武平紫金悦洋银多金属矿实验室总结与方案说明研究报告.docx
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武平紫金悦洋银多金属矿实验室总结与方案说明研究报告
1、悦洋银多金属矿概况
2、充填的目的及意义
3、充填材料实验室试验
4、充填系统工艺流程
5、充填系统参数计算
6、充填站布置、充填管网及充填倍线
7、系统建设投资概算
8、充填运营成本
9、充填系统所用设备
10、充填系统所用仪表
11、结论与建议
1.、悦洋银多金属矿概况
悦洋银多金属矿位于省的武平县与上杭县交界处，地理坐标为：
东经116°19′07″～116°25′00″、北纬25°07′05″～25°11′15″，距武平县城公路里程45km，隶属武平县中堡乡管辖，矿区距上杭县城公路里程为30km，位于紫金山金铜矿西南约3km。
上杭县至官庄乡公路从矿区东部通过，交通较为方便。
矿区属丘陵地形，海拔高度一般为250～300m，最高为352.2m，最低为汀江河床，高程约180m。
北部与东部地势陡峻，切割较为强烈，基岩出露较好，其余地区地势一般较缓，基岩出露较差。
矿区水系属汀江水系，汀江属省第三大河，流经矿区的北东边缘，河床宽70～170m，年平均流量1860m3/s。
区次级水系不发育，仅有一条流量1.777～80l/s的小溪沟。
本区属中亚热带季风气候，极端气温-5℃和39.7℃，年平均气温20℃，每年3～6月为雨季、7～8月偶有台风暴雨并伴随洪水发生，10月至次年2月为少雨季节，年平均降雨量1593mm,最大为2177.3mm，最小为1407mm。
悦洋银多金属矿于2002年10月开始生产，至2008年8月累计出矿约110万t，矿山现有700t/d的采选生产能力。
矿山目前正进行技术改造，以最终实现日产矿石2000t，年产矿石660000t的生产规模。
矿区采用竖井、斜井联合开拓系统，东西两侧分别布置主井、风井各一条，井下设有-100m和-160m两个主运输中段。
全区根据新的工业指标共圈定矿体10个，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体为主矿体。
矿石资源储量（111b+122b+333）1260万吨，当量Ag金属量1695.02t，当量银平均品位134.52×10-6；其中Ag金属量990.98t，Au金属量5895.47kg，Cu金属量29981.21t。
银金属资源量占矿段银总资源量的87.62%，金金属量资源量占矿段金总资源量的82.99%，铜金属量资源量占矿段铜总资源量的71.48%。
矿体埋藏深度300～350m。
主要矿体赋存标高+20～-200m，埋藏较深，根据矿体的赋存条件，只宜用坑下开采。
设计采用房柱法（嗣后充填）、分段空场嗣后充填采矿法及点柱上向分层充填采矿法。
房柱法（嗣后充填）：
适用于厚度5m以下矿体，采用逆倾斜（伪倾斜）推进工作面，在爆堆上凿岩，炮孔水平布置。
爆破后，集风、进行安全检查，清除工作面浮石，用电耙沿伪倾斜面耙矿，采出矿石通过溜井下放至中段运输巷。
分段空场法（嗣后充填）：
适用于厚度5m以上矿体且空区密集地段，该地段分布有约12m高的老采空区，矿石品位较高；矿块沿矿体走向布置，矿块长50m，间柱宽8m，矿房、矿柱各宽15m，矿块边界局部适当考虑空区边界调整；该种采矿方法首先在老采空区下一个分段矿体底板布置无底柱出矿结构，采用YGZ－90型凿岩机在分层凿岩巷道中打扇形中深孔，分层高度10m，炮孔孔径68～72mm，排距2m，最大孔底距3m，每排炮孔8～10个；装药器人工装药，导爆管和导爆索起爆，每次爆破3～5排孔，用铲斗容量为2m3的铲运机出矿。
矿房采完后采用全尾砂胶结充填，充分养护后回采矿柱。
点柱上向分层充填法：
适用于厚度5m以上矿体，采场垂直矿体走向布置，矿块宽50m，长度为本水平矿体总长度，矿块间留4m宽连续间柱，矿块回采从最下部开始，分段高10m，每3.3m高作为一个回采分层，矿块每50米布置一个放矿溜井、一个滤水井；各分层回采采用浅孔落矿，崩落矿石用2m3铲运机倒运至采场溜井，下放至-190m主运输中段，采场布置5×5m矿石点柱支撑顶板；分层回采结束即开始充填作业，充填前加高溜矿井、充填井，各分层首先用低标号全尾砂胶结充填，上部0.8m用高标号全尾砂胶结充填。
新选厂设在现银矿1#、2#尾矿库东北侧。
