一種深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統的製作方法
2023-12-10 00:47:26
專利名稱：一種深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及礦產資源的採選系統，具體涉及深埋鐵礦產資源地下採選一體化的系統。
背景技術：
我國是礦業大國，目前我國鐵礦產資源的特點是貧礦多，富礦少；難選礦多，易選 礦少；共生礦多，單一礦少；淺部礦少，深部礦多。隨著近些年的勘察深度的加大，已探明 500m深度以下的鐵礦產資源儲量豐富，同時根據最新的成礦理論研究和深部定位預測驗證 結果均表明，地下500-1500m深度見礦範例眾多，表明我國大陸深部蘊藏著潛力巨大的鐵 礦產資源，因此研究大型深埋鐵礦產資源開發方法對我國的經濟發展具有舉足輕重的深遠 意義。 目前，礦產資源的開採，主要採取先進行淺埋礦產資源的開採，再逐漸開採至深 部。特別是對於深埋礦產資源開採，採用從地表鑽數個甚至幾十個深井進行礦石開採，然後 將採取的礦石提升到地表，通過建立在地表上的選礦廠進行選礦。這種礦產資源的採選方 式存在最大的缺陷是首先要打多條深井採礦，鑽孔的總長度加大，開採後的礦石提升量也 加大，選礦後的尾礦需要拋到尾礦庫或回填區，這種結果造成生產成本大幅度提高。另外， 隨著近年來礦山的環境問題日益嚴重，尾礦庫汙染、潰壩事故頻發，土地徵用費用高，土地 徵用難，每年還要支付高額的環境治理費和環境汙染罰金，使得正在生產的礦山面臨很多 困難。 關於礦產資源進行地下採選，在國內外已有許多學者在研究，並作了大量的報導。 如在"中國鎢業"第23巻2008年10月第5期，第44頁中記載有國外開採有色金屬礦石 的礦山中，已有建築地下選廠的實例，前蘇聯亞美尼亞黃金生產聯合公司在井下硐室中建 選礦廠。地下選礦廠的礦山採選工藝流程如圖2，主要包括落礦一裝運一井下運輸一地下 選礦一尾礦和廢石一尾礦濃縮一井下運輸一採空區；選礦後的精礦提升到地面礦倉中。上 述只是對地下採選礦過程的一個簡要概述，並未給出具體的技術方案。另外對於金礦建立 地下採選系統是否合理，仍需進一步探討。因為金礦的特點是礦石中含金量一般都非常低， 因此礦石經開採和選礦後，90%以上是尾砂，如果再將這些尾砂全部回填到採空區，這是不 能實現的，必然會有一部分尾砂，仍然需要提升到地面，這樣的結果，有背於建立地下選礦 廠的目的。 另外，在世界採礦快報，第14巻，1998年第12期，總第447期，第15頁，名稱為"地 下採選綜合工程"中也報導了建立地下選礦廠的設想，並公開了地下採選綜合工程示圖，在 事先建造的硐室內用階梯法布置選礦車間，主要包括充填中礦房，已充填礦房，回採礦房、 通風井，主井地面沉澱池和供水管，選礦車間豎井，選礦車間，尾礦池。該文雖然提出了上述 設想，，但同時又指出雖然一些設計院進行了一些設計，但不久的將來俄羅斯大概不會出 現地下採選綜合工程。原因是地下空間配製採礦和選礦的有關問題，還需要科學地解決。由 此說明上述公開的實施地下採選的技術方案並不成熟，無法實施。
發明內容
本發明是針對現有技術存在的問題，提出一種深埋鐵礦產資源地下採、選一體化 系統，將選礦廠及尾砂處理系統建在地下深部，實現短距離提升，就近地下選礦，就近地下 尾砂處理，降低生產成本和減少土地徵用，有效地保護生態環境。 