膏体充填技术在谦比希铜矿的应用专题讲座.pptx

1、 汇汇 报报 提提 纲纲建设背景建设背景1系统介绍系统介绍2井下充填效果井下充填效果3结论结论42建设背景建设背景p 谦谦比比西西铜铜矿矿位位于于赞赞比比亚亚铜铜矿矿带带的的中中部部，即即谦谦比比西西盆盆地地的的北北部部边边缘缘，距距赞赞比比亚亚与与民民主主刚刚果果边边界界约约30km。距距首首都都卢卢萨萨卡卡（LUSAKA）360km。p 矿矿床床位位于于赞赞比比亚亚-刚刚果果铜铜矿矿带带，赋赋存存于于低低棕棕色色组组沉沉积积岩岩中中，是是世世界界上大型的沉积矿床之一。上大型的沉积矿床之一。1.1 1.1 谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况p原原隶隶属属于于赞赞比比亚亚

2、联联合合铜铜矿矿有有限限公公司司（ZCCM），1965年年开开始始露露天天开开采采，1975年年露露天天转转地地下下开开采采，至至1987年停产年停产。p 1998年年中中国国与与赞赞比比亚亚联联合合组组建建中中色色非非洲洲矿矿业业有有限限公公司司(NFCA),恢恢复复对谦比希铜矿的开发对谦比希铜矿的开发。2003年年谦比希铜矿胜利投产谦比希铜矿胜利投产矿区露天坑矿区露天坑1.1 1.1 谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况2012年年6月月29日，中色非矿与中国有色集团的其他三家日，中色非矿与中国有色集团的其他三家公司联合成立中国有色矿业有限公司在香港成功上市。公司联合成

3、立中国有色矿业有限公司在香港成功上市。1.1 1.1 谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况矿矿区区由由主主矿矿体体、西西矿矿体体组组成成，保保有有矿矿石石储储量量2900余余万万t，平平均均含含铜铜品品位位2.69%，铜铜金金属属量量约约77万万t。目目前前已已形形成成年年矿矿石石量量200余万余万t/年，铜金属约年，铜金属约3万万t/年的生产规模。年的生产规模。主矿体主矿体西矿体西矿体东南矿体东南矿体(基建阶段基建阶段)1.1 1.1 谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况谦比希铜矿概况p缓倾斜：西矿体东西走向，倾向南，西矿体东西走向，倾向南，倾角倾角30左右；左右；

4、p中厚：矿体厚度矿体厚度2.118.23m，平均平均8.03m；p破碎：赋存于矿化板岩中，层理及赋存于矿化板岩中，层理及节理特别发育节理特别发育，矿岩，矿岩破碎；破碎；p富水：地下水地下水丰富丰富，矿岩遇水泥化，矿岩遇水泥化，巷道支护巷道支护困难。困难。西矿体赋存条件复杂，导致开采安全性差、生产能力低、西矿体赋存条件复杂，导致开采安全性差、生产能力低、采矿成本高等问题，属采矿界世界性难题采矿成本高等问题，属采矿界世界性难题谦比希西矿体谦比希西矿体1.2 1.2 西矿体开采技术条件西矿体开采技术条件西矿体开采技术条件西矿体开采技术条件p破破碎碎：矿矿体体底底盘盘、中中间间、顶顶盘盘分分别别存存在

5、在宽宽0.5m10m不不等等的的泥泥沙沙带带，钻钻孔孔无无法法取取芯芯，岩岩芯芯的的RQD值值为为1020%。西西矿矿体体围围岩岩破破碎，属于典型的碎，属于典型的-类破碎岩体。类破碎岩体。p缓倾斜缓倾斜：矿体厚度水平厚度矿体厚度水平厚度10-30m，倾角，倾角30左右左右。岩芯取样岩芯取样岩体破碎岩体破碎1.3 1.3 膏膏膏膏体系统建设背景体系统建设背景体系统建设背景体系统建设背景矿岩破碎矿岩破碎矿岩破碎矿岩破碎p遇遇水水泥泥化化：矿矿体体上上盘盘矿矿化化泥泥质质板板岩岩及及下下盘盘氧氧化化矿矿和和砾砾岩岩层层极极度破碎，遇水极易泥化崩解，稳定性极差。度破碎，遇水极易泥化崩解，稳定性极差。p

