焦家金矿采矿设计.doc

1、设计的主要内容是焦家金矿矿床，矿石与围岩的地质条件和技术开采条件进行设计，将按照以下内容开展：矿山概况、矿区地质、矿山工作制度和生产能力、矿床开拓、采矿方法、通风、地下运输和矿井提升、辅助设计、能源消耗及节能措施、矿床开拓方案与采矿方法的选择将通过几个方案的优选确定，井巷掘进与矿井通风将满足矿山安全生产的要求，有利于提高矿山的经济效益，主要讨论矿床的采矿方法及充填技术。关键词：胶结充填；采矿方法；地压管理；充填技术目 录摘 要I目 录I1. 总 论12.矿区地质特征52.1 地层52.2 构造72.3 矿体及蚀变带特征72.4 水文地质特征92.4.1地表水系92.4.2岩层水文地质特征93.

2、开拓系统123.1 岩石的物理力学性质133.1.1岩石的强度性质133.1.2岩石的变形性质133.1.3普氏岩石坚固性分级133.1.4岩石爆破性分级143.2 主要开拓巷道143.3 凿岩爆破落矿164.通风系统205.运输系统216.排水系统226.1 水源热泵技术简介237.充填系统248.选矿工艺259.供电系统2610.采矿方法2710.1 采矿方法应满足下列要求2710.2 上向水平分层充填采矿法2810.2.1上向水平充填采矿法特点2810.3 上向进路充填采矿法2910.3.1上向进路充填采矿法特点2910.4 下向进路充填采矿法3110.4.1下向式开采的优点3110.5

3、 充填采矿法的优缺点及改进3210.5.1充填采矿法的优点3210.5.2充填采矿法的缺点3210.5.3改进途径3211.充填技术3311.1 充填材料与配比3311.1.1充填材料3311.1.2充填配比3311.2 充填制备工艺3311.3 管道输送系统34参考文献351. 总 论焦家金矿属中温热液蚀变花岗岩型金矿床，矿体赋存条件复杂，矿岩破碎，节理裂隙发育，品位变化不均，地表不允许陷落，故选择采用充填采矿法，充填采空区的目的，主要是利用所形成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造安全和方便的条件。细砂胶结充填于70年代开始在焦家金矿、招远金矿和凡口铅锌矿等矿山

4、获得应用，目前，高水固化胶结充填工艺的矿山主要有焦家金矿等，充填采矿法及矿山固废交接材料充填方式已成为新建和改建地下矿山的首选技术方案之一，并且从有色金属矿山的废石、尾砂与赤泥，拓展到化工矿、煤矿等多类矿山的废弃物的利用。固废胶结在矿山广泛应用的过程中，其理论与工艺技术得到了进一步发展，日趋完善和成熟，逐步形成了自成系统的理论与技术体系。特别是结构流全尾砂自流交接充填理论与技术，在近五年中得到了快速发展，使全尾砂充填方式在经历了十多年的实验与研究阶段后，全面进入了工业应用阶段成规模应用， 矿山废料胶结充填可以提高资源回采率，有效保护地表不塌陷和保护远景资源，消除或大量减少矿山固体废料的排放，保

5、持矿区生态体系完整，从根本上最大限度地消除矿产资源开采所带来的负面影响，并且能使矿山效益最大化。设计之前，将充分掌握焦家金矿的地质资料，确定矿体边界，计算出矿体的各级储量，为全面设计做好准备，将根据设计的年产量，确定开拓方案，开拓方案将通过方案初选，方案的初步分析比较和方案的技术经济比较来确定最终开拓方案，采矿方法选择将充分考虑焦家金矿的地质特点和矿体赋存情况，选择合适的采矿方法，与开拓方案的选择过程相同，充填技术。设计的主要内容是焦家金矿矿床，矿石与围岩的地质条件和技术开采条件进行设计，将按照以下内容开展：矿山概况、矿区地质、矿山工作制度和生产能力、矿床开拓、采矿方法、通风、地下运输和矿井提

6、升、辅助设计、能源消耗及节能措施、矿床开拓方案与采矿方法的选择将通过几个方案的优选确定，井巷掘进与矿井通风将满足矿山安全生产的要求，有利于提高矿山的经济效益，主要讨论矿床的采矿方法及充填技术。焦家金矿位于山东省莱州市境内，焦家村西北侧。临烟潍公路2km，焦家金矿区域地理坐标为：东经120064612010，北纬37233726。焦家主矿区范围面积25km2，望儿山矿区范围面积24 km2。两矿区内有烟潍公路通过，向南经莱州市至潍坊火车站126km，向北经龙口港至烟台市145km，水陆交通方便。矿区地貌属山地丘陵区，东高西低，西邻莱州湾，地势平缓，属滨海平原。矿区东部是以剥蚀作用为主的丘陵区，标