本發明深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統，包括採礦區內設置的主提升井、盲 豎井、主溜井、主運輸水平巷道、貫通於主運輸水平巷道間的穿脈巷道、井底車場、風井、地 下選礦廠，設置在地表面上的提升控制裝置和地表面上的精礦儲倉；所述的主提升井設置 在垂直礦體走向，並在圈定的地表移動地帶20m之外位置；所述主運輸水平巷道通過石門 和井底車場與盲豎井和主溜井連通，主運輸水平巷道兩端開設有風井；所述盲豎井上方與 盲豎井巻揚硐室連通，其要點是只設置一條主提升井，在主提升井相鄰的左、右兩側均勻 開設有至少1條盲豎井，在主提升井和每條盲豎井相鄰位置均設有一條主溜井；所述的主 運輸水平巷道設置在礦體頂部的下盤側。以主提升井為中心，並與主運輸水平巷道反方向 一側、半徑為20-300m的半圓周範圍內，在主運輸水平巷道以上或以下20-40m處設置有地 下選礦廠、地下水倉和地下充填站，地下選礦廠與主提升井之間設有卸礦通道和精礦運輸 管道。 所述的地下選礦廠包括旋迴硐室、圓錐硐室、篩分硐室、粉礦硐室、球磨硐室、選別 硐室和產品輸送硐石，各硐室採取平面布置形式或梯形布置形式。 所述的地下充填站由砂倉硐室、水泥倉硐室和攪拌硐室組成，地下充填站通過管 道與地下選礦廠和填充採空區連通。上述地下充填站將通過管道接受地下選礦廠送來的尾 砂，經過處理後，通過管道輸送到填充採空區。還可用這些尾砂形成人工頂間柱或尾砂填充 採空區形成人工頂間柱，為礦石回採創造條件。 本發明採礦方法，採用充填採礦，包括分層、分段和階段開採，或採用空場法嗣後 用尾砂來充填採空區的方法。
本發明相對於已有技術具有顯著的特點和積極的效果 (1)將選礦廠建在地下深部，極大地減少主提升井的開掘數量，實現了開採出來的
深埋鐵礦產資源短距離提升，選礦後的尾砂和廢石直接在井下得到利用。
(2)深埋鐵礦產資源通過多條盲豎井提升至地下選礦廠，大大縮短礦石的提升距
離和提升填充效果，實現了節能減排，從總體上能降低採礦成本10-30%，總體經濟效益極大。 尤其是本發明實現無廢開採，廢石不出坑，尾礦直接回填，不建地面尾礦庫，地面 不受破壞，特別是不用徵大量的農業用地，真正能實用生態環境保護。
(3)本發明適用於新建大型深埋鐵礦產資源開發，真正能解決礦山長期面對的環
境汙染問題。
圖1是本發明礦產資源地下採、選一體化系統縱投影示意圖；
圖2是圖1礦產資源地下採、選一體化系統平面投影示意圖；
圖3是地下選礦廠平面布置縱投影示意圖；
圖4是圖3地下選礦廠平面布置投影示意 圖5是地下選礦廠梯形布置縱投影示意圖；
圖6是圖5地下選礦廠梯形布置平面投影示意圖； 圖中1、主提升井，2、精礦輸送管道，3、精礦儲倉，4、地下選礦廠，5、卸礦通道，6、充 填管道，7、盲豎井巻揚硐室，8、充填採場，9、礦柱，10、出礦採場，11、主溜井，12、盲豎井，13、 石門，14、風井，15、礦體界限，16、穿脈巷道，17、主運輸水平巷道，18、礦巖界限，19、地表， 20、地下充填站，21、井底車場，22、地下水倉，23、地面提升控制裝置，401 、旋迴硐室，402、圓 錐硐室，403、篩分硐室，404、粉礦硐室，405、球磨硐室，406、選別硐室，407產品輸送硐室。
具體實施例方式
例1、以我國本溪某鐵礦為例，經探測計算儲存量為31億噸，埋藏地下 1000-1400m，礦體總長2000m、寬1300m。以年生產能力為2500萬噸計，所形成的地下採、選 一體化系統，如圖1和圖2所示，在垂直礦體走向，並圈定在地表移動地帶50m位置設置一 條主提升井l，在主提升井1的左側20-300m區域內和主運輸水平巷道17以下20m處，設 置有一個地下選礦廠4，包括旋迴硐室401、圓錐硐室402、篩分硐室403、粉礦硐室404、球 磨硐室405、選別硐室406、產品輸送硐室407，各硐室採取平面布置形式，如圖3和圖4所 示。