[发明专利]一种可不建尾矿库的地下矿山开采工艺

说明书

一种可不建尾矿库的地下矿山开采工艺，统计矿山开采区产生的总尾矿量数据及对采空区充填后的剩余尾矿量数据；在矿山开采区预设的范围内规划选择砂石骨料料场，形成的空区满足对剩余尾矿量的存贮要求；对矿山开采区进行矿石和废石开采，对矿石选别产生精矿和尾矿；将开采产生的废石和选别产出的废石破碎，按照预设的尺寸对破碎后的物料筛分形成砂石骨料和筛分残留料；将尾矿或筛分残留料充填到采空区。矿石和废石开采后形成容纳尾矿的采空区，采空区的体积满足矿石选别产生的尾矿和所需加胶结材料存贮要求。形成足够空区将选矿后产生的尾矿充填到井下，地表不设尾矿库，真正实现“无尾矿山”，砂石骨料还可销售，有利于环境保护和国民经济建设。

技术领域

本发明涉及一种可不建尾矿库的地下矿山开采工艺，属于采矿技术领域。

背景技术

矿石按所含元素的性质可分为金属矿石和非金属矿石。通常把金属分为黑色金属和有色金属两大类。除铁、锰、铬外现有的83种金属都叫有色金属，包括重有色金属、轻金属、贵金属、稀有金属等。常见的黑色金属矿石有铁矿，有色金属可分为重金属(如铜、铅、锌)、轻金属(如铝、镁)、贵金属(如金、银、铂)及稀有金属(如钨、钼、锗、锂、镧、铀)。一般铁矿的原矿品味(矿石品位指单位体积或单位重量矿石中有用组分或有用矿物的含量)35％左右，铜、铅、锌矿的原矿品味1％左右，金矿的原矿品味一般3克每吨左右。

地下矿山采矿活动中，矿石开采后运至选矿厂进行选别，选别后产生精矿(有用矿物)和尾矿(无用脉石)。精矿送至冶炼厂进行冶炼，废石运至排土场堆存，尾矿运至井下采空区进行充填，剩余的尾矿运至尾矿库堆存。铁矿的尾矿产率(尾矿占原矿石质量百分比)为65％左右，铜、铅、锌矿尾矿产率为95％左右，金矿尾矿产率几乎为100％。由于矿石通过破碎、磨矿后精矿、尾矿的细度较细，粒径中小于0.074毫米大于50％，将较细的尾矿充填到井下，由于尾矿颗粒中有间隙，绝大多数情况下充填后尾矿都有剩余。品味较高的铁矿、多金属矿可以将尾矿全部充填到井下，其他品味较低的会剩余20％左右的尾矿。对于铜、铅、锌、金矿，充填后会剩余50％左右的尾矿。现阶段，剩余的尾矿大多数情况下运至尾矿库堆存。

尾矿库是用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所。由于尾矿库会涉及到诸多安全、环保问题，所以尾矿库库址的选择有诸多限制条件。根据《尾矿设施设计规范》GB50863-2013中尾矿库的选址原则：“尾矿库库址选择应遵守下列原则：1、不应设在风景名胜区、自然保护区、饮用水源保护区；2、不应设在国家法律禁止的矿产开采区域；3、不宜位于大型工矿企业、大型水源地、重要铁路和公路、水产基地和大型居民区上游；4、不宜位于居民集中区主导风向的上风侧；5、应不占或少占农田，并应不迁或少迁居民；6、不宜位于有开采价值的矿床上面；7、汇水面积小，并应有足够的库容；8、上游式湿排尾矿库应有足够的初、终期库长；9、筑坝工程量应小，生产管理应方便；10、应避开地质构造复杂、不良地质现象严重区域；11、尾矿输送距离应短，宜能自流或扬程小。”根据文件《遏制尾矿库“头顶库”重特大事故工作方案》的通知安监总管一〔2016〕54号：尾矿库“头顶库”(系指下游1公里〈含〉距离内有居民或重要设施的尾矿库)安全风险逐渐增大，易诱发重特大事故，亟待进一步综合治理。还有些区还将下游距离扩大到3公里。对于新建尾矿库、改扩建尾矿库，监管部门对尾矿库“头顶库”不予批复建设，加之尾矿库占地面积地大，用地指标难以批复，某些新建矿山由于尾矿库无处可建，导致矿山无法建设；某些已有矿山由于尾矿库无法加高扩建或新建，导致矿山面临停产的压力。由于以上种种原因，尾矿库的新建和续建是否成功已成为矿山建设的重要因素。

目前，在基础建设中，砂石骨料是我国生产量和消费量最大的矿产资源，也是经济发展的重要支撑。据中国砂石协会统计，在混凝土结构中，使用1吨钢材，需要6吨水泥、36吨砂石骨料；每千米高速公路砂石骨料用量为5.46万吨，每千米高铁砂石骨料用量平均为7万吨，建筑每平方米砂石骨料用量近1吨。当前，我国的砂石骨料年产销量已经达到200亿吨。砂石是继水之后消耗最多的第二大自然资源。