專利名稱：一種深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源的采選系統(tǒng)，具體涉及深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采選一體化的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是礦業(yè)大國，目前我國鐵礦產(chǎn)資源的特點是貧礦多，富礦少；難選礦多，易選 礦少；共生礦多，單一礦少；淺部礦少，深部礦多。隨著近些年的勘察深度的加大，已探明 500m深度以下的鐵礦產(chǎn)資源儲量豐富，同時根據(jù)最新的成礦理論研究和深部定位預(yù)測驗證 結(jié)果均表明，地下500-1500m深度見礦范例眾多，表明我國大陸深部蘊藏著潛力巨大的鐵 礦產(chǎn)資源，因此研究大型深埋鐵礦產(chǎn)資源開發(fā)方法對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有舉足輕重的深遠 意義。 目前，礦產(chǎn)資源的開采，主要采取先進行淺埋礦產(chǎn)資源的開采，再逐漸開采至深 部。特別是對于深埋礦產(chǎn)資源開采，采用從地表鉆數(shù)個甚至幾十個深井進行礦石開采，然后 將采取的礦石提升到地表，通過建立在地表上的選礦廠進行選礦。這種礦產(chǎn)資源的采選方 式存在最大的缺陷是首先要打多條深井采礦，鉆孔的總長度加大，開采后的礦石提升量也 加大，選礦后的尾礦需要拋到尾礦庫或回填區(qū)，這種結(jié)果造成生產(chǎn)成本大幅度提高。另外， 隨著近年來礦山的環(huán)境問題日益嚴重，尾礦庫污染、潰壩事故頻發(fā)，土地征用費用高，土地 征用難，每年還要支付高額的環(huán)境治理費和環(huán)境污染罰金，使得正在生產(chǎn)的礦山面臨很多 困難。 關(guān)于礦產(chǎn)資源進行地下采選，在國內(nèi)外已有許多學(xué)者在研究，并作了大量的報道。 如在"中國鎢業(yè)"第23巻2008年10月第5期，第44頁中記載有國外開采有色金屬礦石 的礦山中，已有建筑地下選廠的實例，前蘇聯(lián)亞美尼亞黃金生產(chǎn)聯(lián)合公司在井下硐室中建 選礦廠。地下選礦廠的礦山采選工藝流程如圖2，主要包括落礦一裝運一井下運輸一地下 選礦一尾礦和廢石一尾礦濃縮一井下運輸一采空區(qū)；選礦后的精礦提升到地面礦倉中。上 述只是對地下采選礦過程的一個簡要概述，并未給出具體的技術(shù)方案。另外對于金礦建立 地下采選系統(tǒng)是否合理，仍需進一步探討。因為金礦的特點是礦石中含金量一般都非常低， 因此礦石經(jīng)開采和選礦后，90%以上是尾砂，如果再將這些尾砂全部回填到采空區(qū)，這是不 能實現(xiàn)的，必然會有一部分尾砂，仍然需要提升到地面，這樣的結(jié)果，有背于建立地下選礦 廠的目的。 另外，在世界采礦快報，第14巻，1998年第12期，總第447期，第15頁，名稱為"地 下采選綜合工程"中也報道了建立地下選礦廠的設(shè)想，并公開了地下采選綜合工程示圖，在 事先建造的硐室內(nèi)用階梯法布置選礦車間，主要包括充填中礦房，已充填礦房，回采礦房、 通風(fēng)井，主井地面沉淀池和供水管，選礦車間豎井，選礦車間，尾礦池。該文雖然提出了上述 設(shè)想，，但同時又指出雖然一些設(shè)計院進行了一些設(shè)計，但不久的將來俄羅斯大概不會出 現(xiàn)地下采選綜合工程。原因是地下空間配制采礦和選礦的有關(guān)問題，還需要科學(xué)地解決。由 此說明上述公開的實施地下采選的技術(shù)方案并不成熟，無法實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化 系統(tǒng)，將選礦廠及尾砂處理系統(tǒng)建在地下深部，實現(xiàn)短距離提升，就近地下選礦，就近地下 尾砂處理，降低生產(chǎn)成本和減少土地征用，有效地保護生態(tài)環(huán)境。 