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井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝探討
信息來自:超高分子量聚乙烯www.chongkongwang8.cn 發(fā)布日期：2013-1-8 瀏覽次數(shù)：105
導讀：自2004年以來，隨著鋼鐵企業(yè)的發(fā)展，鐵礦山開采得到了迅猛的發(fā)展，一些貧、薄、夾層多、地質(zhì)復雜的難采礦山相繼建設(shè)投產(chǎn)。采礦工藝大部分都采用充填采礦法，無論是及時充填還是嗣后充填，無疑增加了礦石開采成本。面對礦巖賦存比較復雜的難采礦山，隨著成本的增加、近期礦石價格的波動，只有盡快達產(chǎn)達效，提高產(chǎn)量，降低采礦綜合成本來應對礦石市場的千變?nèi)f化。問題難采礦山由于礦石
自2004年以來，隨著鋼鐵企業(yè)的發(fā)展，鐵礦山開采得到了迅猛的發(fā)展，一些貧、薄、夾層多、地質(zhì)復雜的難采礦山相繼建設(shè)投產(chǎn)。采礦工藝大部分都采用充填采礦法，無論是及時充填還是嗣后充填，無疑增加了礦石開采成本。面對礦巖賦存比較復雜的難采礦山，隨著成本的增加、近期礦石價格的波動，只有盡快達產(chǎn)達效，提高產(chǎn)量，降低采礦綜合成本來應對礦石市場的千變?nèi)f化。
問題
難采礦山由于礦石地質(zhì)賦存的復雜條件，給開采帶來的困難：
（1） 夾層礦由于礦巖軟硬不同，造成礦房大塊增多，不僅影響礦房出礦效率，同時影響著運輸提升效率。
（2） 礦塊中近似獨立的薄礦體，厚度0.8—4m的礦體，由于產(chǎn)狀等原因，開采比較困難，棄之可惜，造成資源的永久損失，開采則貧化較大，不夠經(jīng)濟。
（3） 夾層礦或薄礦體開采，造成巖石增多，勢必又增加提升運輸成本，在選廠還要經(jīng)過破碎—篩分—選別—脫水—運輸，無疑大大增加了礦石綜合成本，同時由于巖石夾層的采出和礦石的貧化，加大了礦房充填量，為了不能造成充填能力不足勢必要加大超高分子量聚乙烯充填管道的鋪設(shè)，無疑難度大大增加，制約著礦山企業(yè)達產(chǎn)達效。
露天轉(zhuǎn)地下礦山面臨的是產(chǎn)能接續(xù)，穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展問題，礦石產(chǎn)能與管道充填能力相輔相成。筆者結(jié)合山鋼集團魯南礦業(yè)有限公司（山東東方管業(yè)有限公司的總公司）的礦山地質(zhì)條件、生產(chǎn)發(fā)展狀況和外出考察學習研究，針對提高礦石生產(chǎn)能力，提高礦石回收率，提高充填能力，地下管網(wǎng)鋪設(shè)能力等降低礦石綜合成本，提出了井下磁性鐵礦山采用井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝方案，供新建礦山參考。
井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝簡介
井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝系統(tǒng)主要解決礦巖地質(zhì)賦存復雜，礦層薄、夾層多，造成礦房大塊多，貧化大、充填量相對增加的礦山，進行井下破碎大塊，干選混合礦減少貧化，利用干選后巖石回填采空區(qū)，達到“三提一降”的目的。
主要工藝系統(tǒng)：1、破碎系統(tǒng)。建設(shè)在井下，形成井下礦巖破碎，處理大塊帶來的各種影響。該系統(tǒng)可以根據(jù)實際在礦塊處或礦房溜井，也可設(shè)在階段溜井上部或主溜井上部。
2、干選系統(tǒng)。主要完成破碎后礦巖分離，提高入選品位。該系統(tǒng)根據(jù)實際情況可以設(shè)在井下或者井上。
3、充填系統(tǒng)。包括砂漿主要的超高分子量聚乙烯耐磨充填系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要將分離后的巖石及砂漿凝塊運往充填井，充填礦房采空區(qū)。超高分子量聚乙烯耐磨抗沖擊充填系統(tǒng)是一種高性能的地下采選充填系統(tǒng)，由不同口徑的超高分子量聚乙烯管網(wǎng)以及皮帶輸送機等組成，能輸送部分高沖擊的巖石及粉碎料，該系統(tǒng)克服了超高分子量聚乙烯不能承受的剪切力的缺點，輸送效率高，維護費用低。
聯(lián)合工藝的優(yōu)點分析
1對礦石大塊影響