选矿工艺为：
原矿由主井卷扬自井下提升至仓顶标高为334m的受矿仓。
中细碎车间地面标高314m，细矿仓底标高304m，磨矿厂房地面标高304m，浮选车间地面标高299m；过滤置换车间位于磨浮车间西南方向约120m的山沟平地上，地面标高为302m；精矿浓缩池位于磨浮车间西侧，可满足浮选精矿自流入浓缩池。
2、充填的目的和意义
悦洋银多金属矿采用充填采矿法具有以下重要意义：
①能有效消除采空区的安全威胁。
悦洋银多金属矿自2002年10月生产至2008年8月，累计出矿量约110万t，空区累计达40万m3，每月还将新增加空区7800m3。
2010年技改工程完成后，生产能力将达到660000t/y，年新产生空区体积24.53万m3,若这些空区不进行及时处理，将对矿山生产安全造成极大威胁。
对这些采空区进行充填则可消除这一重大安全危险源，从而从根本上保证矿山的安全开采。
②可有效保护矿区地表。
该矿为多层缓倾斜中厚矿体重叠产出，采区地表布置有尾矿库、老选厂等建筑物，并有良田、水塘、水库等覆盖，地表不允许陷落。
若继续采用现有采矿方法，随着采空区体积的不断累积，将存在大面积地压活动的危险，矿床上覆围岩的冒落必将导致矿区地表塌陷等重大事故，从而使矿区地表产生破坏。
国外许多矿山的实际生产经验已充分说明了这一点。
对新老采空区及时进行胶结充填，高质量的充填体可对采空区围岩进行有效支撑，防止矿床上覆围岩的冒落，从而使矿区地表得到有效的保护。
③可充分回收地下矿石资源。
目前采用的采矿方法矿石回收率不到30%，大量矿石由于采空区的存在无法进行正常开采。
对新老采空区及时进行胶结充填，则可使这些矿石得以纳入正常开采围，高质量的充填体还给这些矿石采用正规的采矿方法创造条件，从而可充分回收地下矿石资源。
④尾砂可得到大量利用，尾矿库库容可大幅度降低。
根据设计研究所用的采矿方法，年充填体积24.53万m3，年充填用尾砂总量28.36万吨，约占总尾砂量的45.2%。
大量尾砂充入井下可有效降低尾矿库库容，或在尾矿库库容一定的条件下，可大大延长尾矿库的服务年限。
3、充填材料实验室试验
3.1 试验容
悦洋银多金属矿全尾砂经矿方取样后托运至，为避免细和极细粒级颗粒跑掉，采用蒸发干燥的方法摊薄晾晒，干燥后均匀混合，以备实验使用。
为确定充填料浆的合理制备输送参数及为充填系统建设方案提供试验依据，结合课题研究容、方式和要求，分析影响充填体物理力学性能的各种因素，于实验室进行了一系列的试验，容为：
全尾砂激光粒度测定，全尾砂化学成份测定，全尾砂比重、容重、孔隙率、自然安息角测定，料浆沉降容重和沉降浓度测定，水泥—全尾砂配比强度试验，全尾砂料浆坍落度测定等。
3.2 尾砂粒度测定
采用CILAS1064型激光粒度分析仪测定全尾砂粒级分布。
测试方法为将晾干的全尾砂从试样中多点采样，放入激光粒度分析仪中的样品搅拌槽，激活微机用户界面，启动设备，检测系统自动加水搅拌制成一定浓度的砂浆，采用超声分散，用泵将砂浆送入激光粒度分析仪的测试室，利用激光衍射原理进行测试，再由计算机进行数据处理，最后输出测试结果。
测试结果见附录，其中“x”为全尾砂粒径（单位为μm），Q3为全尾砂累计百分含量，q3为粒径分布频度。
为直观起见，数据经过进一步处理后得到表1和图1，尾砂中-75μm颗粒含量为63.29%，-20μm的极细颗粒含量为35.04%，图1中粒径曲线较为陡峭，尾砂粒径级配较好。
表1全尾砂粒级组成
粒径（μm）
-5
-10
-20
-50
-75
-100
-150
-180
+180
累计（%）
17.03
25.68
35.04
53.56
63.29
71.04
81.45
86.13
100
尾砂分布粒径如下：
d10=2.70μm
d50=42.43μm
d60=65.99μm
d90=209.07μm
d平均=76.86μm
图1尾砂粒级分布曲线图
3.3 尾砂基本物理参数测定
尾砂的比重：
采用容量瓶法测定。
即在标准容量瓶中，首先称取瓶重，再加水至标准刻度线，称取瓶和水的总重，然后倒出一部分水，称取一定量的干尾砂，加入到装有部分水的容量瓶中，摇匀后加水至标准刻度，浸泡二十四小时，因为有少量水份蒸发而导致液面下降，所以需再次加水至标准刻度，然后称取其重量，通过计算得到室温下尾砂的比重。
尾砂的容重：
尾砂的松散容重：
采用定容称重法测定。
