地下矿山无废无尾开采方法发明专利

专利名称：地下矿山无废无尾开采方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110899687.7

专利申请（专利权）人：中国恩菲工程技术有限公司
权利人地址：北京市海淀区复兴路12号

专利发明（设计）人：梁新民,陈小伟,刘育明,张爱民,施士虎,谢盛青

专利摘要：本发明提供一种地下矿山无废无尾开采方法，首先将井下开拓、采切工程产生的废石在井下进行粗碎后通过矿山主提升系统提升至地表，破碎后加工成建材用料进行资源化利用，矿山不建排土场，实现矿山无排土场开采，且增加企业额外收益，变废为宝；其次，井下回采的矿石经过破碎、筛分、选矿等工艺流程后形成精矿和尾砂，精矿进行压滤后运输至冶炼厂精炼，尾砂进行分级处理，将分级细尾砂进行浓缩、活化搅拌，形成胶结充填尾砂，通过充填钻孔、充填管道充填至井下采空区，控制采场地压显现；剩余的分级粗尾砂外售或资源化利用制砖、制砂，实现了矿山不新建尾矿库开采。

主权利要求：
1.一种地下矿山无废无尾开采方法，其特征在于，包括：
对井下采矿产生的矿石和废石进行提升处理以分别将粗碎后的矿石和废石移至地表；
对所述矿石和废石进行提升处理的过程，包括：通过采场溜井将所述矿石或废石下放到中段运输巷道；通过卡车或有轨电车将所述中段运输巷道的矿石或废石运输至井下溜破系统；对所述井下溜破系统的矿石或废石进行粗碎处理以形成粗碎后的矿石和废石；通过矿山提升系统将所述粗碎后的矿石或废石提升至地表；
于地表对所述粗碎后的废石进行效益处理，对所述粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂；其中，于地表对所述粗碎后的废石进行效益处理的过程，包括：对所述粗碎后的废石进行出坑处理，并将所述粗碎后的废石运输至处理厂以获取效益；对所述粗碎后的矿石进行中碎、筛分以形成精矿和尾砂的过程，包括：通过地表选厂对所述粗碎后的矿石进行中碎形成碎矿；对所述碎矿进行磨矿、浮选、粗选和扫选处理以形成精矿，同时产生尾砂；
对所述精矿进行压滤后运输至冶炼厂；
对所述尾砂进行再次分级，其中，采用激光粒度仪对所述尾砂的粒度进行测定，按照
100目作为所述尾砂的分级界限将所述尾砂分级为粗尾砂和细尾砂，并且，所述细尾砂的均匀系数大于4且曲率系数在1和3之间；
将所述细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂，并通过充填钻孔、管道将所述填充尾砂填充至井下采场，以及，将所述粗尾砂用于运输至处理厂以获取效益；所述处理厂至少包括砂石骨料场、水泥厂、瓷砖厂，以对所述粗碎后的废石和所述粗尾砂进行二次加工处理将所述粗碎后的废石和所述粗尾砂加工成砂石骨料、水泥、瓷砖；
将所述细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂的过程，包括：
通过渣浆泵将所述细尾砂置入尾砂高效浓缩储存装置中以获取浓缩尾砂；
若所述尾砂高效浓缩储存装置中所述浓缩尾砂的底流浓度达到预设浓度，则在搅拌装置中对胶固粉、添加剂与所述浓缩尾砂进行活化搅拌以获取填充尾砂，并通过充填钻孔及充填管道将所述填充尾砂输送到井下采场进行无害化回填；其中，所述添加剂至少包括早强剂、泵送剂、絮凝剂；所述细尾砂胶结充填料浆浓度在62％～66％。 说明书 : 地下矿山无废无尾开采方法技术领域[0001] 本发明涉及矿山开采技术领域，更为具体地，涉及一种地下矿山无废无尾开采方法。背景技术[0002] 传统矿山开采，针对采、选作业产生的尾矿及废石等固体废弃物(废石、尾砂)，一部分用于井下采空区回填外，剩余固体废弃物主要通过修建尾矿库、废石排土场或者尾砂干堆的方式进行处理，该种方式除了容易引起尾矿溃坝、排土场滑坡坍塌等事故外，而且固体废弃物的堆放还会大量占用土地，严重破坏生态环境和谐，传统矿山的固废处理方式没有从根本上减少固废的产生，已经不能适应生态文明建设的需要。[0003] 因此，亟需一种符合生态矿业可持续发展新模式，能够为企业增加额外收益的地下矿山无废、无尾开采方法。发明内容[0004] 传统矿山的矿山固废的处理方式没有从根本上减少固废的产生，也没有对固废进行资源化再利用，固废堆存和处理成为企业和社会的严重负担，不能满足生态矿山建设要求的问题。鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种地下矿山无废、无尾开采方法，包括：[0005] 对井下采矿产生的矿石和废石进行提升处理以分别将粗碎后的矿石和废石移至地表；[0006] 于地表对所述粗碎后的废石进行效益处理，对所述粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂；[0007] 对所述精矿进行压滤后运输至冶炼厂，对所述尾砂进行分级以分别获取细尾砂；[0008] 将所述细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂，并通过充填钻孔、管道将所述填充尾砂填充至井下采场。