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废石充填工程改造实践

发布日期:2020-05-26   来源:矿道网   投稿者:hcj   浏览次数:2187

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 引言

红透山矿业已经开采50余年,现阶段每年掘进量为10000m,年产生的废石量约5万m3,通过一期和二期废石充填系统的改造,已有35000m3的废石回填到井下采空区,另外有15000m3废石提升到地表。2010年以来,红透山矿业以“十一五”国家科技支撑项目课题为依托,大力开展深井开采节能减排综合技术研究。对原有的废石充填系统进行了第三期工程改造,将原系统的覆盖范围从-707m中段以上部分扩展到所有深部采矿区域,实现了废石充填系统各作业区域的全覆盖,同时对充填法采场进行了废石充填技术的研究。实践证明,红透山矿业废石系统经过第三期改造,取得了良好的社会和经济效益,实现了无废开采,即井下废石100%充填。

1 废石不出坑系统建立与运行情况

到2010年末,红透山矿业对井下废石不出坑系统先后进行了三期工程改造。__期废石不出坑充填系统工程是对井下各中段水平运输道进行简单的工程改造,使各中段水平掘进工程产生的废石翻倒入下部中段的采空区,为井下无废开采项目研究的初始阶段[1]。第二期废石不出坑系统工程是在__期工程基础上,将一部分块状废石经过破碎后,输送到充填法采场,为扩大废石充填区域的过渡阶段。随着矿山采矿作业地点向深边部延伸,进行了第三期工程改造,随着-707m中段到-827m中段采空区数量逐渐增加,需要通过改造来扩大系统的充填覆盖范围。为此对原系统进行了第三期工程改造,即将-707m中段36-2井和-767m中段19采空区作为向深部中段延续的废石系统转运空区(转运天井),改造后系统覆盖范围扩大到最深边部的作业中段和采空区。

2 __期废石不出坑充填系统

__期废石不出坑工程实施后,各中段废石就近翻入下部中段采空区,剩余部分在-467m中段集中,进入系统废石周转仓(-527m中段14采,容积为20000m3的采空区),通过各中段水平废石运输,使进入系统的废石翻入采空区。这期间,由于井下采空区有限,每年5月份到11月份的废石提升到地表,其余月份的废石翻入井下空区。

2.1 系统建设情况

1995年9月__期废石不出坑改造工程开始施工,工程包括:a.-467m中段的运输道改造,主要工程有:在主溜井原放渣斗的对面一侧,新施工一斜支岔溜井,用来承接下部中段提运上来的系统废石;施工向采空区运输废石的专用通道;b.废石仓底部放渣口的改造;c.废石仓上口卸载硐室的开凿与安装[2]。整个改造工程量较少,共掘进183m,主要包括:废石仓底部放渣斗一个、废石仓上口卸载曲轨一套、配套电机车一台、矿车8台,合计费用约37万元。

2.2 系统运行情况

系统于1996年初投入运行,多年来系统运转顺利,年可实现约3.0万m3的废石回填井下采空区,达到设计目标。

3 第二期破碎废石充填系统

一期的“自然块度废石充填系统”经过近4年的运转,将大量的废石回填到井下,取得了较好的经济效益和社会效益。为了继续提高废石充填系统充填能力,扩大应用范围,矿山从2000年开始,对废石系统进行了二期工程改造,主要对井下破碎废石充填工艺技术进行了改进。

3.1 系统建设情况

该系统的废石来源为原块石充填系统,矿山在-527m中段建立了系统工程硐室,将块状废石破碎后,输送到充填法采场,实现了废石充填区域的阶段性突破。破碎废石充填系统工艺流程见图1。

3.2 主要经济技术指标

a.充填料浆质量分数:30%

b.充填能力:5000~15000m3/a

4 废石充填系统第三期改造工程

4.1 系统改造情况

第三期工程改造的主要目的是延伸自然块度废石系统的充填范围,即由原来的-707m中段以上,拓展到全部采矿生产中段。主要技术手段是选择适宜的地点、利用原有的工程作为系统连接和延伸的周转仓,充分利用已有的工程和运输道,稍加改造便实现了系统的延伸。系统第三期改造工程见图2。整个改造工程量主要包括:改造原有运输道260m、施工掘进工程120m、配套电机车3台、废石梭车8台,另外包括投入的铁道、架线、和其他材料成本等,合计费用200万元。第三期系统改造于2010年8月初结束并投入运行,运行以来系统运转顺畅,年实现约5万m3的废石不出坑,初步实现了100%废石不出坑的设计目标。