即在标准漏斗中装入尾砂，下方放置一标准升桶，料自由下落、避免振动、桶满后刮平后称重，数次测定后计算得到尾砂松散容重。
尾砂的密实容重：
采用定容称重法测定。
即在标准漏斗中装入尾砂，下方放置一标准升桶，料自由下落、不断振动压实、桶满后刮平后称重，数次测定后计算得到尾砂密实容重。
尾砂的自然安息角：
松散尾砂自然堆积状态时测定其自然坡面与水平面之间的夹角即得到尾砂的自然安息角。
尾砂比重、容重、孔隙率、自然安息角测定结果列于表2。
表2比重、容重、孔隙率、自然安息角
尾砂
种类
比重
松散容重
（t/m3）
实容重
（t/m3）
孔隙率
（％）
自然安息角
（°）
全尾砂
2.673
0.968
1.613
39.66
42
3.4 尾砂化学成分测定
充填材料中的各种化学成分及其含量对充填体物理性能具有一定的影响和作用，尾砂中对充填体强度影响作用较大的主要化学成分有CaO、MgO、Al2O3、SiO2、S、Au、Ag、Cu。
采用化学分析方法测定悦洋银多金属矿尾砂化学成分，测定结果如表3所示。
表3尾砂化学成分测定表
化学成分
Au
Ag
Cu
CaO
MgO
Al2O3
SiO2
S
含量（%）
0.36g/t
36.66g/t
0.011
0.41
0.23
7.46
82.49
0.21
3.5 尾砂沉降性能测定
尾砂的沉降性能对充填体的物理性质具有较大影响，它决定着充填体的沉降特性。
充填料浆一般在最初阶段常常处于饱和状态，在脱水的过程中，由于毛细压力和固体颗粒自重的作用，充填料浆体积减小，此过程就是充填料浆的自然沉降过程。
起始浓度为40%的全尾砂浆沉降试验结果见表4、表5、表6，数据处理后得到沉降曲线如图2、图3、图4、图5，从而可以更加直观地看出清水净增量、清水总量、料浆量、清水和料浆总量、沉降后料浆浓度、沉降后料浆容重各参数的变化过程及规律。
表4悦洋银多金属矿全尾砂沉降试验记录表
2009年3月31日14:
55pm试样号1#
时间
（分钟）
清水净增量
（ml）
清水总量
（ml）
料浆量
（ml）
总量
（ml）
沉降后料浆浓度（%）
沉降后料浆容重
（g/cm3）
0（开始）
0
0
966
966
40
1.294
10
32
32
918
950
41.05
1.327
20
28
60
890
950
42.02
1.337
30
33
93
857
950
43.22
1.35
40
22
115
835
950
44.05
1.359
50
11
126
823
949
44.48
1.366
60
34
160
789
949
45.87
1.381
90
78
238
711
949
49.41
1.423
120
64
302
647
949
52.74
1.465
180
78
380
569
949
57.47
1.529
240
18
398
549
947
58.69
1.552
360
25
423
524
947
60.46
1.578
720
53
476
470
946
64.6
1.647
24小时
4
480
466
946
64.94
1.652
表5悦洋银多金属矿全尾砂沉降试验记录表
2009年3月31日14:
57pm试样号2#
时间
（分钟）
清水净增量
（ml）
清水总量
（ml）
料浆量
（ml）
总量
（ml）
沉降后料浆浓度（%）
沉降后料浆容重
（g/cm3）
0（开始）
0
0
969
969
40
1.29
10
34
34
926
960
41.12
1.313
20
19
53
907
960
41.77
1.32
30
37
90
870
960
43.1
1.333
40
21
111
849
960
43.9
1.342
50
9
120
839
959
44.25
1.347
60
38
158
801
959
45.79
1.363
90
55
213
746
959
48.22
1.39
120
66
279
680
959
51.49
1.428
180
70
349
610
959
55.49
1.477
240
13
362
596
958
56.31
1.49
360
26
388
570
958
58
1.512
720
55
443
515
958
61.96
1.567
24小时
35
478
480
958
64.77
1.608
表6悦洋银多金属矿全尾砂沉降试验记录表
2009年3月31日14:
59pm试样号3#
