[01826745]复杂环境金属矿露天转地下充填开采与尾矿内排协同技术研究

为解决石人沟铁矿复杂环境(采空区与高陡边坡共存、空场法与充填法共存、充填与尾矿内排共存)条件下，露天转地下充填开采的关键技术难题，实现创建露天转地下无尾矿库绿色矿山的环保目标，河北钢铁集团、河北钢铁集团矿业有限公司与中南大学合作，开展了复杂环境金属矿床露天转地下充填开采与尾矿内排协同技术研究。主要研究内容：项目以创建露天转地下无尾矿库绿色矿山为目标，展开多领域、多学科协同攻关：地下采场、地下采空区充填与露天坑尾矿胶结堆填协同机制；露天地下一体化监测系统和灾害联动预报技术；地下露天协同高效充填技术；露天坑尾矿胶结堆填及井下全尾砂充填体质量控制标准。科学发现点：项目通过多学科交叉，实现了如下集成技术创新：成功创建了采场充填、采空区充填与露天坑尾矿胶结堆填的协同机制，首次实现了露天转地下铁矿高效充填回采并实现尾矿零排放，取消了尾矿库，治理了露天边坡与地下采空区灾害隐患，为中国矿业可持续发展建设绿色矿山开辟了一条新的途径。研究了基于微震监测技术的露天地下一体化监测系统和灾害联动预报技术，开发了露天地下安全协同监测监控技术体系，保障了地下开采与露天边坡的安全，出版了专著《露天转地下开采围岩稳定与安全防灾》(ISBN：978-7-5024-6400-4，冶金工业出版社，2013)。采用地下露天协同高效充填技术，解决了露天转地下衔接部位采场充填接顶技术难题，实现了境界矿柱的安全回采。在此研发过程中，研发过程中，先后发明了“一种充填矿山管道输送试验专用设备”(ZL201120407982.8，实用新型专利)、“一种用于立式砂仓尾砂活化造浆的喷嘴”(ZL201220737250.X，实用新型专利)，“一种立式砂仓尾砂活化造浆装置”(ZL201420558977.0，实用新型专利)；完成了“金属矿山全尾砂充填自动控制系统软件”著作权登记(2014SR131751)，出版了一本专著“深井矿山充填理论与管道输送技术”(ISBN：9787548701521，中南大学出版社，2010)。提出了露天坑尾矿胶结堆填及井下全尾砂充填体质量控制标准，为推广应用全尾矿内排露天坑胶结堆填技术，以露天坑取代尾矿库排放尾砂提供了依据。科学价值：该项目显示出较突出的科学价值：通过引进创新方式，在消化国外先进仪器、设备基础上，通过二次开发，形成了一系列具有自主知识产权的新技术成果，丰富了露天转地下开采的技术理论，提高了中国金属矿山露天转地下开采总体技术水平；通过自主创新和集成创新，解决了大型金属矿山开采过程中存在的带有普遍性的技术难题，推动了中国金属矿山向绿色矿业的快速转型。同行引用及评价：该项目的部分已转化为成果，已在黑山铁矿、庙沟铁矿、近北庄铁矿、司家营铁矿等矿山推广引用，为引用矿山创造了显著的经济效益和社会效益。该项成果经河北省科学技术厅委托组织鉴定，鉴定专家一致评价为该成果技术先进，创新性突出，效益显著，示范性强，推广应用前景广阔，研究成果总体达到了国际领先水平。