CN102367741A - 一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***及工艺，该***是由砂浆供输***、高压供气管（9）、高压供水管（8）、卧式砂仓（7）及输出管路、水泥仓（15）及输出***、搅拌装置（7）及充填管道构成。砂浆供输***的出口位于卧式砂仓（7）的上部，卧式砂仓（7）的输出管路、水泥仓（15）的输出***与搅拌装置（7）交汇，充填管道与采空区（18）相连；卧式砂仓（7）由放砂口开始，沿卧式砂仓（7）的走向分为造浆区、搬运区、贮砂区；在造浆区铺设环形高压供水支管、高压供气支管；在搬运区平行铺设高压供水支管、高压供气支管；高压供气管（9）与卧式砂仓（7）的高压供气支管相连，所述的高压供水管（8）与卧式砂仓（7）的环形高压供水支管、高压供水支管相连。本发明使卧式砂仓实现大产能连续充填，保证充填体质量，缩小采空区空顶时间，降低充填站建设投资，使矿山的采充达到平衡，有利于矿山实现安全生产和环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下矿山充填站造浆***及造浆工艺，尤其是涉及适于大型卧式砂仓充填造浆制浆***及其工艺。适用于各类矿山采用卧式砂仓利用选矿厂的砂浆或尾矿库的干尾砂进行联合充填。
背景技术
我国地下矿山采用充填技术虽然起步较晚，但随着国家对矿山安全、回采率、环境保护等方面的重视与投入，以及矿山对安全管理、生产理念的转变，充填技术越来越得到广泛的应用。
高浓度全尾砂充填技术存在着充填体泌水少、接顶率高等特点，广泛受到矿山、设计单位的普遍重视。砂仓是充填站的最主要工程和环节，也是充填***运行成败的关键。目前国内最常使用的砂仓是立式砂仓，立式砂仓在高浓度料浆、流量稳定、接顶等方面，已形成了一套成熟的技术，广泛被设计单位、矿山采用的技术。而卧式砂仓相对立式砂仓而言，由于在充填浓度、流量、堆砂等存在诸多问题，而未得到推广和发展，只在国内极少数小型矿山得到应用（小型矿山只建设小型卧式砂仓，其投资少，对充填质量要求较低），矿山极少采用大型卧式砂仓进行造浆充填。但立式砂仓通常利用选矿厂的砂浆作为制浆材料，又由于选矿厂的砂浆浓度过低，输送到砂仓的砂浆经多次溢流沉淀后，才达到高浓度砂浆的充填要求，制浆时间较长，不能实现连续充填，不仅影响矿山的出矿产量，也会使矿山的采充失衡，增加矿山不安全因素；也有的矿山通过建设大型浓密机，将砂浆的浓度提高到40%左右后，再输送至砂仓制浆，这样不仅增加了投资及运行费用，同时经浓密机浓缩后的砂浆浓度也达不到井下充填体所需的高浓度，也需要经几次溢流沉淀后才能达到制浆所需浓度，制浆时间也较长。同时，立式砂仓离地面高度较高，建设工艺比较复杂，充填站建设的费用、充填成本也都较高，中、小型矿山在资金方面难以承受。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述缺陷,而提供一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***，该***采用高压气水结合，增加饱和砂流动性，使砂仓制浆不仅象立式砂仓一样采用选矿厂或浓密机的砂浆，更重要的是可采用低浓度砂浆配干尾砂进行充填，实现充填的连续性，使卧式砂仓在国内得以应用和推广，由于卧式砂仓成本较低、工艺较简单及可操作性强的特点，中小型矿山采用充填技术得以实现，大型矿山实现井下机械化连续回采，提高产能，确保安全，提供可靠的基础。
本发明的另一目的是提供一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆工艺。
为实现本发明的上述目的，本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***采用的技术方案为：
本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***是由砂浆供输***、高压供气管、高压供水管、卧式砂仓及输出管路、水泥仓及输出***、搅拌装置及充填管道构成。
所述的砂浆供输***的出口位于卧式砂仓的上部；卧式砂仓的输出管路、水泥仓的输出***与搅拌装置交汇；充填管道与采空区相连。
所述的卧式砂仓由放砂口开始，沿卧式砂仓的走向分为造浆区、搬运区、贮砂区。
