管，引入壓風(fēng)和高壓水；（2）保證合理的充填倍線。如果倍線過小，出口漿體壓力過大、管道磨損嚴(yán)重，采場充填難度加大；反之，如果倍線過大，則工作流速降低，固體顆粒容易沉淀，造成管道堵塞；（3）在正常情況下，水平巷道中，管路布設(shè)應(yīng)有一定的下向坡度，不允許出現(xiàn)反向輸送和充填；（4）盡量減少彎道、接頭，因?yàn)樵谶@些部位，流速容易放緩，