时间
（分钟）
清水净增量
（ml）
清水总量
（ml）
料浆量
（ml）
总量
（ml）
沉降后料浆浓度（%）
沉降后料浆容重
（g/cm3）
0（开始）
0
0
965
965
40
1.295
10
26
26
924
950
40.85
1.325
20
18
44
906
950
41.46
1.331
30
28
72
878
950
42.44
1.342
40
18
90
859
949
43.1
1.35
50
9
99
850
949
43.44
1.354
60
40
139
810
949
45
1.372
90
30
169
780
949
46.25
1.386
120
49
218
731
949
48.45
1.412
180
104
322
627
949
53.88
1.48
240
24
346
601
947
55.31
1.504
360
22
368
579
947
56.69
1.523
720
76
444
503
947
62.03
1.602
24小时
17
461
486
947
63.37
1.623
图21#试样沉降曲线
图32#试样沉降曲线
图43#试样沉降曲线
图5全尾砂试样沉降浓度曲线和容重曲线
3.6 尾砂坍落度性能测定
充填料浆必须具备良好的和易性，以保证获得良好的输送效果。
测定坍落度主要是为了掌握充填料浆流动性、并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。
流动性是指充填料浆在本身自重或泵压作用下能产生流动，并能均匀稳定地保持某种流动状态的性能。
粘聚性是指料浆在充填过程中各组成材料之间有一定粘聚力，不致产生明显的分层和离析现象。
保水性是指充填料浆在输送管道中流动时，具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。
充填料浆坍落度测定方法是：
将充填料浆拌合物分几次（一般是三次）用小铲均匀地装入坍落度筒（坍落度桶部尺寸为：
顶部直径10cm，底部直径20cm，高度30cm），每次插捣数次，待顶层插捣完后，刮去多余的料浆并用抹刀抹平，双手均匀用力将筒拨起。
从开始装料到拔起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在较短时间（一般是150s）完成，其中拔起坍落度筒的时间在5~10s完成。
充填料浆由于自重将会产生坍落现象，由坍落度筒顶到坍落的料浆顶部的距离（单位：
cm或mm）就叫坍落度，作为流动性指标。
坍落度愈大表示拌合物的流动性愈大，但同时还要综合观察料浆的粘聚性、保水性的情况。
全尾砂坍落度试验结果见表7及曲线图6。
从试验曲线图6可以看到，随着料浆不断地被稀释，料浆坍落度不断增大。
表7全尾砂坍落度试验结果
重量浓度
（%）
浆料用料量
浆料坍落度
（cm）
全尾砂（Kg）
水（Kg）
80
10.00
2.500
4
78
10.00
2.821
9.5
76
10.00
3.158
13.5
74
10.00
3.514
19
72
10.00
3.889
22
70
10.00
4.286
24
68
10.00
4.706
25.7
66
10.00
5.152
26.5
64
10.00
5.625
27.3
62
10.00
6.129
28
60
10.00
6.667
28.5（摊开）
58
10.00
7.241
太稀
图6坍落度测定曲线图
3.7 水泥—全尾砂强度配比试验
利用悦洋银多金属矿充填用的全尾砂和坪塘水泥厂生产的P.C32.5级复合硅酸盐水泥及市自来水，根据影响充填体强度的主要因素、坍落度试验观察到的料浆流动情况，设计灰砂比1:
4、1:
6、1:
8、1:
12、1:
15五组，料浆浓度分别为62.5%、65%、67.5%、70%四组，共计20组不同材料配比试验，每组试验进行3天、7天、28天和60天四个龄期的强度测试，每个龄期浇注3个试块，共计240个试块。
由于尾砂为细颗粒骨料，根据尾砂粒径，采用7.07×7.07×7.07cm3的金属模浇注，终凝后拆模，将试块轻轻放入养护池进行保湿养护，室温保持在20°C左右，整过过程严格按试验操作规程进行试验。
充填材料配比单轴抗压强度结果见表8。