7、高一般为4060m，东部望儿山海拔177.39m。地形坡度大，坡降一般为69，沟谷发育，基岩裸露；西部为山前冲洪积平原，地面标高2235m，地势平缓，向西北倾斜，坡降约6。焦家金矿床正位于丘陵和平原的结合部位，望儿山金矿床位于望儿山西坡。两矿床离渤海的最近距离约6km。矿区范围大、中型金矿密布，有新城、河东、河西、望儿山、金城、三山岛等矿山。发达的采金业已成为本地区的支柱产业。农业生产以种植业为主， 主要农作物有小麦、玉米、花生等。乡镇企业发达，近海捕捞及海产品养殖方兴未艾。区内气候温和，年平均气温12.4C，属大陆季风性气候，平均雨量600700mm，区内无大水系，雨季呈径流，旱季常干涸。年

8、平均降水量595.77mm，降水多集中于79月份，降水量占年降水量的60%以上，年平均相对湿度63.87%，最大冻土深度0.68m。焦家矿区位于龙莱断裂的新城至马塘地段，以主断面为界，东侧为花岗岩，西侧为胶东群变质岩系。望儿山矿区位于新城至曲城之间，焦家和河东望儿山两大断裂带在该区通过。出露地层为第四系全新统和胶东群蓬夼组。焦家金矿是一个采、选联合企业，始建于1975年，设计规模500t/d。2006年对望儿山金矿和金仓公司寺庄金矿进行整合，当时拥有焦家选矿厂和望儿山分矿选厂，采选能力为4180t/d，整合后规划了6000t/d采选扩建改造工程，2010年12月21日6000t/d选矿厂一系列

9、投入运行，并实现了望儿山选矿厂停止运行和焦家新老选矿厂的整合，采选生产能力达5700t/d，氰化厂也相应的进行了扩产改造，目前处理精矿能力为220t/d。焦家矿区是一个采、选联合企业，始建于1975年，设计规模500t/d，经几次扩建，2006年采选生产能力达1570t/d，氰化厂引进世界领先水平的瑞典波立登公司金银精炼技术，目前处理精矿能力为220t/d。2.矿区地质特征焦家矿区位于龙莱断裂的新城至马塘地段，以主断面为界，东侧为花岗岩，西侧为胶东群变质岩系。望儿山矿区位于新城至曲城之间，焦家和河东望儿山两大断裂带在该区通过。出露地层为第四系全新统和胶东群蓬夼组。2.1 地层1）焦家矿区地层焦

10、家矿区地层除第四系（Q）外即为胶东群变质岩（Arj）。（1）新生界第四系(Q)矿区第四系分布广泛，除东部丘陵区有部分基岩出露外，其余均为第四系松散沉积物。总厚度230m，一般38m。东部丘陵区以残坡积为主，西部沿海平原区为冲积层、洪积层和海积层。（2）太古界胶东群（Arj）主要分布在焦家主断裂上盘约-400m标高以上，且多被第四系覆盖。与黑云花岗岩呈断层接触或侵入接触关系。地层产状与玲珑黑云母花岗岩片麻理一致，走向NE30，倾向NW，缓倾斜，局部较陡。岩性以混合岩化斜长角闪岩为主，夹有黑云母斜长片麻岩、黑云变粒岩、黑云角闪斜长片麻岩以及黑云片岩等。 混合岩化斜长角闪岩灰绿-暗灰绿，（鳞片）粒状

11、变晶结构成不等粒花岗边晶结构（0.053mm)。条纹条带状、块状或片麻状构造。矿物成分：普通角闪石（6570%）、普通辉石（5%）、斜长石（20%）、绿帘石（5%）、石英（5%）以及副矿物榍石等。 黑云斜长片麻层呈透镜状夹于混合岩化斜长角闪层中。浅黄色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。矿物成分：斜长石（4550%）、石英（250%）、黑云母（20%）及少量磷辉石、榍石、磁铁矿等。 黑云变粒层一般呈220m厚的透镜状夹于混合层化斜长角闪层中。灰白-暗灰色，鳞片粒状变晶结构，块状构造或微片状、条带状构造。矿物成分：斜长石（3050%）、黑云母（2530%）、石英（1015%）、普通角闪石（5%）及少

12、量磷辉石、榍石等。 黑云角闪斜长片麻岩 浅灰-灰绿色，显微片麻状花岗变晶结构（0.10.4mm），片麻状构造。矿物成分：斜长石（65%）、石英（25%）、角闪石（510%）和少量磷辉石、榍石、锆石等。 黑云片岩浅灰色，纤状鳞片变晶结构，片状构造，主要由黑云母（4085%）、角闪石（540%）、石英（10%）及少量金属矿物组成。片理发育，揉皱状弯曲石英弯曲石英压扁拉长定向排列明显。2.2 构造焦家矿区构造以断裂为主，按走向方位分为北北东北东向及北西向断裂两组。（1）北北东北东向断裂此组断裂包括焦家主干断裂和望儿山分支断裂以及两断裂之间的更次级的侯家断裂、鲍李断裂。 焦家主干断裂龙莱断裂朱宋至朱桥

