一種井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)。由三部分組成，一是廢石破碎部分：由三段溜井及破碎硐室組成，即上部的廢石溜井、中部的粗碎石井、下部的細碎石井，廢石溜井上面布置卸載硐室，廢石溜井下端布置粗碎硐室，粗碎硐室與粗碎石井相連，粗碎石井下端布置細碎硐室，細碎硐室與細碎石井相連；二是混凝土攪拌部分：細碎石井的下端為混凝土攪拌硐室，混凝土攪拌硐室內置振動給料機和攪拌機；三是混凝土泵送部分：置于攪拌機出料斗下部的混凝土拖泵，經由管道將混凝土泵送到采空區(qū)充填。解決了現(xiàn)有廢石膠結充填運輸不連續(xù)、效率低、石料與水泥等膠結料混合不均勻及充填接頂效果差等技術難題。
【專利說明】一種井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及金屬礦床地下開采【技術領域】，是一種適用于分層充填采礦或空場開采嗣后充填采礦的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]采礦方法是金屬礦床地下開采的技術核心，主要包括空場采礦法、崩落采礦法和充填采礦法三大類。其中充填采礦法可將選礦排放的尾礦、采掘過程中排出的廢石等回填采空區(qū)，使得這種采礦方法不僅具有礦石回收率高、回采作業(yè)安全等優(yōu)點，還解決了工業(yè)廢料地表排放的難題，保護了地表環(huán)境。因此，充填采礦法是一種綠色、環(huán)?？沙掷m(xù)的采礦方法，具有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]根據(jù)回采工藝不同，采空區(qū)充填分為邊采邊充和采后一次充填兩種方式。前者不僅將充填體用作控制采場地壓，同時還用作工作平臺；后者的充填體僅用于控制采場地壓，具有充填體積大、周期長的特點。利用充填體作為人工礦柱支撐采空區(qū)頂板，維護回采作業(yè)的安全，最大限度地回收礦石資源，是充填采礦法最重要的特點。為保障生產作業(yè)的安全，充填體必須具有足夠的強度。
[0004]目前金屬礦床地下開采所用的充填材料主要有尾砂和廢石兩種。尾砂充填技術發(fā)明于上世紀70年代，當時只是采用水砂充填，而且是用分級尾砂，并沒有在尾砂中加入水泥等膠結材料。后來為了提高充填體強度，向尾砂充填料中添加水泥或具有膠結性能的水泥代用材料。眾所周知，尾砂粒度很小與水泥屬同一數(shù)量級，為提高充填體強度需要加入的水泥量很大，這就大幅度提高了充填成本，限制了它的使用范圍。此外，由于尾砂充填料漿制備站建在地表，與井下待充空區(qū)距離較遠，料漿的輸送濃度(重量濃度)一般都在75%以下，這就使得料漿中的水量大大超過了水泥水化作用所需的水量，嚴重影響充填體的強度；同時，由于充填料漿的含水量過大，進入空區(qū)后水泥會與尾砂發(fā)生分層離析，使得水泥分布嚴重不均，也嚴重影響了尾砂膠結充填體的強度。因此，近幾十年來如何降低尾砂充填料漿的含水量，成了尾砂充填技術研究的主攻方向，同時全尾砂充填技術也是這些年研究的方向之一。近年來，全尾砂泵送膏體膠結充填技術、高速活化攪拌高濃度全尾砂膠結充填技術等的研究都取得了突破性進展?，F(xiàn)在可做到進入空區(qū)的料漿不需脫水，避免了水泥與尾砂分層離析對充填體強度的影響。但如何降低水泥或水泥代用材料用量以降低充填成本，并仍保持充填體有足夠的強度，一直是未能解決的技術難題。
[0005]利用廢石充填采空區(qū)在上世紀50年代就開始了。當時的水平分層廢石充填采礦法，將廢石充填體用作工作平臺邊采邊充填，直到最上部分層采完才將整個空區(qū)充滿。后來，為了提高廢石充填體的強度，以便相臨礦體的開采，又在廢石充填料中添加了水泥漿(或水泥砂漿)，發(fā)明了廢石膠結充填技術。目前，這種充填技術在國內外已得到廣泛應用，主要用于空場開采后一次充填采空區(qū)。廢石膠結充填最大的優(yōu)點是水泥用量節(jié)省、充填體強度高，充填料含水量少，干凝后收縮變形量小，特別適用于礦柱開采后充填。形成的高強度充填體可作為人工礦柱，為下一步礦房開采提供較好的安全保障。但是這種充填方案，目前還存在三個技術難題有待解決，一是如何提高廢石膠結充填料在井下的運輸效率，實現(xiàn)高效率、連續(xù)輸送；二是如何實現(xiàn)廢石與水泥漿(水泥砂漿)的均勻混合；三是如何使廢石膠結充填料與采空區(qū)接頂。對于這三個技術難題，目前國內外所采用的兩種充填方案都不可靠，不能令人滿意。一是采用皮帶輸送廢石。從廢石溜井出來的廢石由皮帶輸送到待充空區(qū)入口，在此加入水泥漿，由折返式溜槽將廢石與水泥漿混合后充入空區(qū)；二是用汽車運輸廢石。