4.2 充填法采场废石充填工艺研究与应用

通过对废石不出坑充填系统三期工程改造,废石充填覆盖到深部作业区域,但仍然存在深部作业中段末端掘进地点废石运输距离远,与中段出矿生产相互影响的实际问题。经分析认为最好的解决办法是实现废石的就近充填,但每个作业中段可采用废石充填的采空区数量在某一个时期是不均衡的,在系统对空区调节的同时,也相应增加了中段的废石运输压力和运输作业成本。为此,通过对-767m中段12采等充填法采场进行废石充填的研究和探索[3],采取相应的措施后,取得了良好的效果,实现了废石的就近充填,拓展了废石充填区域,使矿山实现了全部废石的不出坑充填。

4.3 充填法采场废石充填改造实施

实例1:[4]-767m中段12采,工程从2009年12月末开始实施,先期改造了12采的风井上口,使其具备翻废石条件,并在翻渣井上口安装控制闸门。废石充填前,在采场内进行溜井密闭施工和安装脱水设施,为防止废石损坏密闭设施,预先利用木方和板材做了相应保护。12采于2010年1月份开始正式进行废石充填。废石通过翻渣井进入采场后,由铲车在采场内进行倒运处理。废石的来源主要是-707m中段东部末端5个掘进点。经过近3个月的时间,完成废石充填工作,共计向12采翻入废石1680m3。废石充填结束后,进行了地面胶结充填工作,首先利用尾砂将废石面填平,后进行地面尾砂胶结充填,因充填料中增加了废石骨料,且提高了脱水效果,地面强度明显好于其他充填采场。实例2:-707m中段27采,充填法采场,采场面积3000m2,采用上向回采孔施工,一次性落矿,铲运机出矿。出矿作业时,将采场分为东西两个区域。首先对采场西侧进行集中出矿,采场西侧出矿结束后,利用采场西侧对应的回风天井对西侧进行废石充填。此时,采场西侧的废石充填和采场东侧的出矿作业同时进行。采场东侧出矿结束后,再对东侧进行废石充填,废石充填结束后,对采场进行尾砂充填。-707m中段27采每个采矿分层可充填废石2800m3。27采通过废石充填,既消化了大量的废石,又加快了采场充填进度,同时也增强了采场充填地面强度,为下分层采矿损失贫化指标的控制提供了保证,可谓一举多得。实例3:-827m中段18采,充填法采场,采场面积1100m2,采场由上下盘两部分构成,下盘宽脉部分面积800m2采用上向回采孔施工,一次性落矿,铲运机出矿。上盘窄脉部分300m2,矿脉分层宽度1.8m,采用水平压眼采矿,电耙子出矿。18采每个分层可充填废石1000m3。-827m中段水平掘进距离已经有2000m,18采处于-827m中段的最端部,通过采场废石充填,减少了采场尾砂充填量,弱化了尾砂充填系统充填18采时出现的管网压力大、易自爆等问题。同时,上部作业中段末端掘进产生的废石可以实现就近充填,极大地节省了废石运输成本,避免了与矿石运输系统间的相互影响。

5 需要解决问题与改进的方向

a.充填法采场充填废石来源不稳定-767.12m采在进行废石充填时,采场主要充填废石来自5个掘进作业面,废石充填效率较低,每个月只有600m3,因此要保证充填法采场废石充填效率,必须要使其与系统连接上。保证采场废石充填运输的畅通,在采场出矿过程中进行废石的充填工作。充填法采场的废石充填进度关系到采场的采矿效率,也是能否推广和认可的关键,对条件具备的采矿场,可设计两条充填井,在采场出矿过程中可以同时进行废石充填工作。

b.充填法采场翻倒废石数量还有待提高随着深部开采的进行和矿体形态、地压影响的加剧,空场法采矿形成的空区数量将逐步下降,充填法采场在分层充填期间进行废石充填是实现无废开采的主要技术手段,因此需要进一步提高技术管理水平,并提高充填法采场废石充填比例。

c.合理投入,改造现有废石系统-827m中段系统废石需要进系统转运后,翻入中段空区,水平运输距离和垂直距离过长,今后应考虑对整个废石系统进行改造,初步设想是投入小型提升设备将-827m中段废石提升到-767m中段,再翻入-827m中段采空区,同时应考虑投入的系统应具备可延伸性,以满足今后采矿中段向下延伸废石内部转运需要。

6 结 语

红透山矿业公司通过三期工程改造使得废石系统运行更加趋于完善,通过对充填法采场进行的废石充填的工艺技术研究与实践,取得了良好的效果,实现了100%废石不出坑的工作目标,积累了一定的技术管理经验。确保系统良性运行的关键因素之一是研究采矿期间的分层充填法采场废石充填工艺技术,进一步拓展废石充填的区域和空间,确保废石全部不出坑充填井下。

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