13、地段为焦家断裂。焦家断裂纵贯全区，在矿区内长1900m，宽100200m，延深925m。平面形态略呈纺锤形，走向1030，倾向北西，倾角较缓，一般3545，局部较陡，近6070。2.3 矿体及蚀变带特征焦家金矿床位于焦家主干断裂的54152线之间的破碎蚀变岩带内，赋存标高在+30-450m控制长1600m。整个破碎蚀变岩带框定了金矿化的空间，蚀变岩带位于玲珑超单元二长花岗岩与新太古代胶东群郭格庄变质岩的接触带上，其蚀变矿化特征见表2-1。焦家断裂在区内长千余米，主裂面上盘为黄铁绢英岩化斜长角闪岩带，主裂面下盘依次为黄铁绢英岩质碎裂岩带、黄铁绢英岩化花岗岩带和钾化花岗岩带。蚀变岩带平均走向30，

14、倾向NW，倾角2550，一般厚70250m，最大厚度370m，平均厚度148m。目前工程控制最大延深925m。表2-1 焦家矿区围岩蚀变矿化特征表特距 征 主裂 面距离 断裂构造岩围岩蚀变矿化特征蚀变作用蚀变岩厚度/m矿化类型金品位近远糜棱岩钾长石化硅化黄铁绢英岩化黄铁绢英岩质碎裂岩230浸染状较稳定不稳定碎粒岩黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩134细脉浸染状碎斑岩黄铁绢英岩化花岗岩30100碎裂岩钾长石化、硅化花岗岩100200细脉、网脉状2.4 水文地质特征2.4.1地表水系本区地表水系不发育，最大河流是朱桥河，其次是马塘河。朱桥河从两矿区西部通过，距矿床3.8km。发源于东南部的山区，全长24k

15、m，汇水面积180km2，流向北西，注入渤海。近几年常年干涸。矿床地面标高高出河床15m左右，河水对矿床没有影响。马塘河是流经两矿区南侧的间歇性小河，朱桥河的支流。发源于灵山西坡，全长11.5km，汇水面积约33km2。流向由东向西，在大官庄、后阳村之间汇入朱桥河。近几年常年干涸。2.4.2岩层水文地质特征（1）含水层焦家矿区主要有3个含水层，即第四系孔隙潜水含水层、基岩风化带裂隙潜水含水层和基岩裂隙承压含水层。其中，第四系孔隙潜水含水层分为冲积孔隙含水层和洪积孔隙含水层，厚度14m，含孔隙潜水，现已被疏干；基岩风化带裂隙潜水含水层的风化带发育深度在1050m，地下水埋深8.511.4m，平均

16、标高-5.57-25.57m，涌水量为0.10.6L/sm；基岩裂隙承压含水层以焦家主断裂面为界分上、下两个含水带。上层含水带岩性为胶东岩群变质岩系，涌水量为0.31L/sm，含水微弱，视为弱含水层；下层含水带岩性为黑云母花岗岩、绢英岩化碎裂状花岗岩，涌水量0.52L/sm，含水微弱中等，为弱含水层中等富水层。（2）隔水层焦家矿区大致有两个隔水层，其一为矿体顶板黄铁绢英岩，厚115m，致密坚硬，裂隙不发育；其二为分布在主裂面中心部位的黑灰灰白色的断层泥，层位稳定，厚约520cm，透水性很差，亦为良好的隔水层。（3）地下水的补给、径流和排泄矿区地下水的补给来源，主要为大气降水。在丘陵地区，坡降大

17、，冲沟发育，降水大部分随地表径流流走，少部分渗入地下，地下水补给条件差；在平原地区，地下水除直接接受大气降水下渗补给外，还接受基岩丘陵区地下径流的补给，补给条件相对较好。地下水总的流向是由东南向西北，即丘陵区向渤海径流。地下水径流、矿坑排水及农田灌溉是地下水的主要排泄途径。3.开拓系统矿区采用下盘混合竖井、辅助斜坡道、管缆斜井与两翼风井的联合开拓方式。混合竖井净直径5.5m，井口标高+40.0m，井底标高340m，井筒全深380m,最低服务中段270m。井筒内配有3.7m3单箕斗带平衡锤和33001450mm单层单罐带平衡锤提升方式，两台提升机型号均为JKM2.254，设计矿岩提升能力1920