從異地運來的廢石經過一個專門的水泥漿裝載站，將水泥漿撒在車斗的廢石堆上運到待充空區(qū)入口，卸入折返式溜槽將廢石與水泥漿混合后充入空區(qū)。很顯然，汽車運輸廢石不連續(xù)效率低，皮帶運輸靈活性差；用折返式溜槽混合廢石與水泥漿可靠性差，可能出現(xiàn)少數(shù)廢石無法與水泥漿混合，造成充填體強度不均勻的情況；關于充填體接頂問題，目前主要是控制空區(qū)頂板的形狀利用重力接頂。此外，上述兩種充填方式，還存在廢石粒級級配不適當影響充填體強度的問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是提供一種井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)，發(fā)揮廢石膠結充填體強度高、穩(wěn)定性好的特點，解決傳統(tǒng)廢石膠結充填料輸送不連續(xù)、效率低，廢石與水泥漿(水泥砂漿)攪拌混合不均勻，充填接頂效果差等技術難題。
[0007]本實用新型的技術方案為:
[0008]井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)由三部分組成，一是廢石破碎部分:由三段溜井及破碎硐室組成，即上部的廢石溜井、中部的粗碎石井、下部的細碎石井，廢石溜井上面布置卸載硐室，廢石溜井下端布置粗碎硐室，粗碎硐室與粗碎石井相連，粗碎石井下端布置細碎硐室，細碎硐室與細碎石井相連；二是混凝土攪拌部分:細碎石井的下端為混凝土攪拌硐室，混凝土攪拌硐室內置振動給料機和攪拌機；三是混凝土泵送部分:置于攪拌機出料斗下部的混凝土拖泵，經由管道將混凝土泵送到采空區(qū)充填。
[0009]所述的粗破硐室置有振動給料機I和鄂式破碎機。
[0010]所述的細破硐室置有振動給料機II和錘式破碎機。
[0011 ] 所述的鄂式破碎機和錘式破碎機下部都設有溜槽。
[0012]所述的卸載硐室與中部粗破石井連接處設置格篩。
[0013]所述的振動給料機II前端安裝有篦條。
[0014]廢石混凝土制備及泵送充填的工藝流程，首先是廢石混凝土骨料制備。從異地運來的廢石由卸載硐室經過格篩(篩上大塊廢石破碎后再卸入)卸入井內，該井的主要作用是廢石儲存；廢石溜井底部安裝有振動給料機和鄂式破碎機，振動給料機將廢石井內的廢石送入鄂式破碎機進行第一段破碎，初碎后的碎石由溜槽溜到粗碎石井儲存；粗碎石井的底部也安裝有振動給料機，該給料機的前端安裝有篦條，安裝的破碎機與上部不同，這里是錘式破碎機(反擊式破碎機)，振動給料機送來的粗碎石，進入錘式破碎機(反擊式破碎機)前，先經過篦條漏掉部分細顆粒，直接進入細碎石井，留下的較粗的顆粒進行第二段破碎，細碎后由溜槽溜到細碎石井儲存。其次，是廢石混凝土的制備。廢石混凝土由水泥漿與細碎石攪拌制成，在準備好細碎骨料后還要準備水泥漿。水泥漿由地表散裝水泥倉下面的攪拌站制成，用混凝土攪拌運輸車運到井下廢石混凝土攪拌硐室，將攪拌好的水泥漿按配比加入到攪拌機上的水泥漿斗內，由細碎石井底部的振動給料機，按配比將細碎石送到攪拌機上的細碎石斗內，先放水泥漿再放細碎石到攪拌機內攪制成廢石混凝土。最后，是泵送混凝土充填。攪拌好的廢石混凝土由攪拌機下部的出料斗放入混凝土拖泵入口處，再由混凝土泵經由管道泵送到采空區(qū)進行充填。
[0015]本實用新型的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)利用高強度充填體作為人工礦柱是提高礦床開采回收率，保障回采作業(yè)安全的重要技術措施。解決了現(xiàn)有尾砂膠結充填體強度低、成本高的技術難題；同樣解決了現(xiàn)有廢石膠結充填運輸不連續(xù)、效率低、石料與水泥等膠結料混合不均勻及充填接頂效果差等技術難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖中，I一卸載砸室，2—格篩,3—廢石溜井,4一振動給料機I，5—粗碎砸室,6 —鄂式破碎機，7 —溜槽，8 —粗碎石井，9一細碎硐室，10 —振動給料機II，11 一錘式破碎機(反擊式破碎機)，12 —溜槽，13—細碎石井，14 一振動給料機III，15—攪拌機，16—混凝土拖泵，17—混凝土攪拌硐室。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)由三部分組成，一是廢石破碎部分:由三段溜井及破碎硐室組成，即上部的廢石溜井3、中部的粗碎石井8、下部的細碎石井13，廢石溜井上面布置卸載硐室I，廢石溜井下端布置粗碎硐室5，粗碎硐室5與粗碎石井8相連，粗碎石井下端布置細碎硐室9，細碎硐室與細碎石井13相連，通過上述工程及相應的破碎設備，將井下掘進廢石破碎到適合制作混凝土的骨料；二是混凝土攪拌制備部分:細碎石井的下端為混凝土攪拌硐室17，混凝土攪拌硐室內置振動給料機III14和攪拌機15，振動給料機III 14將碎石骨料按配比加入，由混凝土攪拌運輸車將運到的水泥漿也按配比加入攪拌機15內，攪拌混合制成混凝土 ；三是混凝土泵送部分:攪拌好的混凝土通過置于攪拌機15出料斗下部的混凝土拖泵16，經由管道將混凝土泵送到采空區(qū)充填。
