镜儿泉矿充填系统建设方案

地质概况

哈密市镜儿泉葫芦镍矿为基性-超基性岩体，走向NE78º，长1690—1940m，宽110—720m。平面上岩体西大东小，呈不规则的葫芦状，边部有岩枝伸入围岩（见图）。

根据新疆地质矿产局第六地质大队勘探资料和中科院地球物理测量结果，岩体在南北剖面上呈不规则盆状，在东西剖面上呈东西两端浅，中部深（98线岩体深达439m，向西92线可能变深）。岩体北界倾向SSE方向，倾角38º-49º；南界地表倾向SSE，深部逐渐转为NNW向，倾角33º--75º。葫芦岩体的岩石主要为橄榄岩、辉石岩、辉长岩、闪长岩、辉长闪长岩等。矿岩底部较缓，矿体上盘以超基性岩为主，下盘以辉长岩、闪长岩、辉长闪长岩为主。上下盘围岩整体性、稳固性较好，但矿岩接触带有2-5m的破碎带。矿床为“熔离型矿床”，矿体整体性较差，矿体内存在遇水泥化的夹石。镜儿泉葫芦铜镍矿资源储量前景好，主要开采3#、4#矿体。

1、原地质六大队普查资料显示，矿石储量1169.42万吨，D级金属储量8.7471万吨（其中Ni5.6300万吨、Cu2.7939万吨、Co0.3232万吨），伴生银金属储量33.59吨、铂金属储量0.44吨、钯金属储量1.11吨，属中型铜镍矿床。

2、2004年新疆第三地质大队对Ⅳ号盲矿体进行了补充勘探，施工了三个钻孔，在深部约400米深处见有33.2米厚的矿体，为深熔贯入型矿体，矿石质量较好。探明地质储量如下：矿石量：43.58万吨，金属量：0.51万吨，其中Ni金属量0.35万吨，平均品位0.81％；Cu金属量0.14万吨，平均品位0.32％；Co金属量0.02万吨，平均品位0.038％；

  镜儿泉矿采用“对角式” 竖井开拓方式；采用“0.5～0。7m3矿车+竖井箕斗+斜井矿车”的提升运输方式；采用“副井、斜井进风+主井出风的自然通风方式；采用垂直走向布置有底部漏斗结构的浅孔留矿法回采方法。首采中段为1090m,目前开采的中段有1090m中段和1047m中段。中段高40m，矿房宽8m，长15-35m（矿体厚度），矿柱宽8m，矿柱长15-35m，顶底柱厚5m。矿岩条件较差，现场控制的顶板暴露面积为150m2。按照目前的采矿方法,当矿房回采完成后，两侧的矿柱有45-1050m2的暴露面积，上下盘有450m2的暴露面积，矿柱回采将非常困难。因此，必须寻求矿柱的安全回采方案。根据矿山的生产系统现状和矿岩条件，为了不影响矿山的正常生产，建议矿房的回采采用上向分层“胶结充填”回采，采完一分层并出完矿以后，采用“废石+细砂”的胶结充填工艺进行充填。矿房充填处理完成后回采矿柱，矿柱采用上向分层“胶结充填+非胶结充填”的采矿法回采。为了下一中段回收上一中段的底柱时，控制矿石的贫化率，并且保证顶板的稳固性，在回采矿柱时，底部的二至三层矿体的回采空区采用胶结充填，以上部分采用非胶结充填。

 矿山目前的设计生产能力是日出矿量300t/d，年出矿量8~9万t。但矿山很有发展的潜力，从镜儿泉矿区的地质远景储量和矿山的发展趋势来看，矿山将来的日出矿量可能达到400-500t/d。因此，充填系统的设计能力按日出矿量500t计算，设计日充填能力500m3/d。

根据预计算结果，要保证矿山的正常充填生产，水泥仓、细砂仓和水仓的有效容量必须满足保证三天充填的需求量。因此，本方案的水泥仓、细砂仓和水仓的有效容积分别按300t、1200t、600t设计。

2．1 砂自流充填

充填材料制备：在矿山的选矿厂建成后，选用选矿尾砂做充填材料；在选矿厂形成之前，选用矿山周边河床的冲积砂（含泥量小于10%，粒度小于5mm）做充填骨料。胶结材料选用普通硅酸32.5级水泥，从哈密市拉运。充填用水选用井下排出的废水，经过沉淀后利用。

充填工艺流程：建设水泥仓、细砂仓、高位水仓和高浓度搅拌桶。水泥经螺旋输送机运送到搅拌桶，细砂经砂仓下料漏斗、圆盘给料机、皮带运输机运送到搅拌桶，水经过高位水仓输送到搅拌桶。物料经过充分搅拌后以自流输送的形式，通过充填穿孔到达各个中段沿脉道，然后经过回风天井或人行天井到达各个分层，再通过分层联络到进入采空区。

充填过程控制：水泥的添加量通过充板流量计计量，通过调节双管螺旋喂料机控制；细砂通过电子皮带秤计量，通过调节圆盘给料机控制；水通过计量泵计量并调节。在经费容许的前提下，采用计算机集散控制系统自动控制。

根据哈密地区的水泥单价和矿山的自然资源情况，估算出镜儿泉矿采用充填法的不同充填工艺成本见表。

按250kg/m3水泥添加量计算细砂自流充填的成本比较

说明：1、矿房胶结充填时，每充填1立方米采矿区需要110.1元，折算成吨矿成本36.7元/吨矿。

2、当回采矿柱时，按4m高设一分层，40m的中段高设9个分层，首采3个分层采用细砂胶结充填，其它分层采用非胶结充填计算，每充填1立方米采矿区需要51.4元，折算成吨矿成本17.13元/吨矿。

 为了节约投资，砂仓和水仓建设成卧式砂仓和卧式水池。建设卧式砂仓的主要工程量为土石方工程量，砂仓的供料新建设10m3下料漏斗，通过抓斗桥式超重机将卧式砂仓中的细砂运至下料漏斗供料；水池建设除了土石方工程量以外，需要进行防渗漏处理，充填用水的供应通过新建25m3水塔供应，蓄水池中的水通过计量泵打入水塔供应。考虑到哈密地区水泥单价偏高等因素，水泥仓按钢结构建设。工程总投资1000万元。

1、镜儿泉井下工程岩体稳定性差，矿岩强度低，采空区暴露时间不可过长，否则就出现大面积冒落现象。根据镜儿泉目前各种工程及采空区显露现象来看，镜儿泉矿为地应力较大的矿山。1157m、1090m、1047m中段巷道在采空区不太大条件下，已发生大面积变形，如巷道底鼓、开裂、缩小，岩石整体明显向采空区方向发生错动位移现象。

2、镜儿泉目前保有地质储量较多，若采用充填法回采矿石贫化损失率均可控制在10%以下，矿石回采率可达到90～95%，这样就可以多回收宝贵的矿产资源，延长矿山寿命，创造经济效益和社会效益。

3、采空区充填后充填体可以吸收、传递、转移地压。充填体充填至采空区中，可以吸收矿柱中地压，并可将地压向下传递，从而降低矿柱及巷道的地压，确保矿柱回采安全确保巷道安全。

4、采用充填法采矿方案后，可将选厂尾砂和井下废水充填至井下空区可以大大减少废水、废物的排放，保护自然环境。

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