龄期与充填体基本力学性质的关系、灰砂比对充填体基本力学性质的影响、充填料浆浓度对充填体基本力学性质的影响变化规律如图7、图8、图9所示，从图中可以直观地看出随着龄期增长强度增大，随着水泥添加量的增大强度增加，随着料浆浓度的提高强度增大。
水泥添加量较少时，浓度对强度影响明显减小。
表8悦洋银多金属矿充填材料配比结果汇总表（全尾砂＋水泥）
序号
充填材料
灰砂比
试块
编号
重量浓度（%）
试块容重（g/cm3）
试块各龄期强度（MPa）
3天
7天
28天
60天
1
P.C32.5级硅酸盐水泥、全尾砂
1:
4
327-1
70
1.858
0.352
0.780
2.900
3.02
2
同上
327-2
67.5
1.774
0.254
0.647
2.267
2.646
3
同上
327-3
65
1.751
0.189
0.507
1.967
2.23
4
同上
327-4
62.5
1.720
0.157
0.472
1.637
1.84
5
同上
1:
6
327-5
70
1.811
0.183
0.507
1.607
1.64
6
同上
327-6
67.5
1.783
0.131
0.388
1.373
1.38
7
同上
327-7
65
1.751
0.094
0.317
1.047
1.167
8
同上
327-8
62.5
1.712
0.079
0.265
0.883
0.92
9
同上
1:
8
329-9
70
1.801
0.104
0.310
1.040
1.107
10
同上
329-10
67.5
1.769
0.084
0.277
0.850
0.91
11
同上
329-11
65
1.743
0.065
0.245
0.687
0.801
12
同上
329-12
62.5
1.721
0.035
0.210
0.560
0.657
13
同上
1:
12
329-13
70
1.827
0.047
0.218
0.573
0.653
14
同上
329-14
67.5
1.772
0.045
0.173
0.437
0.46
15
同上
329-15
65
1.740
0.035
0.153
0.403
0.407
16
同上
329-16
62.5
1.704
0.028
0.149
0.353
0.347
17
同上
1:
15
331-17
70
1.802
0.039
0.098
0.387
0.445
18
同上
331-18
67.5
1.745
0.029
0.071
0.307
0.315
19
同上
331-19
65
1.717
0.022
0.056
0.243
0.253
20
同上
331-20
62.5
1.668
0.020
0.046
0.177
0.192
通过上表可以计算出各浓度不同配比时充填体组成材料的消耗量，如下表9所示，充填料浆容重测定见表10。
表9不同配比时充填体组成材料消耗量
灰砂比
重量浓度
（%）
试块容重（g/cm3）
试块容重（kg/m3）
水泥
尾砂
1:
4
70
1.858
278.7
1114.8
67.5
1.774
266.1
1064.4
65
1.751
262.7
1050.6
62.5
1.720
258
1032
1:
6
70
1.811
194
1164.2
67.5
1.783
191
1146.2
65
1.751
187.6
1125.6
62.5
1.712
183.4
1100.6
1:
8
70
1.801
150.1
1200.7
67.5
1.769
147.4
1179.3
65
1.743
145.3
1162
62.5
1.721
143.4
1147.3
1:
12
70
1.827
105.4
1264.8
67.5
1.772
102.2
1226.8
65
1.740
100.4
1204.6
62.5
1.704
98.3
1179.7
1:
15
70
1.802
84.5
1267
67.5
1.745
81.8
1227
65
1.717
80.5
1207
62.5
1.668
78.8
1181.3
注：
试块含水率按25%计算
表10悦洋银多金属矿充填料浆容重测定表
（全尾砂＋水泥）
灰砂比
浓度
（%）
试验
编号
单位
总量
全尾砂
水泥
水
浆容重（g
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