河西金礦淺部充填系統(tǒng)改造方案

張培民，曹旭，丁雨慶

(招遠(yuǎn)市河西黃金集團(tuán)有限公司，山東招遠(yuǎn)市265402)

河西金礦淺部充填系統(tǒng)改造方案

張培民，曹旭，丁雨慶

(招遠(yuǎn)市河西黃金集團(tuán)有限公司，山東招遠(yuǎn)市265402)

河西金礦為解決淺部充填法開采中充填倍線大的問題，在井下利用渣漿泵加壓充填砂漿，從而將淺部采場(chǎng)廢石充填改造為尾砂膠結(jié)充填。對(duì)該礦淺部充填系統(tǒng)改造的經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較。

尾砂膠結(jié)充填;渣漿泵;充填質(zhì)量;經(jīng)濟(jì)效益

河西金礦－40m以上中段的139、137、145、146、108、147、155等淺部各采區(qū)由于距離地表尾砂充填站較遠(yuǎn)，充填倍線高達(dá)16左右，大于實(shí)驗(yàn)得出的最大自流倍線10.5，70%重量濃度砂漿不能靠自流到達(dá)采場(chǎng)進(jìn)行充填工作，故原－40m以上中段采場(chǎng)均采用廢石充填上向水平進(jìn)路回采方式。先行進(jìn)路充填時(shí)進(jìn)路兩幫人工后退式砌筑混凝土隔墻，膠結(jié)用的水泥由人工自脈外行人井搬運(yùn)至采場(chǎng)，人工攪拌廢石。該充填回采方法存在回采安全性較差、礦石貧損兩率較高、對(duì)選礦回收率影響大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)用較高、地表尾砂堆存多、不利于采區(qū)周邊遠(yuǎn)景儲(chǔ)量保護(hù)等較多缺點(diǎn)。因此，提出利用渣漿泵加壓充填砂漿，嘗試改造河西金礦淺部采場(chǎng)的充填方式。

1 全尾砂粒級(jí)組成及膠結(jié)尾砂強(qiáng)度試驗(yàn)

河西金礦的全尾砂粒級(jí)組成見表1。2010年5月委托山東第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心利用DCY－60萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)該礦全尾砂不同膠結(jié)比例的試塊強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)，7d齡期的試塊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表2。

2 充填改造方案

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，58%～60%的低濃度充填砂漿在充填倍線小于9時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自流充填，在管路中砂漿不出現(xiàn)離析。由此分別在－10m中段東西沿脈充填倍線8左右的地方各設(shè)置渣漿泵硐室(規(guī)格6m×3.5m×4.5m)1個(gè)，每個(gè)硐室內(nèi)設(shè)本溪水泵有限責(zé)任公司產(chǎn)的80XZ－A385型渣漿泵1臺(tái)(流量70 m3/h、揚(yáng)程60m、渣漿濃度≤60%)、單軸雙葉輪1.5 m×1.5m攪拌桶1個(gè)，充填砂漿自充填站自流至渣漿泵硐室攪拌桶內(nèi)，經(jīng)再次攪拌由渣漿泵送至400 m遠(yuǎn)的采場(chǎng)充填井上口，充填管路為Φ100mm壁厚15mm的耐磨高分子聚氯乙烯管。東部渣漿泵硐室設(shè)于120線穿脈內(nèi)完成對(duì)145，155等采區(qū)的充填，西部渣漿泵硐室設(shè)于104線穿脈附近完成對(duì)139，137，108，146，147等采區(qū)的充填。

表1 全尾砂粒級(jí)的組成

表2 不同膠結(jié)比例的全尾砂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

采區(qū)進(jìn)路充填時(shí)，根據(jù)后退式回采原則，在進(jìn)路合適位置架設(shè)木質(zhì)擋墻。為確保進(jìn)路充填接頂質(zhì)量，在充填進(jìn)路內(nèi)設(shè)兩條普通塑料管路，一條用作充填排氣管，架設(shè)于進(jìn)路最高處，用于充填排氣、泄水，減輕砂漿及空氣對(duì)封閉門的壓力，另一條用于充填，該條在封閉門外設(shè)三通管用于充填管路沖刷時(shí)泄水，減少對(duì)充填濃度的影響，確保充填體強(qiáng)度;分批次進(jìn)行充填，減少濃度低對(duì)接頂質(zhì)量的影響，同時(shí)降低對(duì)封閉擋墻的充填壓力，避免封閉倒塌跑漏事故。

為降低第一層充填時(shí)尾砂的泄露，將采區(qū)內(nèi)各種貫通工程密閉，并在進(jìn)路底板鋪展編織袋。

為減輕爆破對(duì)尾砂隔墻的影響，避免較大的片幫造成安全隱患及礦石貧化損失升高，爆破時(shí)以底板尾砂為自由面，采取多打眼、不耦合裝藥、排間微差起爆的爆破方式。進(jìn)路充填接頂及爆破后膠結(jié)充填體情況見圖1。