在造浆区铺设环形高压供水支管、高压供气支管，在所述环形高压供水支管上水平安装高压喷水嘴，在所述高压供气支管上竖直安装高压喷气嘴；在搬运区平行铺设高压供水支管、高压供气支管，在所述高压供水支管上水平安装高压喷水嘴，在所述高压供气支管上竖直安装高压喷气嘴。
高压供气管与卧式砂仓的高压供气支管相连，高压供水管与卧式砂仓的环形高压供水支管、高压供水支管相连。
为了让尾砂在砂仓内流动，并获得64%～73%左右浓度砂浆，砂仓底板倾角为22～28 o，最佳为23～26 o。
所述的造浆区沿砂仓走向长度为3m～5m，主要目的是给砂粒一定的动能，让砂浆“沸腾”起来，获得所需浓度的砂浆。搬运区沿砂仓走向长度为5m～8m，主要是向造浆区搬运高浓度尾砂浆。贮砂区沿砂仓走向长度为4m～7m，主要是向搬运区源源不断补充尾砂，所添加的尾砂由贮砂区堆积至搬运区，堆积部分占搬运区的2/3左右，堆积的尾砂在搬运过程中，经该区高压水的冲砂作用，将团砂或干尾砂制成流态化的砂浆。随着尾砂向造浆区的搬运，贮砂区的尾砂同时向搬运区补给。
在造浆区的高压喷气嘴间排距为500mm～700mm，环形高压供水支管的排距为600mm～800mm，每条供水支管上高压喷水嘴间距为800mm～1000mm，排与排之间的高压喷水嘴可交错布置，以此获得流动性好、浓度较高的饱和砂。
在搬运区的高压喷气嘴间排距为700mm～1000mm，高压供水支管的排距1000mm～1500mm，每条高压供水支管上高压喷水嘴间距为1500mm～2000mm。所述的高压喷水嘴沿砂仓中间布置，喷水方向朝砂仓的出砂口方向。
贮砂区沿砂仓长度方向为4m～7m，主要是向搬运区源源不断补充尾砂，该区域内未布置任何管路。在卧式砂仓的上端部连平台及斜坡道，用来运输尾砂和向贮砂区补充砂尾。
本发明在实际使用中，先向卧式砂仓输送来自选矿厂的砂浆，同时向贮砂区注满尾砂，尾砂沿砂仓的长度占搬运区的2/3左右；开启造浆区高压喷水管，让尾砂成为饱和砂，开启10min～15min后，打开高压造浆管，对饱和砂进行扰动，让尾砂进一步获得一定动能；打开搅拌***进行充填。造浆区的高压喷水嘴喷出的大量水上升成为覆盖水，当浓度有所低时，可适当停用喷水管、喷气管，采用少量压气加少量水对尾砂进行扰动，以不出现团砂为准。在充填过程中，测得砂浆的浓度过低时，由放砂口一端开始，逐一开启搬运区高压水管，使尾砂具有流动性，同时打开搬运区的压气管，对尾砂进行扰动，使尾砂向造浆区流动；当贮砂区的砂堆下降时，可由平台及时向贮砂区补充干尾砂。
本发明还提供了一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆工艺。其技术方案为：
1）先向卧式砂仓输送来自选矿厂的砂浆，同时向贮砂区注满尾砂，尾砂沿砂仓的长度占搬运区的1/2～3/4，一般为2/3左右。
2）开启高压供水管向造浆区的高压供水支管供高压水，让尾砂成为饱和砂；高压水造浆10min～15min后，打开造浆区的高压供气支管，对饱和砂进行扰动，让尾砂进一步获得一定动能，使砂浆形成稳定、均匀的砂浆。
3）水泥仓内的水泥经过输出***定量向搅拌装置供水泥。
4）打开搅拌装置进行充填。造浆区的高压喷水嘴喷出的大量水上升成为覆盖水，当浓度有所低时，可适当停用高压供水支管、高压供气支管，采用少量压气加少量水对尾砂进扰动，以不出现团砂为准。
5）在充填过程中，测得料浆的浓度过低时，由放砂口一端开始，逐一开启搬运区高压供水支管，使尾砂具有流动性，同时打开搬运区的高压供气支管，对尾砂进行扰动，使尾砂向造浆区流动，以获得合适浓度的砂浆。
6）当贮砂区的砂堆下降时，可由平台及时向贮砂区补充干尾砂；
7）砂浆与水泥在搅拌装置内搅拌、混合后，所形成的料浆经充填管道到达采空区18。
本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***及工艺采用以上技术方案后，具有以下效果：
（1）采用高压水气结合，解决卧式砂仓存在缺点，使卧式砂仓在矿山的应用具有推广价值。
（2）打破了一般矿山只采用选矿厂砂浆进行溢流、沉淀制浆技术，实现了砂浆与干尾砂相互结合，使充填站实现了大产能连续充填。
（3）采用此技术，使工艺更简单，操作性强。
（4）降低了充填站建设及充填的成本，保护了环境，有利于在中小型矿山推广充填法采矿。
附图说明
图1是本发明采用的卧式砂仓水平向投影图；
图2是本发明采用的卧式砂仓纵向投影图；
图3是本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***工艺及设备联系图。