6、矿床涌水量大矿床涌水量大：西矿体：西矿体2 万万t/d，主矿体，主矿体5 万万t/d。泥层泥层泥质板岩泥质板岩某采场泥化后垮塌某采场泥化后垮塌1.3 1.3 膏膏膏膏体系统建设背景体系统建设背景体系统建设背景体系统建设背景矿岩泥化严重矿岩泥化严重矿岩泥化严重矿岩泥化严重p采矿方法采矿方法：设计采用上向进路分层法回采：设计采用上向进路分层法回采p 采采场场充充填填：废废石石+分分级级尾尾砂砂，无无法法实实现现分分步步回回采采对对于于中中部部厚厚大大矿矿体体，采采用用水水砂砂充充填填，单单沿沿脉脉（4m5m）+多多小小穿穿脉脉（3m3m）开开采采，回采率仅回采率仅44%。1.3 1.3 膏膏膏膏体

7、系统建设背景体系统建设背景体系统建设背景体系统建设背景回采率低回采率低回采率低回采率低 可实现两步骤回采，提高资源回收率；可实现两步骤回采，提高资源回收率；充填采场无需脱排水，减少充填水对围岩的弱化破坏；充填采场无需脱排水，减少充填水对围岩的弱化破坏；减少采场脱滤水设施工程，节省工程投入；减少采场脱滤水设施工程，节省工程投入；膏体充填强度高，能更好地控制采场地压膏体充填强度高，能更好地控制采场地压，安全性，安全性好好。膏体充填膏体充填1.4 1.4 膏膏膏膏体充填的优越性体充填的优越性体充填的优越性体充填的优越性水砂充填水砂充填系统介绍系统介绍深锥深锥浓密浓密两两段搅拌段搅拌泵泵压输送压输送D

8、CSDCS自动控制自动控制谦比希铜矿膏体充填系统流程图谦比希铜矿膏体充填系统流程图2.1 2.1 膏体充填工艺流程膏体充填工艺流程膏体充填工艺流程膏体充填工艺流程浓密机参数：浓密机参数：直径：直径：11 m总高度：总高度：16 m直筒壁高度：直筒壁高度：11 m圆锥体高度：圆锥体高度：4.5 m有效容积：有效容积：1100 m3最高泥层高度：最高泥层高度：8 m；单位泥浆体积：单位泥浆体积：95 m3/m；最大泥浆体积：最大泥浆体积：980 m32.2 2.2 深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统机机械械耙耙架架刮泥耙刮泥耙导水杆导水杆2.2 2.2 深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓

9、密系统深锥浓密系统进料系统进料系统混匀槽混匀槽驱动电机驱动电机底流泵底流泵主主要要构构成成2.2 2.2 深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统n制备浓度：制备浓度：0.2%0.5%；n制备能力：制备能力：3m3/h；n消耗量：消耗量：2030g/t絮絮凝凝剂剂制制备备及及添添加加2.2 2.2 深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统浓密效果浓密效果溢流水澄清溢流水澄清2.2 2.2 深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统深锥浓密系统水水泥泥添添加加系系统统n添加能力：添加能力：3 t/h33 t/h；n给料误差不超过给料误差不超过5 kg/hn灰砂比：灰砂比：1:261:4

10、；稳定给料稳定给料装置装置计量装置计量装置称重传感器称重传感器2.3 2.3 膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统搅搅拌拌系系统统n两段卧式搅拌槽两段卧式搅拌槽n制备能力制备能力75 m3/h2.3 2.3 膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统浓度：浓度：70.4%制制备备效效果果2.3 2.3 膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统浓度：浓度：68.8%制备效果制备效果2.3 2.3 膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统膏体制备系统充填站顶部高位充填站顶部高位水箱，水箱，15m3事故池，事故池，10m3沉淀池沉淀池25m10m3m选矿厂，距离选矿厂，距离18

11、00 m2.4 2.4 给排水系统给排水系统给排水系统给排水系统给水：深锥溢流给水：深锥溢流沉淀池沉淀池高位水箱高位水箱高位水池高位水池排水：污水排水：污水事故池；事故池；沉淀池多余水沉淀池多余水选厂选厂n工作压力：工作压力：69 bar；n额定流量：额定流量：60 m3/h。泵泵送送设设备备KOS 2180 HP高密度固体泵高密度固体泵2.5 2.5 膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统监监测测仪仪表表浓度检测浓度检测流量检测流量检测2.5 2.5 膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统监监测测仪仪表表井下管道压力监测井下管道压力监测压力变送器压力变送器2.5 2.5