本發(fā)明深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)，包括采礦區(qū)內(nèi)設(shè)置的主提升井、盲 豎井、主溜井、主運輸水平巷道、貫通于主運輸水平巷道間的穿脈巷道、井底車場、風(fēng)井、地 下選礦廠，設(shè)置在地表面上的提升控制裝置和地表面上的精礦儲倉；所述的主提升井設(shè)置 在垂直礦體走向，并在圈定的地表移動地帶20m之外位置；所述主運輸水平巷道通過石門 和井底車場與盲豎井和主溜井連通，主運輸水平巷道兩端開設(shè)有風(fēng)井；所述盲豎井上方與 盲豎井巻揚硐室連通，其要點是只設(shè)置一條主提升井，在主提升井相鄰的左、右兩側(cè)均勻 開設(shè)有至少1條盲豎井，在主提升井和每條盲豎井相鄰位置均設(shè)有一條主溜井；所述的主 運輸水平巷道設(shè)置在礦體頂部的下盤側(cè)。以主提升井為中心，并與主運輸水平巷道反方向 一側(cè)、半徑為20-300m的半圓周范圍內(nèi)，在主運輸水平巷道以上或以下20-40m處設(shè)置有地 下選礦廠、地下水倉和地下充填站，地下選礦廠與主提升井之間設(shè)有卸礦通道和精礦運輸 管道。 所述的地下選礦廠包括旋回硐室、圓錐硐室、篩分硐室、粉礦硐室、球磨硐室、選別 硐室和產(chǎn)品輸送硐石，各硐室采取平面布置形式或梯形布置形式。 所述的地下充填站由砂倉硐室、水泥倉硐室和攪拌硐室組成，地下充填站通過管 道與地下選礦廠和填充采空區(qū)連通。上述地下充填站將通過管道接受地下選礦廠送來的尾 砂，經(jīng)過處理后，通過管道輸送到填充采空區(qū)。還可用這些尾砂形成人工頂間柱或尾砂填充 采空區(qū)形成人工頂間柱，為礦石回采創(chuàng)造條件。 本發(fā)明采礦方法，采用充填采礦，包括分層、分段和階段開采，或采用空場法嗣后 用尾砂來充填采空區(qū)的方法。
本發(fā)明相對于已有技術(shù)具有顯著的特點和積極的效果 (1)將選礦廠建在地下深部，極大地減少主提升井的開掘數(shù)量，實現(xiàn)了開采出來的
深埋鐵礦產(chǎn)資源短距離提升，選礦后的尾砂和廢石直接在井下得到利用。
(2)深埋鐵礦產(chǎn)資源通過多條盲豎井提升至地下選礦廠，大大縮短礦石的提升距
離和提升填充效果，實現(xiàn)了節(jié)能減排，從總體上能降低采礦成本10-30%，總體經(jīng)濟效益極大。 尤其是本發(fā)明實現(xiàn)無廢開采，廢石不出坑，尾礦直接回填，不建地面尾礦庫，地面 不受破壞，特別是不用征大量的農(nóng)業(yè)用地，真正能實用生態(tài)環(huán)境保護。
(3)本發(fā)明適用于新建大型深埋鐵礦產(chǎn)資源開發(fā)，真正能解決礦山長期面對的環(huán)
境污染問題。


圖1是本發(fā)明礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)縱投影示意圖；
圖2是圖1礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)平面投影示意圖；
圖3是地下選礦廠平面布置縱投影示意圖；
圖4是圖3地下選礦廠平面布置投影示意 圖5是地下選礦廠梯形布置縱投影示意圖；
圖6是圖5地下選礦廠梯形布置平面投影示意圖； 圖中1、主提升井，2、精礦輸送管道，3、精礦儲倉，4、地下選礦廠，5、卸礦通道，6、充 填管道，7、盲豎井巻揚硐室，8、充填采場，9、礦柱，10、出礦采場，11、主溜井，12、盲豎井，13、 石門，14、風(fēng)井，15、礦體界限，16、穿脈巷道，17、主運輸水平巷道，18、礦巖界限，19、地表， 20、地下充填站，21、井底車場，22、地下水倉，23、地面提升控制裝置，401 、旋回硐室，402、圓 錐硐室，403、篩分硐室，404、粉礦硐室，405、球磨硐室，406、選別硐室，407產(chǎn)品輸送硐室。

具體實施例方式
例1、以我國本溪某鐵礦為例，經(jīng)探測計算儲存量為31億噸，埋藏地下 1000-1400m，礦體總長2000m、寬1300m。以年生產(chǎn)能力為2500萬噸計，所形成的地下采、選 一體化系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，在垂直礦體走向，并圈定在地表移動地帶50m位置設(shè)置一 條主提升井l，在主提升井1的左側(cè)20-300m區(qū)域內(nèi)和主運輸水平巷道17以下20m處，設(shè) 置有一個地下選礦廠4，包括旋回硐室401、圓錐硐室402、篩分硐室403、粉礦硐室404、球 磨硐室405、選別硐室406、產(chǎn)品輸送硐室407，各硐室采取平面布置形式，如圖3和圖4所 示。