18、t/d。该井担负所有的矿石、废石及人员、材料的提升。管缆斜井断面规格32.1m2，从地表到-270m中段，内设充填管、供风管、供水管，担负部分材料的下放任务，并作为主要进风井和安全出口。2008年作为6000t/d采选扩建工程的项目之一，对其进行了改造，作为矿毛提升井，提升能力为800t/d，主要服务-150m、-230m、-270m中段，2009年对其进行了二次规划，延伸至-330m中段，目前正在施工。辅助斜坡道从地表通向-270m中段，断面规格3.02.8m2，是无轨设备上下的通道，也是主要进风井和安全出口。6000t/d采选扩建工程设计延伸至-630m中段，目前以延伸至-330m水平，-

19、270m以下规格4.23.3m2采用卡车运输。与6000t/d采选扩建工程中的-270m盲斜井，设计净直径4.0m，井井筒全深388.7m,最低服务中段-630m。目前正在掘砌。3.1 岩石的物理力学性质3.1.1岩石的强度性质抗压强度抗剪强度抗拉强度抗拉强度最小，抗压强度最大都是静载条件下测出的，凿岩爆破都是动载，所以只能做参考3.1.2岩石的变形性质主要是弹性变形：金属矿山的岩石主要表现为弹性塑性岩石最好可以不用凿岩爆破方式破碎莫氏硬度比较硬度，无数值关系3.1.3普氏岩石坚固性分级M.M普罗托基雅可诺夫提出，基本观点：岩石的坚固性在各方面的表现是一致的。难凿岩的岩石，也难爆破，运输磨损也

20、大。将岩石的坚固性分为10级，I最坚固，X级最不坚固。将岩石在各类采掘作业中的坚固性表现换算成数值，综合起来用普氏系数f 表示，最大的f 是20，f值愈大，岩石愈坚固。 当时的f值是和当时的生产条件相对应的。现在的生产条件已经和当时不同了，不能再用当时的方法来确定。现在的f值是用岩石的抗压强度值（MPa）除以10，这样就出现了超过20的f值。与普氏当时的含义不完全相同。3.1.4岩石爆破性分级东北大学钮强教授领导完成标准试验条件下，以爆破漏斗体积、大块率、小块率、平均合格率和岩石波阻抗为依据，算出岩石的爆破性指数岩石爆破性指数F。公式不用记，知道含义就行。F38为I级，极易爆；F=38以上53

21、为II级，易爆；F=53以上68为III级，中等；F=68以上81为IV级；难爆；F=81以上为V级，极难爆。3.2 主要开拓巷道主要开拓巷道是井下与地表连续运输的枢纽，是通风、排水、压气及其它动力设施由地面导入地下的通路。井口附近也是其它各种生产和辅助设施的布置场地。因此主要开拓巷道位置是否合理，对矿山的基建施工和未来生产具有深远的影响。 主要开拓巷道的类型,主要是根据矿山地形、地质条件和矿体赋存条件来选定的。在国内金属矿山中，埋藏在地平面以上的脉状矿床或矿床上部，多用平硐开拓。当地面为丘陵地区或地势较为平缓，埋藏在地面以下的矿床，多选用竖井开拓。斜井开拓，也有一定的发展前途。当前国内外矿山

22、，采用单一斜坡道作为主要开拓巷道的，为数甚少；多以斜坡道作为辅助开拓巷道，配合其它主要开拓巷道进行开拓。选择主要开拓巷道位置的基本原则是，基建与生产费用应最小；尽可能不能保安矿柱；有方便和安全的工业场地；掘进条件良好等，在具体选择时要考虑以下因素：1矿区地形、地质构造和勘探埋藏条件；2矿井生产能力及井巷服务年限；3矿床的勘探程度及储量远景；4岩石性质及水文地质条件；井巷位置应避避免开凿在含水层、受断层破坏和稳固的岩层中，特别是岩溶发育的岩层和流砂层中。主要开拓巷道位置的选择，包括沿矿体走向位置的选择和垂直矿体走向位置的选择。沿矿体走向位置的选择，在地形条件允许的情况下，主要从运输费用来考虑。矿

23、石的地下和地表运输费用与运输量同运输距离的乘积成正比。我们把运输量同运输距离的乘积称为运输功。运输费用的计费依据与运输距离有关，也与井筒位置有关。合理的井筒位置应在矿石的地下地表运输功为最小之处。为减少运输功，应尽可能使地下与地表之间无反向运输。此外，在使用运输设备而运输距离又相近的条件下，地表运输费用往往低于井下运输费用。最小运输功确定主要开拓巷道位置，一般不做定量计算，而只做大概的定性分析即可。3.3 凿岩爆破落矿落矿要求：工作安全；在设计范围内崩矿完全，而对其外部破坏最小；矿石破碎块度均匀，尽量减少需要二次破碎的大块；满足矿块生产能力的要求；落矿费用最低。矿石坚固性 随着矿石坚固性的增加