附图标记为：
Ⅰ－造浆区；Ⅱ－搬运区；Ⅲ－贮砂区；a－高压供气支管；b－高压喷气嘴；c－高压供水支管；d－高压喷水嘴；①－尾砂堆积平台上堆积的尾砂；②－贮砂。
1—选矿厂；2—浓密机；3—回水池；4—渣浆泵；5—供砂管路；6—闸阀；7—卧式砂仓；8—高压供水管；9—高压供气管；10—干尾砂；11—闸阀；12—流量计；13—电磁阀；14—搅拌装置；15—水泥仓；16—螺旋给料机；17—螺旋电子秤；18—采空区。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合附图对本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***及工艺作详细说明。
由图1所示的本发明采用的卧式砂仓水平向投影图并结合图2看出，由放砂口开始，沿卧式砂仓的走向分为造浆区Ⅰ、搬运区Ⅱ、贮砂区Ⅲ；卧式砂仓底板倾角为25o，造浆区Ⅰ沿砂仓走向长度为4m，搬运区Ⅱ沿砂仓走向长度为7m，贮砂区Ⅲ沿砂仓走向长度为6m。
在造浆区Ⅰ铺设环形高压供水支管c、高压供气支管a，在所述环形高压供水支管c上水平安装高压喷水嘴d，在所述高压供气支管a上竖直安装高压喷气嘴b；造浆区Ⅰ的高压喷气嘴b间排距为600mm，环形高压供水支管c的间距为700mm，每条高压供水支管c上高压喷水嘴d间距为850mm；所述的高压喷水嘴d采用高压喷水单向阀，排与排之间的高压喷水单向阀交错布置。高压喷水单向阀直径为4英分。
在搬运区Ⅱ平行铺设高压供水支管c、高压供气支管a，在所述高压供水支管c上水平安装高压喷水嘴d，在所述高压供气支管a上竖直安装高压喷气嘴b。高压喷气嘴b间排距为800mm，高压供水支管c的排距1200mm，每条高压供水支管c上的高压喷水嘴d间距为1800mm。所述的高压喷水嘴d采用直径为4英分的高压喷水单向阀，沿砂仓中间布置，喷水方向朝砂仓的出砂口方向。
尾砂堆积平台上堆积的尾砂①可由小型铲车向贮砂区Ⅲ添加，贮砂②堆积至搬运区Ⅱ，并占搬运区的2/3。
由图3所示的本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***工艺及设备联系图并结合图1、图2看出，本发明一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***由砂浆供输***、高压供气管8、高压供水管9、卧式砂仓7及输出管路、水泥仓15及输出***、搅拌装置14及混合浆输送管路构成；高压供气管8与卧式砂仓7的高压供气支管a相连，高压供水管8与卧式砂仓7的环形高压供水支管a、高压供水支管a相连。
所述的砂浆供输***是由供砂管路5、渣浆泵4、浓密机2构成，浓密机2的溢流给入回水池3，选矿厂1的尾砂给入浓密机2，浓密机2的沉砂通过供砂管路5给入卧式砂仓7。
所述的砂浆供输***的出口位于卧式砂仓7的上部；卧式砂仓7的输出管路、水泥仓15的输出***与搅拌装置14交汇。卧式砂仓7的输出管路上分别设置闸阀11、流量计12、电磁阀13；水泥仓15的输出***由螺旋给料机16、螺旋电子秤17构成；
所述的砂浆供输***的出口位于卧式砂仓7的上部；卧式砂仓7的输出管路、水泥仓15的输出***与搅拌装置14交汇。
所述的搅拌装置7采用搅拌桶，搅拌桶的混合浆输送管路与采空区18相连。
一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆工艺是按照以下工艺流程进行：
1）选矿厂1的砂浆经浓密机2，溢流后的水至回水池3，浓缩后的沉砂经渣浆泵4、供砂浆管路5、闸阀6向砂仓7供砂浆。也可不设置浓密机2。
2）将尾砂堆积场的干尾砂10向砂仓7内添加，干尾砂7添加至搬运区Ⅱ的2/3处。
3）开启高压供水管8向砂仓7高压供水支管c供高压水，通过高压喷水嘴d向造浆区Ⅰ内的尾砂喷水，形成饱和、流动性较好的砂浆。
4）高压水造浆10min～15min后，开启高压供气管9向砂仓7高压供气支管a供高压气，通过高压喷气嘴b喷出的高压气体对砂浆进行扰动，使砂浆形成稳定、均匀的砂浆。
5）打开砂仓7放砂管上的闸阀11，根据流量计12显示数字，调节电磁阀13，向搅拌筒14供所需浓度的砂浆。
6）水泥仓15内的水泥经过螺旋结料机16、螺旋电子称17定量向搅拌筒14供水泥。
7）砂浆与水泥在搅拌筒14内搅拌、混合后，所形成的料浆经充填管道到达采空区18。