旋迴硐室401設計空間為18mX100mX40m， +30m維修空間，主要裝配迴旋破碎機，實 現對礦石的粗碎；圓錐硐室402，設計空間，中碎為15mX 100mX 15m， +30m維修空間，細碎為 15mX 100mX 15m， +30m維修空間，安放圓錐破碎機，對礦石進行中碎和細碎；篩分硐室403， 設計空間為7. 5mX 18mX 15m， +10m維修空間，裝配篩分機械，對礦石進行篩分分級；粉礦硐 室404用於球磨硐室的原料緩衝室，設計空間為7. 5mX18mX10m，+10m維修空間，球磨硐室 405裝配球磨機，包括球磨一段和球磨二段兩部分，球磨一段設計空間為36mX30mX15m， +30m維修空間，球磨二段設計空間為36mX 30mX 15m， +30m維修空間，實施對篩分分級的礦 石進行球磨；選別硐室406，設計空間為30mX 30mX 15m， +30m維修空間，安放選別機械，用 於提取有用礦物；產品輸送硐室407，設計空間為1000!112，是整個地下選礦廠的精礦輸送室， 通過精礦輸送管道2與主提升井中提升管道連接，通過地面提升控制裝置23控制，將精礦 送往地表精礦儲倉3。為了保證地下選廠的穩定安全，各硐室空間採用礦柱和人工支柱交替 布置。對硐室的頂板採用長錨索和噴錨網支護，防止巖石的鬆動和垮落，同時在頂板和兩幫 選擇測點，放置傳感器，檢測硐室周圍巖石的變化和移動。另外在硐室內裝配降噪和減噪設 備，降低地下選礦噪聲。在主提升井1的右側50m和礦體頂部的上盤20m處設置地下充填 站20，是由6個立式砂倉硐室、3個水泥倉硐室和1個攪拌硐室組成，通過管道與充填採空 區和地下選礦廠4連通。將選礦廠的尾砂先送到地下充填站經過處理後，然後再通過管道 將尾砂送到採空區，進行填充。另外，還可以採用尾砂充填法形成人工頂間柱或尾砂充填採 空區形成人工頂間柱，為後續的礦石回採創造條件。在主提升井1的左側150m和礦體頂部 的下盤20m的位置，設置有地下水倉22，用管道與選礦廠4和地下充填站20連通。所述的 主提升井1的左右兩側各均勻開設有3條盲豎井12，在主提升井1和每條盲豎井12的相 鄰位置均開設有一條主溜井11。主溜井11的作用是為在進一步向下層礦層掘進時提升下 部的礦石。在圍繞每個盲豎井12和主溜井11的位置都開設一個井底車場21。在採礦區 域內開設有一條主運輸水平巷道17，採用環形布置，主運輸水平巷道17之間通過穿脈巷道 16相連，相鄰的穿脈巷道16之間間隔為50m ;主運輸水平巷道17通過石門13和井底車場 21連通。所述主運輸水平巷道17的兩端開設有風井14，用於採礦區和選礦廠的通風。隨著掘進深度加大，在採礦區域內開設如主運輸水平巷道相同的階段運輸巷道。
相對於本發明上述年生產能力為2500萬噸計算，採用傳統開發方法，每條豎井年 提升能力以400萬噸計算，需要打7條1500m以上的深井。採用本發明上述系統，可以減少 提升井掘進米6000多延長米；在採選礦生產過程可以使礦石不經過主豎井提升，而直接通 過主運輸水平巷道，經卸礦通道送入選礦廠。這樣大大降低了礦石的提升成本。經過選礦 後的尾礦或廢石，經過尾砂處理系統，可直接用於充填採空區。選礦後的精礦通過管道輸送 至地表。據初步估算，採用本發明技術方案相對已有技術，總體上能降低採礦成本10-30% 。 另外採用本發明技術方案，能真正實現對生態環境的保護，具有重要的社會效益。