旋回硐室401設(shè)計空間為18mX100mX40m， +30m維修空間，主要裝配回旋破碎機，實 現(xiàn)對礦石的粗碎；圓錐硐室402，設(shè)計空間，中碎為15mX 100mX 15m， +30m維修空間，細碎為 15mX 100mX 15m， +30m維修空間，安放圓錐破碎機，對礦石進行中碎和細碎；篩分硐室403， 設(shè)計空間為7. 5mX 18mX 15m， +10m維修空間，裝配篩分機械，對礦石進行篩分分級；粉礦硐 室404用于球磨硐室的原料緩沖室，設(shè)計空間為7. 5mX18mX10m，+10m維修空間，球磨硐室 405裝配球磨機，包括球磨一段和球磨二段兩部分，球磨一段設(shè)計空間為36mX30mX15m， +30m維修空間，球磨二段設(shè)計空間為36mX 30mX 15m， +30m維修空間，實施對篩分分級的礦 石進行球磨；選別硐室406，設(shè)計空間為30mX 30mX 15m， +30m維修空間，安放選別機械，用 于提取有用礦物；產(chǎn)品輸送硐室407，設(shè)計空間為1000!112，是整個地下選礦廠的精礦輸送室， 通過精礦輸送管道2與主提升井中提升管道連接，通過地面提升控制裝置23控制，將精礦 送往地表精礦儲倉3。為了保證地下選廠的穩(wěn)定安全，各硐室空間采用礦柱和人工支柱交替 布置。對硐室的頂板采用長錨索和噴錨網(wǎng)支護，防止巖石的松動和垮落，同時在頂板和兩幫 選擇測點，放置傳感器，檢測硐室周圍巖石的變化和移動。另外在硐室內(nèi)裝配降噪和減噪設(shè) 備，降低地下選礦噪聲。在主提升井1的右側(cè)50m和礦體頂部的上盤20m處設(shè)置地下充填 站20，是由6個立式砂倉硐室、3個水泥倉硐室和1個攪拌硐室組成，通過管道與充填采空 區(qū)和地下選礦廠4連通。將選礦廠的尾砂先送到地下充填站經(jīng)過處理后，然后再通過管道 將尾砂送到采空區(qū)，進行填充。另外，還可以采用尾砂充填法形成人工頂間柱或尾砂充填采 空區(qū)形成人工頂間柱，為后續(xù)的礦石回采創(chuàng)造條件。在主提升井1的左側(cè)150m和礦體頂部 的下盤20m的位置，設(shè)置有地下水倉22，用管道與選礦廠4和地下充填站20連通。所述的 主提升井1的左右兩側(cè)各均勻開設(shè)有3條盲豎井12，在主提升井1和每條盲豎井12的相 鄰位置均開設(shè)有一條主溜井11。主溜井11的作用是為在進一步向下層礦層掘進時提升下 部的礦石。在圍繞每個盲豎井12和主溜井11的位置都開設(shè)一個井底車場21。在采礦區(qū) 域內(nèi)開設(shè)有一條主運輸水平巷道17，采用環(huán)形布置，主運輸水平巷道17之間通過穿脈巷道 16相連，相鄰的穿脈巷道16之間間隔為50m ;主運輸水平巷道17通過石門13和井底車場 21連通。所述主運輸水平巷道17的兩端開設(shè)有風(fēng)井14，用于采礦區(qū)和選礦廠的通風(fēng)。隨著掘進深度加大，在采礦區(qū)域內(nèi)開設(shè)如主運輸水平巷道相同的階段運輸巷道。
相對于本發(fā)明上述年生產(chǎn)能力為2500萬噸計算，采用傳統(tǒng)開發(fā)方法，每條豎井年 提升能力以400萬噸計算，需要打7條1500m以上的深井。采用本發(fā)明上述系統(tǒng)，可以減少 提升井掘進米6000多延長米；在采選礦生產(chǎn)過程可以使礦石不經(jīng)過主豎井提升，而直接通 過主運輸水平巷道，經(jīng)卸礦通道送入選礦廠。這樣大大降低了礦石的提升成本。經(jīng)過選礦 后的尾礦或廢石，經(jīng)過尾砂處理系統(tǒng)，可直接用于充填采空區(qū)。選礦后的精礦通過管道輸送 至地表。據(jù)初步估算，采用本發(fā)明技術(shù)方案相對已有技術(shù)，總體上能降低采礦成本10-30% 。 另外采用本發(fā)明技術(shù)方案，能真正實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護，具有重要的社會效益。