8）在充填过程中，当料浆的浓度低于充填所需浓度时，减少造浆区Ⅰ的高压供水支管c的条数，同时逐一开启搬运区Ⅱ高压供水支管c，使尾砂具有流动性，再打开搬运区Ⅱ的高压供气支管a，使砂浆获得一定动能，使高浓度砂浆向造浆区Ⅰ流动。
Claims (6)
1.一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***，其特征在于：它是由砂浆供输***、高压供气管（9）、高压供水管（8）、卧式砂仓（7）及输出管路、水泥仓（15）及输出***、搅拌装置（7）及充填管道构成；
所述的砂浆供输***的出口位于卧式砂仓（7）的上部，卧式砂仓（7）的输出管路、水泥仓（15）的输出***与搅拌装置（7）交汇，充填管道与采空区（18）相连；
所述的卧式砂仓（7）由放砂口开始，沿卧式砂仓（7）的走向分为造浆区（Ⅰ）、搬运区（Ⅱ）、贮砂区（Ⅲ）；
在造浆区（Ⅰ）铺设环形高压供水支管（c）、高压供气支管（a），在所述环形高压供水支管（c）上水平安装高压喷水嘴（d），在所述高压供气支管（a）上竖直安装高压喷气嘴（b）；
在搬运区（Ⅱ）平行铺设高压供水支管（c）、高压供气支管（a），在所述高压供水支管（c）上水平安装高压喷水嘴（d），在所述高压供气支管（a）上竖直安装高压喷气嘴（b）；
所述的高压供气管（9）与卧式砂仓（7）的高压供气支管（a）相连，所述的高压供水管（8）与卧式砂仓（7）的环形高压供水支管（c）、高压供水支管（c）相连。
2.如权利要求1所述的一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***，其特征在于：所述的卧式砂仓（7）底板倾角为22～28o；所述的造浆区（Ⅰ）沿砂仓走向长度为3m～5m，搬运区（Ⅱ）沿砂仓走向长度为5m～8m，贮砂区（Ⅲ）沿砂仓走向长度为4m～7m。
3.如权利要求2所述的一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***，其特征在于：所述的卧式砂仓（7）底板倾角为23～26o。
4.如权利要求1、2或3所述的一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***，其特征在于：所述造浆区（Ⅰ）的高压喷气嘴（b）间排距为500mm～700mm，环形高压供水支管（c）的排距为600mm～800mm，每条供水支管（c）上高压喷水嘴（d）间距为800mm～1000mm；在搬运区（Ⅱ）的高压喷气嘴（b）间排距为700mm～1000mm，高压供水支管（c）的排距1000mm～1500mm，每条供水支管（c）上高压喷水嘴（d）间距为1500mm～2000mm。
5.如权利要求4所述的一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***，其特征在于：在造浆区（Ⅰ），排与排之间的高压喷水嘴（d）交错布置；在搬运区（Ⅱ）的高压喷水嘴（d）喷水方向朝砂仓的出砂口方向。
6.如权利要求1、2或3所述的一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆***的工艺，其特征在于采用以下工艺流程进行：
1）先向卧式砂仓（7）输送来自选矿厂（18）的砂浆，同时向贮砂区（Ⅲ）注满尾砂，尾砂沿砂仓（7）的长度占搬运区（Ⅱ）的1/2～3/4；
2）开启高压供水管（8）向造浆区（Ⅰ）的高压供水支管（c）供高压水，让尾砂成为饱和砂；高压水造浆10min～15min后，打开造浆区（Ⅰ）的高压供气支管（a），对饱和砂进行扰动，让尾砂进一步获得一定动能，使砂浆形成稳定、均匀的砂浆；
3）水泥仓（15）内的水泥经过输出***定量向搅拌装置（14）供水泥；
4）打开搅拌装置（14）进行充填，当料浆浓度有所低时，适当停用高压供水支管（c）、高压供气支管（a），采用少量压气加少量水对尾砂进扰动，以不出现团砂为准；
5）在充填过程中，测得料浆的浓度过低时，由放砂口一端开始，逐一开启搬运区（Ⅱ）高压供水支管（c），使尾砂具有流动性，同时打开搬运区（Ⅱ）的高压供气支管（a），对尾砂进行扰动，使尾砂向造浆区（Ⅰ）流动，以获得合适浓度的砂浆；
6）当贮砂区（Ⅲ）的砂堆下降时，可由平台及时向贮砂区（Ⅲ）补充干尾砂；
7）砂浆与水泥在搅拌装置（14）内搅拌、混合后，所形成的料浆经充填管道到达采空区（18）。
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