例2 :以我國思家嶺鐵礦為例，該礦產資源埋藏在地下600m以下，礦體長為1000m， 寬為500m，計算其儲量為16億噸。按照年生產能力為IOOO萬噸計，形成本發明的地下採 選一體化系統的構成同例1。不同點在於，在垂直礦體走向，並圈定在地表移動地帶30m 位置，設置一條主提升井1，在主提升井1左側和主運輸水平巷道17以下40m處設置地 下選礦廠4，地下選礦廠4的各硐室的空間採取梯形布置形式。如圖5和圖6所示。旋 回硐室401設計空間為18mX70mX40m， +30111維修空間，圓錐硐室402，設計空間，中碎為 15mX 50mX 15m， +30m維修空間，細碎為15mX 50mX 15m， +30m維修空間，篩分硐室403，設計 空間為7. 5mX 18mX 15m， +10m維修空間，粉礦硐室404，設計空間為7. 5mX 10mX 15m， +10m 維修空間，球磨硐室405，球磨一段設計空間為36mX 15mX 15m， +30m維修空間，球磨二段設 計空間為36mX15mX15m， +30m維修空間，選別硐室406，設計空間為30mX15mX15m， +30m 維修空間，產品輸送硐室407，設計空間為500m2。地下充填站20由2個臥式砂倉1個水泥 倉和1個攪拌硐室組成。在主提升井1的左、右兩側均設有1條盲豎井12。所述的連接主 運輸水平巷道17間的相鄰穿脈巷道16之間間隔為12. 5m。
權利要求
一種深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統，包括主提升井、盲豎井、主溜井、主運輸水平巷道、貫通主運輸水平巷道間的穿脈巷道、井底車場、風井，地下選礦廠、設置在地表面上的提升控制裝置和設置在地表面上的精礦儲倉，所述的主提升井設置在垂直礦體走向，並在圈定的地表移動地帶20m之外位置；所述主運輸水平巷道通過石門和井底車場與盲豎井和主溜井連通，主運輸水平巷道兩端開設有風井；所述盲豎井上方與盲豎井卷揚硐室連通，其特徵在於只設置一條主提升井，在主提升井相鄰的左右兩側均勻設有至少1條盲豎井，主提升井和每條盲豎井相鄰位置都設有一條主溜井，主運輸水平巷道設置在礦體頂部的下盤側，以主提升井為中心，並與主運輸水平巷道反方向一側，半徑為20-300m的半圓周範圍內，主運輸水平巷道以上或以下20-40m處設置地下選礦廠、地下水倉和地下充填站，地下選礦廠和主提升井間設有卸礦通道和精礦運輸管道。
2. 按照權利要求1所述的深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統，其特徵在於所述的 地下選礦廠包括旋迴硐室、圓錐硐室、篩分硐室、粉礦硐室、球磨硐室、選別硐室和產品運輸 硐室，各硐室採取平面布置形式或梯形布置形式。
3. 按照權利要求1所述的深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統，其特徵在於所述的 地下充填站由砂倉硐室、水泥倉硐室和攪拌硐室組成，地下充填站通過管道與地下選礦廠 和填充採空區連通。
全文摘要
本發明涉及深埋鐵礦產資源地下採、選一體化系統，要點是只設置一條主提升井，相鄰主提升井位置設置有地下選礦廠、地下填充站和地下水倉；在主提升井左右側均勻開設至少一條盲豎井，主提升井和盲豎井相鄰位置均設有一條主溜井；在礦體頂部的下盤側設置主運輸水平巷道，巷道兩端開設有風井；地下選礦廠包括旋迴硐室、圓錐硐室、篩分硐室、粉礦硐室、球磨硐室、選別硐室和產品輸送硐室；本發明最大特點是選礦廠、地下填充站和地下水倉建在地下，實現了開採深埋礦產資源短距離提升，選後的尾礦和廢石直接在井下利用，總體上可降低採礦成本10-30％，實現地表不破壞，減少環境汙染和保護生態環境。
文檔編號E21D13/00GK101775985SQ20101010842
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者佟彥軍, 孫豁然, 安龍, 徐帥, 曲勝利, 李少輝, 柳小波, 毛鳳海, 王立君, 穆太升, 苑佔永, 邵安林, 鄭貴平 申請人:東北大學