24、，凿岩速度降低，炸药消耗量增多。为多装填炸药，炮孔需要加密，从而降低了每米炮孔的落矿量。矿石的裂隙发育程度 目前很多大中型矿山，矿石的合格块度为500-800mm以下。当裂隙间距较小（小于0.5-1m）时，大块产出率低。工作面窄，夹制性强，爆破条件差，落矿所需炮孔量大。矿体窄、边界不规则，不能用深孔落矿矿体厚大，虽然边界不规则，也可用中深孔或深孔落矿。不同落矿方式所需的工作面最小宽度为：浅孔落矿0.40.5；中深孔落矿5-8m；自由面数目它对劳动生产率影响很大，落矿工作量的大小与自由面数目成反比。在坚硬矿石中凿岩爆破落矿各环节费用所占比例：凿岩60%-70%，炸药20-30%，装药和爆破10-

25、20%。中硬矿石落矿费用构成中炸药费是主要的。随着深孔直径的增加炸药费所占比例也增大。矿石合格块度：爆破崩矿时，矿石破碎到适合放矿和运输条件的最大允许块度。影响因素：放矿巷道的断面、运搬、运输和提升矿石设备的类型和尺寸，提升前有无地下破碎装置大于合格块度尺寸的矿石块，称为不合格大块，需要进行二次破碎。减少大块产出率的途径：（1）改善落矿时矿石破碎质量；a、增加单位炸药消耗量b、球状药包爆破技术c、采用挤压爆破（2）增大矿石合格块度尺寸a、增大放矿巷道的断面尺寸b、增大矿石运搬和运输设备的功率、矿车的规格c、设置地下破碎站炮孔布置水平炮孔：爆破后工作面顶板平整，但同时爆破炮孔数有限，矿石稳固性较

26、差；上向垂直炮孔：凿岩工作线长，同时爆破孔数多，崩矿量大，但顶板不规整，易形成浮石，在较稳固矿体中适用。炮孔布置，尽量与矿体层理和裂隙面垂直；常用凿岩设备：气腿式凿岩机7655、YT-25，ysp-45等浅孔落矿是最早出现的炮孔落矿方法，孔深不大于35米，孔径3046mm；最小抵抗线一般为孔径的25-30倍。凿岩机一般为轻型风动凿岩机。炮孔多为平行排列缓倾斜薄矿体，单层回采，水平炮孔缓倾斜中厚矿体，分层回采，采用上向梯段（或下阶梯段工作面急倾斜矿体，下向分层回采(水平炮孔)或上向分层回采（水平或上向垂直炮孔），中深孔落矿是我国地下矿山应用极为广泛的落矿方法，是在分段巷道中凿岩和天井中凿岩的主要

27、方法。提高这种落矿方法效率的途径是：研制全液压凿岩台车，进一步提高机械化程度，为增加炮孔凿岩深度和凿岩效率创造良好条件。孔深在15米以上，但一般不超过2530米，孔径90110mm（动力在空底）深孔布置与矿体和围岩接触面的关系 ：接触面明显、容易分离时，凿岩硐室可布置在接触面内，孔底距上盘接触面10-20m，以防崩落围岩，增加矿石贫化；接触面不明显时，凿岩硐室可布置在下盘中0.5-1m，将边孔布置在下盘接触面上，而孔底向上盘围岩超钻0.2-.04W;为防止下盘接触面处残留矿石，应避免将凿岩硐室布置在上盘，孔底于下盘侧。深孔凿岩机械YQ-100A、HKP-100M、JC-3和B-145等型号潜孔

28、钻机深孔落矿评价优点：和浅孔、中深孔落矿比较，深孔落矿可提高劳动生产率， 减少采准工程量，改善劳动条件和工作安全性不足：这种露矿方法大块产出率高，矿体与围岩接触面处矿石损失大，矿石贫化高，此外，应用深孔落矿时，要求矿体厚度大于5-8m，矿体形态规整，矿体与围岩接触面容易分离。4.通风系统采用中央进风、两翼排风的多机站通风系统。风流路线：新鲜风流由管缆斜井、斜坡道以及旧大井接措施井三条风路进入矿井并分配到各个中段的各个作业采场，生产作业面的污风经采场充填回风井回到上中段的回风道，再由各机站主扇经两翼总回风井排至地表。 采用自动轴流通风机，焦家金矿井下现有7个机站，总装机功率将达到292KW，按节

29、电50%、风机效率70%计算，年节电费约35万元，经济效益可观，在集团公司各个矿山推广，将真正实现按需分风，在满足现场通风要求和改善现场作业环境的前提下，最大限度地节约能源。独头掘进、且距离比较长的特点，前期通风采用压入式通风方式，后期巷道掘进比较长后采用压入式与抽出式混合通风，风机选择YBT-62-2型轴流式风机，风机选择600mm胶质皮风筒，风筒采用岩壁锚杆吊挂。5.运输系统坑内采用3t架线式电机车牵引2m3侧卸式矿车运输矿石，0.75m3侧卸矿车运输矿石和废石。阶段运输平巷的掘进，以扒装机将爆破产生的岩渣装入矿车，进入中段运输系统，由K7-6/250架线式电机车牵引或者人力推矿车进入中段