[0009] 优选地，对所述矿石和废石进行提升处理的过程，包括：[0010] 通过采场溜井将所述矿石或废石下放到中段运输巷道；[0011] 通过卡车或有轨电车将所述中段运输巷道的矿石或废石运输至井下溜破系统；[0012] 对所述井下溜破系统的矿石或废石进行粗碎处理以形成粗碎后的矿石和废石；[0013] 通过矿山提升系统将所述粗碎后的矿石或废石提升至地表。[0014] 优选地，于地表对所述粗碎后的废石进行效益处理的过程，包括：[0015] 对所述粗碎后的废石进行出坑处理，并将所述粗碎后的废石运输至处理厂以获取效益。[0016] 优选地，对所述粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂的过程，包括：[0017] 通过地表选厂对所述粗碎后的矿石进行中碎形成碎矿；[0018] 对所述碎矿进行磨矿、浮选、粗选和扫选处理以形成精矿，同时产生尾砂。[0019] 优选地，对所述尾砂进行分级还获得粗尾砂；其中，[0020] 所述粗尾砂用于运输至处理厂以获取效益。[0021] 优选地，所述处理厂至少包括砂石骨料场、水泥厂、瓷砖厂。[0022] 优选地，将所述细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂的过程，包括：[0023] 通过渣浆泵将所述细尾砂置入尾砂高效浓缩储存装置中以获取浓缩尾砂；[0024] 若所述尾砂高效浓缩储存装置中所述浓缩尾砂的底流浓度达到预设浓度，则在搅拌装置中对胶固粉、添加剂与所述浓缩尾砂进行活化搅拌以获取填充尾砂。[0025] 优选地，所述添加剂至少包括早强剂、泵送剂、絮凝剂。[0026] 从上面的技术方案可知，本发明提供的地下矿山无废无尾开采方法，首先对井下采矿产生的矿石和废石进行提升处理以分别将粗碎后的矿石和废石移至地表；再于地表对粗碎后的废石进行效益处理，对粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂，而后对精矿进行压滤后运输至冶炼厂，再对尾砂进行分级以获取细尾砂，最后将细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂，并将填充尾砂填充至钻孔、管道中以完成无尾开采，整个过程通过对尾砂分级，细尾砂无害化回填、粗尾砂资源化利用，实现了矿山无尾矿库开采；而且废石出坑，破碎后加工成建材用料，矿山不建排土场，实现矿山无排土场开采，且增加企业效益。附图说明[0027] 通过参考以下结合附图的说明书内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：[0028] 图1为根据本发明实施例的地下矿山无废无尾开采方法的流程图。具体实施方式[0029] 解决传统矿山的固废处理方式没有从根本上减少固废的产生，已经不能适应生态文明建设的需要。[0030] 针对上述问题，本发明提供一种地下矿山无废无尾开采方法，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。[0031] 为了说明本发明提供的地下矿山无废无尾开采，图1对本发明实施例的地下矿山无废无尾开采方法进行了示例性标示。[0032] 以下示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。[0033] 如图1所示，本发明提供的本发明实施例的地下矿山无废无尾开采方法，包括：[0034] S1：对井下采矿产生的矿石和废石进行提升处理以分别将粗碎后的矿石和废石移至地表；[0035] S2：于地表对所述粗碎后的废石进行效益处理，对所述粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂；[0036] S3：对该精矿进行压滤后运输至冶炼厂，对该尾砂进行分级以获取细尾砂；[0037] S4：将细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂，并通过充填钻孔、管道将填充尾砂填充至井下采场。[0038] 如图1所示，在步骤S1中，对矿石和废石进行提升处理的过程，包括：[0039] S11：通过采场溜井将矿石或废石下放到中段运输巷道；[0040] S12：通过卡车或有轨电车将中段运输巷道的矿石或废石运输至井下溜破系统；[0041] S13：对井下溜破系统的矿石或废石进行粗碎处理以形成粗碎后的矿石和废石；[0042] S14：通过矿山提升系统将粗碎后的矿石或废石提升至地表。[0043] 即步骤1为将矿石和废石提升至地表的过程，以进行后续的筛选和再利用操作。[0044] 如图1所示，步骤S2包括：S21：于地表对粗碎后的废石进行效益处理；S22：对粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂；其中，[0045] 于地表对所述粗碎后的废石进行效益处理的过程，包括：[0046] S211：对粗碎后的废石进行出坑处理，并将粗碎后的废石运输至处理厂以获取效益；[0047] 对粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂的过程，包括：[0048] S221：通过地表选厂对粗碎后的矿石进行中碎形成碎矿；[0049] S222：对碎矿进行磨矿、浮选、粗选和扫选处理以形成精矿，同时产生尾砂。