圖1 揭露的進(jìn)路充填體

3 安全及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

3.1 回采安全性比較

原廢石充填采場(chǎng)接頂質(zhì)量較差，造成采場(chǎng)頂板暴露面積大，整體出現(xiàn)移動(dòng)變形，尤其是較大的采區(qū)，由于每層回采周期長(zhǎng)，這種影響尤甚，－40m 139采區(qū)因廢石充填接頂不實(shí)，不僅造成進(jìn)路頂板整體變形維護(hù)費(fèi)用增加，還造成大量高品位礦石的丟失。改為尾砂膠結(jié)充填后，由于充填接頂質(zhì)量較高，保證了淺部各采區(qū)礦石的安全順利回采。

3.2 資源回收率比較

由于安全及廢石充填面不平且空隙較大等原因，造成部分高品位礦石及裂隙充填型高品位粉礦損失嚴(yán)重，損失率高達(dá)12.5%。同時(shí)，由于隔墻因缺少細(xì)骨料，混凝土混入礦石造成選礦回收率下降到88.08%左右。而尾砂膠結(jié)充填礦石損失率控制在4.5%左右，貧化率控制在6.8%左右，選礦回收率控制在95.8%～96%。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益比較

3.3.1 淺部充填系統(tǒng)改造后所需費(fèi)用

(1)主充填管路。規(guī)格直徑101.6mm，管路長(zhǎng)度1400m，管路單價(jià)33.25元/m，管路投資共需4.655萬元。

(2)渣漿泵。渣漿泵2.5萬元/個(gè)，合計(jì)5.0萬元。

(3)攪拌桶。單價(jià)2.8萬元/個(gè)，合計(jì)5.6萬元。

(4)工程掘進(jìn)。掘進(jìn)渣漿泵硐室2個(gè)，需7.77萬元。

(5)工資。淺部充填需增加職工4人，按每人3.0萬元/a計(jì)算共需12萬元/a。

(6)其它。管路架設(shè)及泵基礎(chǔ)澆筑設(shè)備安裝等需1.16萬元。每年木材消耗需6萬元。渣漿泵每年檢修費(fèi)用預(yù)計(jì)0.56萬元。膠結(jié)材料費(fèi)用28.03萬元。外包隊(duì)預(yù)制800m3/a，費(fèi)用30萬元/a。采礦費(fèi)用345.813萬元/a。每天充填0.7h，每年電費(fèi)2.65萬元。進(jìn)路一次性充填管路需要約24399m，按8元/m計(jì)算，合計(jì)195192元，平均59149.1元/a。

淺部充填系統(tǒng)改造一次性投入需24.185萬元，按淺部礦石儲(chǔ)量平均7.33萬元/a。以上各種費(fèi)用合計(jì)為438.298萬元/a。

3.3.2 充填系統(tǒng)改造前費(fèi)用

采礦費(fèi)用:737.1萬元/a。預(yù)制費(fèi)用:外包隊(duì)預(yù)制2200m3/a，費(fèi)用81.1萬元/a。充填用廢石剝離費(fèi)用:5.3萬元/a。費(fèi)用合計(jì)823.5萬元/a。

3.3.3 淺部充填系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)效益:

(1)直接經(jīng)濟(jì)效益。河西金礦淺部充填系統(tǒng)由矸石充填改為尾砂充填后，每年節(jié)約費(fèi)用823.5－438.298=385.202(萬元)，整個(gè)淺部礦量回采可節(jié)約費(fèi)用385.202×3.3=1271.17(萬元)。

(2)間接經(jīng)濟(jì)效益。尾砂用于井下充填可延長(zhǎng)尾礦庫(kù)服務(wù)年限，相對(duì)減少尾礦庫(kù)征地、基建、管理等費(fèi)用。根據(jù)該礦童家尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容(66.6萬m3)及相關(guān)費(fèi)用(920萬元)計(jì)算，單位庫(kù)容費(fèi)用為13.8元/m3。侯西區(qū)段用尾砂充填減少尾礦庫(kù)庫(kù)容46474m3，相比減少費(fèi)用64.13萬元。此外，用尾砂膠結(jié)充填，可為該區(qū)段遠(yuǎn)景儲(chǔ)量的回采及－10m以上礦石的回采創(chuàng)造有利條件。

4 充填系統(tǒng)改造存在的不足

該次充填系統(tǒng)改造采用渣漿泵而不是活塞泵加壓輸送砂漿，充填砂漿濃度較低(≤60%)，造成采場(chǎng)析水較多、采場(chǎng)接頂難度大，同時(shí)尾砂充填較廢石充填對(duì)作業(yè)面的展開有所影響，降低了采出礦效率。

［1］《充填采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).充填采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:礦山工業(yè)科技出版社，2008.

［2］惠林，賀茂坤.淺談充填體質(zhì)量與充填工藝的關(guān)系［J］.中國(guó)礦山工程，2010，39(5):17－19.

［3］張利華.充填料灰砂比控制方法探討［J］.中國(guó)礦山工程，2010，39(5):20－22.

［4］李浩宇.崇禮紫金尾砂充填系統(tǒng)［J］.中國(guó)礦山工程，2010，39(5):14－16.

［5］施士虎，李浩宇，陳慧泉，礦山充填技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展［J］.中國(guó)礦山工程，2010，39(5):10－13.

2011－04－08)

張培民(1971－)，男，山東茌平人，工程師，從事采礦工程技術(shù)管理工作，Email:zhangpeimin123@126.com。