金属矿露天坑与地下空区尾矿协同充填清洁生产

卢宏建¹，王奕仁¹，李成合²，李胜²，李晓东²，杜英男²

1. 华北理工大学矿业工程学院2. 河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿

摘 要：针对露天坑和地下空区诱发地质灾害、尾矿库存在溃坝风险和破坏区域环境等问题,以金属矿露天转地下开采矿山工程为研究对象,结合阶段空场嗣后充填法开采,发明了不均匀尾矿充填体制作与取样装置,基于流体弗劳德准则,结合现场原位取样力学试验,提出了考虑尾矿充填强度不均匀特性的强度计算方法;基于测量学与系统工程理论,提出了露天坑与地下空区三维信息提取和尾矿协同充填与排水技术;运用流体力学和有限元理论构建了一次充填高度和挡墙构筑位置参数优化三维模型,形成了高效—材料再用—低成本轻型挡墙尾矿充填封闭技术。研究成果在石人沟铁矿得到应用,建成了原矿200万t/a的铁矿床露天转地下开采尾矿充填清洁技术工程示范,取得的主要技术指标为尾矿综合利用率达到100%、嗣后充填成本25元/t、挡墙构筑效率0.016道/(人·时)、构筑成本606元/m~2。突破了露天坑与地下空区尾矿协同充填技术瓶颈,完善了矿山尾矿处置理论与技术,实现了尾矿零排放,消除了露天坑与地下空区安全隐患,推动了冶金矿山生态文明建设,加快了资源绿色开采进程。

关键词：金属矿;露天坑;地下空区;尾矿;协同充填;清洁生产;