[0050] 该处理厂至少包括砂石骨料场、水泥厂、瓷砖厂，即将废石加工成砂石骨料、水泥、瓷砖等，以对该废石进行二次加工处理。[0051] 步骤S2为对废石进行效益处理，以及对矿石进行筛分的过程，一方面，井下采矿产生的废石通过采场溜井下放到中段运输巷道，由卡车或有轨电机车运输至井下溜破系统，初碎(粗碎)后经矿山提升系统提升至地表，再通过皮带运输机转运至砂石骨料场，加工处理后外销到建筑行业或市政行业，不仅无需在地表建设排土场，且实现废石资源化利用，为企业带来额外经济收益；另一方面，地表选厂对矿石中的有用物质进行中碎、磨矿、浮选、粗选、扫选等系列选别工艺后，产出精矿和尾砂。[0052] 如图1所示，步骤S3为对精矿进行压滤后运输至冶炼厂，对该尾砂进行分级以获取细尾砂，并且在对尾砂进行分级时还获得粗尾砂，即按照预设的分级界限将尾砂分为粗尾砂和细尾砂；其中，该粗尾砂用于运输至处理厂以获取效益，该处理厂包括砂石骨料场、水泥厂、瓷砖厂等，即该粗尾砂与废石相同，将该粗尾砂运输至砂石骨料场、水泥厂、瓷砖厂等等以加工成砂石骨料、水泥、瓷砖等，以完成对粗尾砂的二次加工处理，如此无需在地表建设放置粗尾砂的地点，且实现尾砂资源化利用，为企业带来额外经济收益。[0053] 如图1所示，步骤S4为将细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂，并将填充尾砂填充至钻孔、管道中以完成无尾开采；其中，[0054] S41：将该细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂的过程，包括：[0055] S42：通过渣浆泵将该细尾砂置入尾砂高效浓缩储存装置中以获取浓缩尾砂；[0056] S43：若该尾砂高效浓缩储存装置中该浓缩尾砂的底流浓度达到预设浓度，则在搅拌装置中对胶固粉、添加剂与该浓缩尾砂进行活化搅拌以获取填充尾砂。[0057] 具体的，对产出的尾砂通过粒度分析，在满足采充平衡的原则下，对尾砂进行分级处理，分级出的细尾砂通过渣浆泵输送至尾砂高效浓缩存储装置，当底流浓度达到设计浓度时，在搅拌装置中与胶固粉、各种添加剂进行活化搅拌，形成胶结充填料浆(填充尾砂)，然后通过充填钻孔及充填管道输送到井下采场进行无害化回填。充填开采作为一种安全、绿色、高效的开采工艺，可以进行地压管理，减缓地表沉降、提高资源的回收率和出矿品位，分级粗尾砂洗净脱水后送入水泥厂、制瓷厂、制砖场等，实现尾砂资源化利用，因此地表无需建设尾矿库，实现矿山无排土场开采。[0058] 山东某金矿尾砂产率为94％～96％，矿山原充填系统采用分级后的粗尾砂胶结回填井下采场，消耗的尾砂占总量40％～55％左右，剩余的分级细尾砂排放至尾矿库。目前尾矿库因库已达到设计能力，面临无尾矿库可用难题，且细尾砂对尾矿坝的稳定性和抗渗性能影响较大，存在严重的安全隐患，并且井下采场的废石不出坑，用于采空区回填，未进行资源化利用。[0059] 因此，为了保持矿山持续生产，需要改变传统固废污染治理的方法，实现矿山无废、无尾开采，在本发明的一个具体实施例中，[0060] 采用激光粒度仪对尾砂的粒度进行测定，+100目(150μm)尾砂占52％；为实现井下采充平衡，按照100目作为尾砂分级界限，分出的细尾砂用于采场回填，分出的粗尾砂洗净后用于制砂、制瓷等，采用激光粒度仪对尾砂的粒度进行测定，分级细尾砂均匀系数大于4且曲率系数在1和3之间，级配良好，分别进行细尾砂胶结充填料浆的流动性和强度特性试验，充填试验表明，细尾砂胶结充填料浆浓度在62％～66％时可以满足井下管道输送的要求，灰砂比为1：6～1：10时，充填体强度满足采场开采的要求，并且同时将井下开拓及采准作业产生废石提升到地表，作为建材用料，变废为宝，通过尾砂分级，细尾砂回填、粗尾砂资源化利用，实现了矿山无尾矿库开采；且废石出坑，破碎后加工成建材用料外销，矿山不建排土场，节省投资，实现矿山无废石开采。[0061] 如上所述，本发明提供的地下矿山无废无尾开采方法，首先对井下采矿产生的矿石和废石进行提升处理以分别将粗碎后的矿石和废石移至地表；再于地表对粗碎后的废石进行效益处理，对粗碎后的矿石进行中碎筛分以形成精矿和尾砂，而后对精矿进行压滤后运输至冶炼厂，再对尾砂进行分级以获取细尾砂，最后将细尾砂进行浓缩活化形成填充尾砂，并将填充尾砂填充至钻孔、管道中以完成无尾开采，整个过程通过对尾砂分级，细尾砂无害化回填、粗尾砂资源化利用，实现了矿山无尾矿库开采；而且废石出坑，破碎后加工成建材用料，矿山不建排土场，实现矿山无排土场开采，且增加企业效益。[0062] 如上参照附图以示例的方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围形成相似解决方案。

专利地区：北京

专利申请日期：2021-08-06

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113482619B