眾所周知，井下礦石大塊取決于爆破參數(shù)，但同時也取決于礦巖結(jié)構(gòu)，還受井下格篩和漏斗尺寸影響。增加炮眼密度，提高裝藥量，無疑增加了炮眼數(shù)量和炸藥用量，既不利于提高鑿巖速度也不利于節(jié)省成本；礦巖結(jié)構(gòu)復雜的礦山在爆破震動下造成片幫冒頂下來的大量大塊，破碎成合格的塊度難度較大（一般要求300—400mm）。大塊增多，直接影響生產(chǎn)效率：（1）需要在采空區(qū)內(nèi)進行挑大塊、二次破碎、影響鏟裝效率，增加二次破碎成本；
（2）大塊容易堵漏斗、格篩，需要經(jīng)常處理漏斗，影響裝車和放礦效率；
（3）裝車密度不夠，減少運輸、提升能力。礦石大塊給安全、生產(chǎn)效率、采礦成本帶來較大的影響。
井下安裝破碎系統(tǒng)。可以合理地擴大礦石塊度，擴大至600—800mm，不僅使炮眼密度減少，提高打眼的效率，裝車、運輸、提升效率和安全系數(shù)，減少了在采區(qū)內(nèi)二次爆破產(chǎn)生各種不利因素，同時井下破碎也給選礦減少了破碎壓力，在綜合礦石加工成本不增加的情況下，提高了井下開采效率和安全系數(shù)。
2該系統(tǒng)工藝對礦石回收率影響
對于礦巖復雜的磁鐵礦山，巖石夾層多，小到200—400mm厚連續(xù)不斷互層礦，按照正常采礦，經(jīng)過打眼爆破后，產(chǎn)生貧化較大，而且造成選礦比提高，無形之中增加多級運輸破碎成本；對單一厚度800—4000mm的薄礦體，尤其是在目前礦石價格相對較高的情況下不采就浪費資源，棄之可惜，但是采后同樣貧化較大，混合后的礦石品位太低，在過去可以說沒有可采可選價值，同樣里面摻雜的巖石要經(jīng)過多道程序運輸破碎，增加礦石綜合成本。
設(shè)立干選系統(tǒng)后，對夾層礦、單一波礦體和厚礦體就可以綜合回收，減少損失，提高了礦石回收效率。經(jīng)過干選后，提高了混合礦的礦石品位，篩下的巖石不再增加運輸和破碎費用，同時破碎干選后的巖石可直接作為充填料，也可以在其他方面得到充分利用。
3對井下充填能力影響
井下破碎—干選后的廢石，塊度適宜，便于鏟裝運輸，特別適合井下礦房的充填。無論是干式充填還是水砂充填都可以使用塊狀廢石進行采空區(qū)充填。對于礦砂尾膠結(jié)充填和全尾砂充填，根據(jù)山鋼集團魯南礦業(yè)有限公司實踐經(jīng)驗，先充填部分廢石，然后再用尾砂膠充填膠結(jié)充填或全尾砂充填找平效果較好，既增加了充填體強度，又加快了濾水時間，有助于提高充填能力。
通過以上分析，筆者認為井下破碎對提高生產(chǎn)能力具有較大輔助作用，同時也是干選必須的前提條件，為選礦破碎減少了壓力；干選系統(tǒng)、包括超高分子量聚乙烯輸送系統(tǒng)的應用克服了礦石賦存的復雜條件、開采輸送難度大的困難，同時也減少了礦石資源的損失；破碎干選后的巖石回填礦房，減少了巖石往渣場的運費，提高了充填能力，同時也減少了渣石場占地帶來的諸多問題。因此無論井下開采深度是多少，使用井下破碎—干選—充填系統(tǒng)，從生產(chǎn)效率、安全效益和經(jīng)濟上都是可取的。
問題
難采礦山由于礦石地質(zhì)賦存的復雜條件，給開采帶來的困難：
（1） 夾層礦由于礦巖軟硬不同，造成礦房大塊增多，不僅影響礦房出礦效率，同時影響著運輸提升效率。
（2） 礦塊中近似獨立的薄礦體，厚度0.8—4m的礦體，由于產(chǎn)狀等原因，開采比較困難，棄之可惜，造成資源的永久損失，開采則貧化較大，不夠經(jīng)濟。
（3） 夾層礦或薄礦體開采，造成巖石增多，勢必又增加提升運輸成本，在選廠還要經(jīng)過破碎—篩分—選別—脫水—運輸，無疑大大增加了礦石綜合成本，同時由于巖石夾層的采出和礦石的貧化，加大了礦房充填量，為了不能造成充填能力不足勢必要加大超高分子量聚乙烯充填管道的鋪設(shè)，無疑難度大大增加，制約著礦山企業(yè)達產(chǎn)達效。
露天轉(zhuǎn)地下礦山面臨的是產(chǎn)能接續(xù)，穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展問題，礦石產(chǎn)能與管道充填能力相輔相成。筆者結(jié)合山鋼集團魯南礦業(yè)有限公司（山東東方管業(yè)有限公司的總公司）的礦山地質(zhì)條件、生產(chǎn)發(fā)展狀況和外出考察學習研究，針對提高礦石生產(chǎn)能力，提高礦石回收率，提高充填能力，地下管網(wǎng)鋪設(shè)能力等降低礦石綜合成本，提出了井下磁性鐵礦山采用井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝方案，供新建礦山參考。
井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝簡介