30、卸载站，汇入井下提升运输系统。分段巷道的掘进采用铲运机铲至毛石井，然后用电机车从阶段运输平巷运至卸载站。6.排水系统目前矿坑实际涌水量为4000m3/d， -270m中段设有主排水泵房，坑内涌水经-270m泵房直接扬至地表生产水池。焦家金矿现在每日矿井排水量高达4000m3，且常年水温恒定在21-22，蕴含着丰富的低品位热源。以往并未加以利用而白白排放。若利用现有的水源热泵技术，可充分利用其能量，为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。我国矿产资源丰富，矿山企业较多。在矿山的生产过程中，为了采掘作业的顺利进行，不可避免的要进行多项安全保卫措施，其中排除与隔绝地下水就是必须采取的措施之一，经常有大量宝贵

31、的地下水被白白排放。为了充分利用宝贵的地下水资源，并给企业职工创造良好的生产和生活环境，焦家金矿领导针对该矿山大量的水资源未被充分利用的状况，提出合理的开发利用矿井水的设想。因此采用这种挖潜改造、利废利旧等方面的措施，可节约大量的资金，给企业带来可观的经济效益。焦家金矿现在每日矿井排水量高达4000m3，且常年水温恒定在21-22，蕴含着丰富的低品位热源。以往并未加以利用而白白排放。若利用现有的水源热泵技术，可充分利用其能量，为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。6.1 水源热泵技术简介水源热泵技术是利用地球表面浅层水源的低温低位热能，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移

32、的一种技术。它具有高效、节能、 经济、环保、运行稳定可靠等特点，而且能实现一机多用（制热、制冷、供热水）应用范围广，在使用过程中能实现自动化，便于管理。水源热泵技术是目前日趋推广的技术，它具有高效、节能、经济、环保、安全的特点：（1）利用1KW的能量可供60100平方米的面积取暖、制冷。(2）能量输入与输出之比：供热状态约1:4.2,制冷状态约1:5（3）初投资是溴化锂机组和其他中央空调的2/34/5。（4）使用过程中不释放任何对环境有害的气体,不破坏水资源。（5）不存在任何爆炸、燃烧的安全隐患,使用方便,操作简单、运行稳定可靠、适用面广,既可用于中小区域供暖、制冷又可多机组组合用于建筑群体供

33、暖、制冷。水源热泵技术虽然如此优越，但也受环境条件的限制，即水源条件的限制。而该矿山井下排水量非常大（4000m3/d），蕴含的丰富低品位能量，以往并未加以利用即白白的排放。若应用水源热泵方案可充分利用其能量，为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。7.充填系统在管缆斜井旁侧建有地表充填站，设有960m3立式砂仓一座，455m3 立式砂仓二座，150吨水泥仓二座，与6000t/d采选扩建工程相配套的1500 m3充填砂仓2009年建成，尚未投入使用。充填管路从搅拌槽出口经自流小井、管缆斜井、各中段斜井石门、回风巷、穿脉、天井进入各采场。选厂浓度为2535%的全尾砂浆，经搅拌站4PNJ型砂泵分别打入三个

34、立式砂仓仓顶的500mm水力旋流器分级脱泥，粗尾砂落入砂仓中，待充填时使用。溢流进24m浓缩机，浓缩后由两台玛尔斯泵打至北海尾矿库。充填能力 2550 m3/h，平均输送浓度 6871%。8.选矿工艺矿山选冶工艺为单一浮选，浮选金精矿氰化，氰化贵液锌粉置换。6000t/d新选矿厂一系列2009年12月21日投入运行，并与老选厂进行了整合，整合后选矿处理能力达到5700t/d9.供电系统矿区现有35/6kV总降压变电所一座，所内装有SZ7-5000/35/6.3kV的主变压器一台, SZ9-6300/35/6.3kV作为备用变压器。目前全矿正常负荷已达到75%左右。电源由一路LGJ-3120的架

35、空线引自山东黄金电力公司110/35kV变电站，另一路35kV新城线作为备用电源。配有两台柴油发电机容量分别为860kW(捷克产)和1000kW(宁波产)的作为保安电源。10.采矿方法10.1 采矿方法应满足下列要求1、安全。所选择的采矿方法必须保证工人在采矿过程中能够安全生产，有良好的作业条件；同时要保证矿山能安全持续地生产。2、矿石贫化小。在一般情况下，矿石贫化率要求在15%-20%以下。3、矿石回采率高。一般要求矿石回采率应在80%-85%以上。生产效率高。高生产效率可以减少同时工作矿块数，便于实施集中采矿，有利于生产管理和采场地压管理等。4、经济效益好。5、符合有关法规的要求。焦家金矿