[0019]所述的卸載硐室I與廢石溜井3連接處設置格篩2。
[0020]所述的粗碎硐室置有振動給料機I 4和鄂式破碎機6。
[0021 ] 所述的細碎硐室置有振動給料機II 10和錘式破碎機11。
[0022]所述的振動給料機II 10前端安裝有篦條。
[0023]所述的鄂式破碎機6和錘式破碎機11下部都(分別)設有溜槽7和12。
[0024]廢石混凝土的制備及充填方法:廢石混凝土由水泥漿與細碎石攪拌制成，用混凝土攪拌運輸車將水泥漿運到井下廢石混凝土攪拌硐室，先將攪拌好的水泥漿按配比加入到攪拌機上的水泥漿斗內，再由細碎石井底部的振動給料機，按配比將細碎石送到攪拌機上的細碎石斗內，先放水泥漿再放細碎石到攪拌機內攪拌形成廢石混凝土 ；攪拌好的廢石混凝土由攪拌機下部的出料斗放入混凝土拖泵入口處，再由混凝土泵經由管道泵送到采空區(qū)進行充填。
[0025]實例:在玉溪礦業(yè)公司大紅山銅礦井下實施情況。該系統(tǒng)布置的具體位置在礦區(qū)井下385中段B24線附近，上部卸載硐室底板高程504.0m，廢石溜井直徑4.5m深22.0m ;鄂式破碎機安裝硐室底板高程480.0m，粗碎石井直徑4.0m深11.0m ;反擊破碎機安裝硐室底板高程467m，細碎石井直徑4.0m深9.5m ;攪拌機硐室底板高程455.0m,混凝土泵安裝硐室底板高程450m，系統(tǒng)總高度54m。
[0026]廢石溜井上部格篩通過最大塊度400mm,480m水平安裝的鄂式破碎機型號為
PE-500 X 750，振動給料機型號為GZD-300X90 ;467m水平安裝的反擊破碎機型號為
PF-1010，振動給料機型號為GZD-300X90 ;455m水平安裝的混凝土攪拌機型號為JS1000，振動給料機型號為ZSW-380X96，水泥漿攪拌運輸車型號為BJ5143GJB-1 ;450m水平安裝的
混凝土拖泵型號為HBT60C-1816 ΠΙ。
[0027]井下現(xiàn)場試驗表明，本系統(tǒng)碎石的制備能力大于60t/h ;在細碎石料備足的情況下，系統(tǒng)混凝土攪拌及泵送充填的能力大于50m3/h ;廢石混凝土 28天的強度可達ClO (每立方碎石加入水泥269kg、水150kg,碎石最大粒徑小于50mm,粒徑小于5mm的細顆粒大于37%)。
【權利要求】
1.一種井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)，其特征在于由三部分組成，一是廢石破碎部分:由三段溜井及破碎硐室組成，即上部的廢石溜井、中部的粗碎石井、下部的細碎石井，廢石溜井上面布置卸載硐室，廢石溜井下端布置粗碎硐室，粗碎硐室與粗碎石井相連，粗碎石井下端布置細碎硐室，細碎硐室與細碎石井相連；二是混凝土攪拌部分:細碎石井的下端為混凝土攪拌硐室，混凝土攪拌硐室內置振動給料機和攪拌機；三是混凝土泵送部分:置于攪拌機出料斗下部的混凝土拖泵，經由管道將混凝土泵送到采空區(qū)充填。
2.根據(jù)權利要求1所述的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)，其特征在于所述的粗破硐室置有振動給料機和鄂式破碎機。
3.根據(jù)權利要求1所述的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)，其特征在于所述的細破硐室置有振動給料機和錘式破碎機。
4.根據(jù)權利要求1所述的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)，其特征在于所述的鄂式破碎機和錘式破碎機下部都設有溜槽。
5.根據(jù)權利要求1所述的井下廢石混凝土制備及泵送充填系統(tǒng)，其特征在于所述的卸載硐室與粗破石井連接處設置格篩。
【文檔編號】E21F15/06GK203614129SQ201320662094
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權日:2013年10月25日
【發(fā)明者】余健, 吳東旭, 孫宏生, 艾春龍, 呂振江, 汪德文, 顧迎春 申請人:玉溪礦業(yè)有限公司, 中南大學