12、膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统井井下下充充填填管管线线最小充填倍线（最小充填倍线（200 ml分段）分段）7.73最大充填倍线（最大充填倍线（116 ml分段）分段）14.6 u充填钻孔采用双层结构，内径充填钻孔采用双层结构，内径159mm；u平巷管道采用南非衬胶钢管，内径平巷管道采用南非衬胶钢管，内径124mm；u充填管缆井内采用的是锰钢管，内径充填管缆井内采用的是锰钢管，内径120mm；2.5 2.5 膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统膏体泵送系统DCS控制室内部控制室内部n自自控控系系统统由由DCS执执行行控控制制，能能够够实实现现对对整整个个生生产产线线的的状状态态

13、监监视视、数数据采集及控制等功能。据采集及控制等功能。n主主要要控控制制回回路路包包括括：浓浓密密机机底底流流稀稀释释、高高低低循循环环、水水泥泥给给料料、尾尾砂砂给料、搅拌混合等。给料、搅拌混合等。n各各参参数数实实时时监监测测数数据据须须反反馈馈至至DCS控控制制室室的的上上位位机机界界面面中中，并并自自动动绘制其时间过程曲线。绘制其时间过程曲线。DCS控制室内部控制室内部2.6 2.6 自动控制系统自动控制系统自动控制系统自动控制系统上位机界面上位机界面2.6 2.6 自动控制系统自动控制系统自动控制系统自动控制系统絮凝剂絮凝剂添加系统添加系统改造改造耙架结构改造耙架结构改造导流槽导流槽

14、改造改造底流底流稀释系统稀释系统改造改造水泥添加点改造水泥添加点改造二二级搅拌槽改造级搅拌槽改造管道输送管道输送系统改造系统改造2.7 2.7 充填系统改造充填系统改造充填系统改造充填系统改造p在原设计基础上，对系统进行了多项改造：在原设计基础上，对系统进行了多项改造：喷淋式絮凝剂添加点喷淋式絮凝剂添加点浓密机耙架结构改造浓密机耙架结构改造目目数数+80目目-80+100目目-100+140目目-140+200目目-200+320目目-320+400目目-400目目分分计计0.3353.9858.2616.57517.4956.3746.975累计累计0.3354.3212.5829.1554

15、6.6553.025100全尾砂级配分布全尾砂级配分布水筛试验水筛试验充填材料主要为全尾砂、水泥和水充填材料主要为全尾砂、水泥和水尾尾砂砂密度密度在在2.5872.789 t/m3之间，平均为之间，平均为2.67 t/m3-200目目(74m)含量含量70.85%，-400目目(37m)含量含量46.96%2.8 2.8 充填材料充填材料充填材料充填材料2.9 2.9 充填技术指标充填技术指标充填技术指标充填技术指标n 浓密机处理能力：浓密机处理能力：120 t/h（干矿）（干矿）n 浓密机底流浓度：浓密机底流浓度：65%70%；n 制备膏体浓度：制备膏体浓度：66%71%；n 水泥量添加范围

16、：水泥量添加范围：1:251:4；n 充填能力：充填能力：60 m3/h，2.5 万万m3/月；月；n 管道输送沿程阻力损失：管道输送沿程阻力损失：2.25.5 MPa/km。井下充填井下充填效果效果n阶段高度阶段高度60m；n分段高度分段高度12m；n分层高分层高4m；nBoomer 281凿岩台车凿岩凿岩台车凿岩；n采用采用ST710型铲运机型铲运机出矿。出矿。3.1 3.1 采矿工艺采矿工艺采矿工艺采矿工艺原分级尾砂充填采场设计：原分级尾砂充填采场设计：p进路沿走向布置；进路沿走向布置；p非胶结充填；非胶结充填；p局部局部小穿尽量回收矿石；小穿尽量回收矿石；p回采率低，仅回采率低，仅50