36、是国内外著名的“焦家式”金矿床的典型代表，是破碎蚀变岩型金矿床。目前矿山采矿主要在-270m标高以上，采矿方法以机械化进路胶结充填采矿法为主。焦家金矿属中温热液蚀变花岗岩型金矿床，矿体赋存条件复杂，矿岩破碎，节理裂隙发育，品位变化不均，地表不允许陷落，故选择采用充填采矿法。充填采空区的目的，主要是利用所形成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造安全和方便的条件。根据所处地段开采技术条件，充填采矿法方案包括上向水平分层充填采矿法、上向水平分层进路充填采矿法和下向水平分层进路充填采矿法。采场地压管理，根据矿岩稳固程度，在采矿生产过程中必须同时进行合理有效的支护工作。采场内

37、支护方式主要有锚杆支护、锚杆加穿带支护和木立柱、木棚支护等。锚杆支护，适用于岩石较为稳固的采矿工程，为临时支护措施。采用摩擦全锚固的管缝式锚杆，将采场顶帮挤压加固，形成稳定的承压层，达到支护顶帮的目的。10.2 上向水平分层充填采矿法10.2.1上向水平充填采矿法特点1）、将矿块划分成矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱；2）、回采矿房时，自下而上分层进行，随着工作面的推进逐渐充填采空区；3）、充填体维护两帮，作为上采的平台；4）、崩落的矿石在充填体上，用机械方法将其搬运到溜井；5）、矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填；6）、矿柱在采完若干个矿房或全部阶段后，再回采采用的充填方法：干式

38、充填（应用很少）、水力充填和胶结充填。该方法一般适用于矿体水平厚度1015m以下、矿石和围岩较稳固的倾斜或急倾斜矿体。水平炮孔落矿，电耙出矿，采场生产能力较低。回采厚矿体时，采场暴露面积大，安全性较差。该方法曾在-70m中段以上的采场应用，但目前很少使用。采场沿矿体走向分为矿房、矿柱，两者交替布置，先采矿房，低灰砂比尾砂胶结充填，形成人工矿柱，然后第二步回采矿柱，进行分级尾砂充填。10.3 上向进路充填采矿法10.3.1上向进路充填采矿法特点此法是从上向分层水平充填法演变而来，把矿房划分成若干条进路。用于厚度较大的倾斜矿体，机械化出矿，尾砂胶结充填。1）、此法要求机械化程度高，成本高；2）、但

39、矿石回采率较高，适用于贵金属矿山。初步选定上向分层进路充填法进行各种经济技术指标的对比。原因有二，首先，矿山地理位置决定地表不允许崩落；其次，其它采矿方法不适合本矿山地质条件。该采矿法适用于开采矿石与围岩不稳固或仅矿石不稳固的较高品位矿体，目的是减小顶板暴露面积，提高回采工作的安全性。其特点是：自下而上分层进路回采，每一分层的回采是在掘进分层联络道后，以分层全高沿走向或垂直走向布置进路，间隔或顺序地进行进路采矿，采一充一，整个分层回采并充填结束后再转入下一分层回采。该方法因采场暴露面积小，回采作业较安全，矿石损失、贫化指标好，采场布置灵活，易于实现探采结合，但采矿强度和劳动生产率均较低，对充填

40、接顶要求较高。焦家金矿在实施总体技术改造（二期工程）中，对厚矿体采用上向进路机械化水平分层尾砂胶结充填法，进路垂直走向布置，采用脉外斜坡道采准，气腿凿岩机凿岩，铲运机出矿，采场综合生产能力有所提高，工作面安全状况得到改善。采场沿矿体走向布置，采场宽度为矿体水平厚度，采场长度为3090m不等，中段高度40m，分段高度10m左右。采场或预留710m高的底柱或无底柱回采，第一分层施工钢筋混凝土假底或充填高配比的胶结尾砂浇底。采场分层高度33.5m，进路宽度34m。垂直矿体走向布置进路的采场，先从采场联络道沿矿体下盘边界向两翼掘进分层联络巷，再从两翼向中间间隔进路回采。一步采进路回采结束后胶结充填并接

41、顶，二步采进路回采结束后以分级尾砂充填。采场一、二步采进路均进行浇面接顶充填，浇面厚度40cm，以利上分层回采时无轨设备的行走。采场第一分层所有进路在回采结束后，都要先施工40cm厚的钢筋混凝土假底或充填1m厚的高灰砂比胶结尾砂假底，作为下中段采场回采时的假顶。10.4 下向进路充填采矿法10.4.1下向式开采的优点1）、可以节省初期投资2）、缩短基建时间 ；在逐步向下的开采过程中，能进一步探清深部矿体，避免浪费；生产安全条件好；适用的采矿方法范围广。在生产实际中，一般多采用下行式开采顺序。为解决矿体比较破碎而品位较高矿块的回采难题，1992年开始进行下向进路水平分层高水固结尾砂充填采矿法实验