例2 :以我國思家?guī)X鐵礦為例，該礦產(chǎn)資源埋藏在地下600m以下，礦體長為1000m， 寬為500m，計算其儲量為16億噸。按照年生產(chǎn)能力為IOOO萬噸計，形成本發(fā)明的地下采 選一體化系統(tǒng)的構(gòu)成同例1。不同點在于，在垂直礦體走向，并圈定在地表移動地帶30m 位置，設(shè)置一條主提升井1，在主提升井1左側(cè)和主運輸水平巷道17以下40m處設(shè)置地 下選礦廠4，地下選礦廠4的各硐室的空間采取梯形布置形式。如圖5和圖6所示。旋 回硐室401設(shè)計空間為18mX70mX40m， +30111維修空間，圓錐硐室402，設(shè)計空間，中碎為 15mX 50mX 15m， +30m維修空間，細碎為15mX 50mX 15m， +30m維修空間，篩分硐室403，設(shè)計 空間為7. 5mX 18mX 15m， +10m維修空間，粉礦硐室404，設(shè)計空間為7. 5mX 10mX 15m， +10m 維修空間，球磨硐室405，球磨一段設(shè)計空間為36mX 15mX 15m， +30m維修空間，球磨二段設(shè) 計空間為36mX15mX15m， +30m維修空間，選別硐室406，設(shè)計空間為30mX15mX15m， +30m 維修空間，產(chǎn)品輸送硐室407，設(shè)計空間為500m2。地下充填站20由2個臥式砂倉1個水泥 倉和1個攪拌硐室組成。在主提升井1的左、右兩側(cè)均設(shè)有1條盲豎井12。所述的連接主 運輸水平巷道17間的相鄰穿脈巷道16之間間隔為12. 5m。
權(quán)利要求
一種深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)，包括主提升井、盲豎井、主溜井、主運輸水平巷道、貫通主運輸水平巷道間的穿脈巷道、井底車場、風(fēng)井，地下選礦廠、設(shè)置在地表面上的提升控制裝置和設(shè)置在地表面上的精礦儲倉，所述的主提升井設(shè)置在垂直礦體走向，并在圈定的地表移動地帶20m之外位置；所述主運輸水平巷道通過石門和井底車場與盲豎井和主溜井連通，主運輸水平巷道兩端開設(shè)有風(fēng)井；所述盲豎井上方與盲豎井卷揚硐室連通，其特征在于只設(shè)置一條主提升井，在主提升井相鄰的左右兩側(cè)均勻設(shè)有至少1條盲豎井，主提升井和每條盲豎井相鄰位置都設(shè)有一條主溜井，主運輸水平巷道設(shè)置在礦體頂部的下盤側(cè)，以主提升井為中心，并與主運輸水平巷道反方向一側(cè)，半徑為20-300m的半圓周范圍內(nèi)，主運輸水平巷道以上或以下20-40m處設(shè)置地下選礦廠、地下水倉和地下充填站，地下選礦廠和主提升井間設(shè)有卸礦通道和精礦運輸管道。
2. 按照權(quán)利要求1所述的深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)，其特征在于所述的 地下選礦廠包括旋回硐室、圓錐硐室、篩分硐室、粉礦硐室、球磨硐室、選別硐室和產(chǎn)品運輸 硐室，各硐室采取平面布置形式或梯形布置形式。
3. 按照權(quán)利要求1所述的深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)，其特征在于所述的 地下充填站由砂倉硐室、水泥倉硐室和攪拌硐室組成，地下充填站通過管道與地下選礦廠 和填充采空區(qū)連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采、選一體化系統(tǒng)，要點是只設(shè)置一條主提升井，相鄰主提升井位置設(shè)置有地下選礦廠、地下填充站和地下水倉；在主提升井左右側(cè)均勻開設(shè)至少一條盲豎井，主提升井和盲豎井相鄰位置均設(shè)有一條主溜井；在礦體頂部的下盤側(cè)設(shè)置主運輸水平巷道，巷道兩端開設(shè)有風(fēng)井；地下選礦廠包括旋回硐室、圓錐硐室、篩分硐室、粉礦硐室、球磨硐室、選別硐室和產(chǎn)品輸送硐室；本發(fā)明最大特點是選礦廠、地下填充站和地下水倉建在地下，實現(xiàn)了開采深埋礦產(chǎn)資源短距離提升，選后的尾礦和廢石直接在井下利用，總體上可降低采礦成本10-30％，實現(xiàn)地表不破壞，減少環(huán)境污染和保護生態(tài)環(huán)境。
文檔編號E21D13/00GK101775985SQ20101010842
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者佟彥軍, 孫豁然, 安龍, 徐帥, 曲勝利, 李少輝, 柳小波, 毛鳳海, 王立君, 穆太升, 苑占永, 邵安林, 鄭貴平 申請人:東北大學(xué)