17、%左右左右现膏体充填试验采场设计：现膏体充填试验采场设计：p进路垂直走向布置；进路垂直走向布置；p膏体充填；膏体充填；p两步骤回采，两步骤回采，一步骤灰砂比一步骤灰砂比1:12，二步骤，二步骤1:24；p设计回采率设计回采率93%，实际约，实际约85%3.2 3.2 采场布置采场布置采场布置采场布置周期长，成本高周期长，成本高挡墙制作现场挡墙制作现场开发了利用废旧钢丝绳与锚杆相结合支撑充填体的开发了利用废旧钢丝绳与锚杆相结合支撑充填体的新新型型木质木质挡挡墙施工方式墙施工方式。3.3 3.3 新型木质挡墙新型木质挡墙新型木质挡墙新型木质挡墙 新型木质挡墙新型木质挡墙挡墙制作现场挡墙制作现场 混

18、凝土挡墙混凝土挡墙周期短，成本低周期短，成本低充填浓度在充填浓度在68%70%范围内，采场流平性能良好。范围内，采场流平性能良好。3.4 3.4 采场流平采场流平采场流平采场流平在灰砂比在灰砂比1:121:25范围内，膏体凝固性能良好，充填范围内，膏体凝固性能良好，充填24h后即可行人，后即可行人，60h后即可上设备（凿岩台车、铲运机）后即可上设备（凿岩台车、铲运机）充填充填24 h后后充填充填24 h后后1天后行人天后行人3.5 3.5 采场凝固采场凝固采场凝固采场凝固接顶效果接顶效果充填体自立充填体自立p采场采场80%以上区域完全接顶，以上区域完全接顶，p充填体自立性良好，爆破后局部有小的

19、破坏。充填体自立性良好，爆破后局部有小的破坏。3.6 3.6 充填接顶充填接顶充填接顶充填接顶与原分级尾砂充填回采相比，采用膏体充填工艺后与原分级尾砂充填回采相比，采用膏体充填工艺后：取得了巨大的经济及社会效益。取得了巨大的经济及社会效益。3.7 3.7 效益分析效益分析效益分析效益分析l回采率由原来的回采率由原来的50%提高提高至至85%左右；左右；l采采切比由切比由200 m3/kt降低至降低至120 m3/kt；l回采回采每吨矿石可节省支护成本约每吨矿石可节省支护成本约2.34美元美元/t；l减少排水费用约减少排水费用约34.6万美元万美元/年年；l多回收矿多回收矿石石量量805.88万

20、吨万吨，铜金属量铜金属量14万万t；l延长西矿体服务年限延长西矿体服务年限10年。年。结结 论论4.1 4.1 系统实施效果系统实施效果系统实施效果系统实施效果未未出出现现压压耙耙、堵堵管管等等事事故故。系系统统建建成成一一年年多多来来，已已累累计计完完成成井井下下充充填填超过超过20 万万m3；系统；系统运行平稳，未出现压耙、堵管等事故运行平稳，未出现压耙、堵管等事故。水水泥泥单单耗耗低低于于设设计计值值。通通过过优优化化采采矿矿方方法法，降降低低充充填填强强度度；将将实实际际水水泥单耗降低至：泥单耗降低至：一步骤灰砂比一步骤灰砂比1:12，二步骤灰砂比，二步骤灰砂比1:24。系系统统利利用

21、用率率最最大大化化。膏膏体体充充填填系系统统目目前前不不仅仅服服务务于于西西矿矿体体，而而且且还还兼兼顾了主矿体塌陷区治理顾了主矿体塌陷区治理。采采矿矿技技术术经经济济指指标标得得到到改改善善。采采场场贫贫化化率率降降低低为为4.7%5.5%，回回收收率率提提高高至至81.9%83%；项项目目创创造造直直接接经经济济效效益益1120 万万美美元元，潜潜在在经经济济价价值值达达450 万美元万美元/年年。4.2 4.2 结束语结束语结束语结束语p谦谦比比希希膏膏体体充充填填系系统统为为赞赞比比亚亚首首套套膏膏体体充充填填系系统统，对对于于推推动动赞赞比亚矿业发展、提升我国充填技术国际影响力具有重要意义。比亚矿业发展、提升我国充填技术国际影响力具有重要意义。p谦谦比比希希膏膏体体充充填填于于2013年年底底试试车车成成功功，形形成成了了众众多多关关键键技技术术，相关技术将进一步推广至正在基建的东南矿体。相关技术将进一步推广至正在基建的东南矿体。p膏体充填项目通过专家鉴定，鉴定结果为国际领先。膏体充填项目通过专家鉴定，鉴定结果为国际领先。谢谢大家！