42、，该方法用于开采矿石与围岩极不稳固或仅矿石极不稳固而品位高的矿体。其特点是：自上而下并在人工假顶下分层进路回采，待本分层回采并充填结束后再用进路回采下一分层。该方法回采安全，矿石损失、贫化率低，灵活性大，但成本较高。采场回采自上而下分层进行，分层内用水平进路回采。矿体厚大、品位较高，进路垂直矿体走向布置，利于矿体上盘大断层的维护。采场沿矿体走向布置，采场宽度为矿体水平厚度，采场长度为3090m不等，中段高度40m，分段高度10m左右。下向采场直接从上中段底柱开始回采。采场分层高度34m，进路宽度34m。进路回采结束经验收合格后，铺设网度300300mm2的钢筋网，钢筋网从进路底板架高3050m

43、m，然后浇筑400mm厚的150#混凝土假底，后进行1:10固结材料尾砂胶结充填。10.5 充填采矿法的优缺点及改进10.5.1充填采矿法的优点效率较高、成本较低、矿石损失贫化小、回采率高、作业安全；可密实充填采空区，对于维护围岩、防止发生大规模的岩层移动及减缓地表下沉都有显著作用;矿房回采之后，为安全有效地回采矿柱创造了极为有利的条件;特别对于围岩和地表需要保护、地压大、有自燃火灾危险、矿体形态复杂的高品位或贵重金属矿床，其优越性更为突出。10.5.2充填采矿法的缺点增加了充填工序，工序比较复杂；成本较高。10.5.3改进途径实现辅助作业的机械化；完善胶结充填的输送方法；提高充填体的强度；实

44、现充填采矿法的连续回采作业（一步回采）；简化水力充填工艺。11.充填技术11.1 充填材料与配比11.1.1充填材料骨料：分级尾砂（-100目以下、脱泥）；密度2.62tm-3，容重1.52tm-3，到搅拌站砂仓价格0.5元m-3，年充填用量37.5万m3（2800td-1规模）。胶凝材料：在尾砂固结材料发明前，采用普通硅酸盐水泥，2003年开始采用研制成功的尾砂固结材料水：选矿尾水。11.1.2充填配比一步采进路或顺采进路空区先用低配比1:20充填（相当于原普通水泥1:10）、二步采进路空区先用分级尾砂充填，最后顶部留0.4m0.5m，空顶用高配比1:10充填（相当于原普通水泥1:4），以利

45、于铲运机运行。11.2 充填制备工艺选厂浓度为2535%的全尾砂浆，由0#砂泵站将其输送到充填搅拌站的来砂池后自流至吸砂池，分别打入容积为455 m32、960 m31的三个半球形底立式砂仓仓顶的250mm水力旋流器组进行一段分级脱泥。水力旋流器上部的溢流管将分级后的细颗粒砂浆溢流至24m浓密池，浓缩后尾砂浆用2PNJ型衬胶砂泵打至马尔斯泵站，用该泵将细颗粒尾砂浆输送至尾矿库。脱泥后的粗粒尾砂落入立式砂仓中，形成饱和尾砂，经高压水造浆放出进入15001500搅拌桶搅拌通，与来自水泥仓的固结材料混合（质量比，固结材料：尾砂=1:101:20），加水搅拌形成质量浓度为70%左右的充填料浆，沿管道进

46、入待充采场。11.3 管道输送系统井下充填主管路中，+10m残采生产中段充填主管路为内径70mm、壁厚10mm的聚乙烯增强管，从充填搅拌站出口接入，管路沿地表敷设，由残采小竖井架设到+10米残采生产中段其他生产中段的充填主管路为内径70mm、壁厚10mm的钢编复合管（或内径75mm，壁厚15mm的白复合管），从搅拌筒出口沿自流小井经斜井石门，然后至各中段回风巷，连接方法为外卡法兰连接与法兰连接，固定方法为每隔2.53m用38圆钢加铁丝固定。充填主管路到各采场充填天井之间的充填支线，一般选择内径70mm，壁厚610mm的聚乙烯增强管作为进行管路架设连接与固定方法同充填主管路。参考文献1周爱民.矿山废料胶结充填M.北京：冶金工业出版社，20092王青、史维祥.采矿学M.北京：冶金工业出版社，20093赵兴东.井巷工程 M.北京：冶金工业出版社，20094苑忠国.采掘机械M.北京：冶金工业出版社，20095陈国山.矿井通风与防尘M.北京：冶金工业出版社，20096陈国山.矿山运输与提升M.北京：冶金工业出版社，2009