井下破碎—干選—充填聯(lián)合工藝系統(tǒng)主要解決礦巖地質(zhì)賦存復雜，礦層薄、夾層多，造成礦房大塊多，貧化大、充填量相對增加的礦山，進行井下破碎大塊，干選混合礦減少貧化，利用干選后巖石回填采空區(qū)，達到“三提一降”的目的。
主要工藝系統(tǒng)：1、破碎系統(tǒng)。建設(shè)在井下，形成井下礦巖破碎，處理大塊帶來的各種影響。該系統(tǒng)可以根據(jù)實際在礦塊處或礦房溜井，也可設(shè)在階段溜井上部或主溜井上部。
2、干選系統(tǒng)。主要完成破碎后礦巖分離，提高入選品位。該系統(tǒng)根據(jù)實際情況可以設(shè)在井下或者井上。
3、充填系統(tǒng)。包括砂漿主要的超高分子量聚乙烯耐磨充填系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要將分離后的巖石及砂漿凝塊運往充填井，充填礦房采空區(qū)。超高分子量聚乙烯耐磨抗沖擊充填系統(tǒng)是一種高性能的地下采選充填系統(tǒng)，由不同口徑的超高分子量聚乙烯管網(wǎng)以及皮帶輸送機等組成，能輸送部分高沖擊的巖石及粉碎料，該系統(tǒng)克服了超高分子量聚乙烯不能承受的剪切力的缺點，輸送效率高，維護費用低。
聯(lián)合工藝的優(yōu)點分析
1對礦石大塊影響
眾所周知，井下礦石大塊取決于爆破參數(shù)，但同時也取決于礦巖結(jié)構(gòu)，還受井下格篩和漏斗尺寸影響。增加炮眼密度，提高裝藥量，無疑增加了炮眼數(shù)量和炸藥用量，既不利于提高鑿巖速度也不利于節(jié)省成本；礦巖結(jié)構(gòu)復雜的礦山在爆破震動下造成片幫冒頂下來的大量大塊，破碎成合格的塊度難度較大（一般要求300—400mm）。大塊增多，直接影響生產(chǎn)效率：（1）需要在采空區(qū)內(nèi)進行挑大塊、二次破碎、影響鏟裝效率，增加二次破碎成本；
（2）大塊容易堵漏斗、格篩，需要經(jīng)常處理漏斗，影響裝車和放礦效率；
（3）裝車密度不夠，減少運輸、提升能力。礦石大塊給安全、生產(chǎn)效率、采礦成本帶來較大的影響。
井下安裝破碎系統(tǒng)。可以合理地擴大礦石塊度，擴大至600—800mm，不僅使炮眼密度減少，提高打眼的效率，裝車、運輸、提升效率和安全系數(shù)，減少了在采區(qū)內(nèi)二次爆破產(chǎn)生各種不利因素，同時井下破碎也給選礦減少了破碎壓力，在綜合礦石加工成本不增加的情況下，提高了井下開采效率和安全系數(shù)。
2該系統(tǒng)工藝對礦石回收率影響
對于礦巖復雜的磁鐵礦山，巖石夾層多，小到200—400mm厚連續(xù)不斷互層礦，按照正常采礦，經(jīng)過打眼爆破后，產(chǎn)生貧化較大，而且造成選礦比提高，無形之中增加多級運輸破碎成本；對單一厚度800—4000mm的薄礦體，尤其是在目前礦石價格相對較高的情況下不采就浪費資源，棄之可惜，但是采后同樣貧化較大，混合后的礦石品位太低，在過去可以說沒有可采可選價值，同樣里面摻雜的巖石要經(jīng)過多道程序運輸破碎，增加礦石綜合成本。
設(shè)立干選系統(tǒng)后，對夾層礦、單一波礦體和厚礦體就可以綜合回收，減少損失，提高了礦石回收效率。經(jīng)過干選后，提高了混合礦的礦石品位，篩下的巖石不再增加運輸和破碎費用，同時破碎干選后的巖石可直接作為充填料，也可以在其他方面得到充分利用。
3對井下充填能力影響
井下破碎—干選后的廢石，塊度適宜，便于鏟裝運輸，特別適合井下礦房的充填。無論是干式充填還是水砂充填都可以使用塊狀廢石進行采空區(qū)充填。對于礦砂尾膠結(jié)充填和全尾砂充填，根據(jù)山鋼集團魯南礦業(yè)有限公司實踐經(jīng)驗，先充填部分廢石，然后再用尾砂膠充填膠結(jié)充填或全尾砂充填找平效果較好，既增加了充填體強度，又加快了濾水時間，有助于提高充填能力。
通過以上分析，筆者認為井下破碎對提高生產(chǎn)能力具有較大輔助作用，同時也是干選必須的前提條件，為選礦破碎減少了壓力；干選系統(tǒng)、包括超高分子量聚乙烯輸送系統(tǒng)的應用克服了礦石賦存的復雜條件、開采輸送難度大的困難，同時也減少了礦石資源的損失；破碎干選后的巖石回填礦房，減少了巖石往渣場的運費，提高了充填能力，同時也減少了渣石場占地帶來的諸多問題。因此無論井下開采深度是多少，使用井下破碎—干選—充填系統(tǒng)，從生產(chǎn)效率、安全效益和經(jīng)濟上都是可取的。
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