[发明专利]一种地下全尾砂-废石膏体充填系统及充填方法

说明书

本发明属于金属矿全尾砂膏体充填领域，具体涉及一种地下全尾砂‑废石膏体充填系统及充填方法，适用于地下建设全尾砂膏体充填站，以及井下掘进废石不出坑的充填采矿法矿山应用。所述地下全尾砂‑废石膏体充填系统利用现有井下硐室或巷道工程，并可实现井下掘进废石不再需要提升至地表进行堆存或处理，同时将选矿全尾砂制备成膏体充填采空区，降低了尾砂在地表尾矿库的堆存量，大幅节约了投资和运营成本，提高了采矿作业安全条件。

技术领域

本发明属于金属矿全尾砂膏体充填领域，具体涉及一种地下全尾砂-废石膏体充填系统及使用方法，适用于地下建设全尾砂膏体充填站，以及井下掘进废石不出坑的充填采矿法矿山应用。

背景技术

全尾砂-废石膏体充填法是将选厂产出的低浓度全尾砂浆进行充分脱水浓密后，与水泥等胶凝材料，以及破碎筛分后的矿山掘进废石进行混合搅拌，制备成具有不分层、不离析、不脱水特征的膏体物料，通过自流或泵压输送至井下采空区。膏体充填一方面解决了地表尾砂、废石堆存的环境污染问题，提高尾矿库库容利用率，甚至减少尾矿库建设；另一方面充填体具有一定强度，可支撑井下围岩，控制地表塌陷，提高回采率和作业安全性。

在膏体充填方法中，膏体物料混合均匀，水泥与尾砂颗粒充分接触，仅通过添加极少量的水泥等胶凝材料形成较高的充填体强度。此外，膏体充填浓度高，充填体凝结速度快，以及采场不需要脱水，可有效固结重金属离子和选厂药剂残留，有效防止地下水的二次污染，具有巨大的技术、经济和环保优势。尤其是在矿岩遇水泥化的矿山、水资源急剧缺乏的地区，膏体充填具有更加明显的环境、社会优势。

目前国内外大多采用在地面建立充填站，将井下掘进产出的废石提升运输至地表，破碎筛分后再制备成合格的充填料浆通过钻孔管道输送到井下充填工作面。这种方式适合于地表建设条件和开采技术条件较好的矿山，但也存在设施基础建设的投资成本高、废石从井下提升至地表再回填至井下造成的运营成本浪费的问题。此外，当地下开采或者充填水平较深时，将面临因充填倍线过小，导致充填料输送困难，充填钻孔磨损严重。特别是在严寒地区，膏体充填系统尾矿浓密系统无法正常运行，造成膏体浓密机底流浓度低，造成充填体强度低，甚至影响正常生产。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种地下全尾砂-废石膏体充填系统及使用方法。能够克服地表工业场地条件限制的问题，可以利用井下已有巷道和硐室工程，并解决充填钻孔压头过剰导致充填钻孔磨损严重的技术难题，实现安全、经济、高效、绿色的全尾砂膏体充填。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种地下全尾砂-废石膏体充填系统，所述充填系统在地下硐室或地下巷道内建设和运行；所述充填系统包括设置于地下的膏体浓密机、水泥仓、卧式砂仓、溢流水仓、搅拌机和充填输送泵；还包括设置于地表用于临时存储水泥的水泥转运仓和产出低浓度全尾砂浆的选厂；

选厂产出的低浓度全尾砂浆经设于地表的尾砂输送钻孔输送至所述膏体浓密机进行尾矿脱水，制备获得高浓度全尾砂料浆；所述卧式砂仓和所述溢流水仓均与所述膏体浓密机连接，所述卧式砂仓用于事故处理料浆，所述溢流水仓用于存储所述膏体浓密机澄清的溢流水；所述水泥转运仓内的水泥经由设于地表的水泥输送钻孔输送至地下的所述水泥仓；

井下掘进废石被集中运输至破碎筛分硐室进行处理，获得粒径合格的废石粗骨料；

高浓度全尾砂料浆、水泥和废石粗骨料被输送至所述搅拌机，所述搅拌机对高浓度全尾砂料浆、水泥和废石粗骨料进行搅拌，获得膏体充填料浆；所述膏体充填料浆通过自流或通过所述充填输送泵向井下采空区进行充填。

进一步地，所述硐室为原有空闲硐室或新开挖硐室；所述硐室包括膏体浓密机硐室、膏体搅拌机硐室、水泥仓硐室、充填输送泵硐室、砂仓硐室、溢流水仓硐室和所述破碎筛分硐室；在各硐室直接预留设备安装和检修空间和步道。