尾砂充填技術在大紅山銅礦的運用與研究

趙麗瓊，張應平

（玉溪礦業有限公司，云南 玉溪 653100）

尾砂充填技術在大紅山銅礦的運用與研究

趙麗瓊，張應平

（玉溪礦業有限公司，云南 玉溪 653100）

簡述了大紅山銅礦基本概況和尾砂充填技術的基本工藝流程，采用立式砂倉自然沉淀分級制備工藝，將沉砂制備成平均濃度65%～70%的礦漿，用管道自流輸送到采空區充填。通過充填減少尾礦排放量，提高礦柱的安全回采，降低貧化率，延長礦山服務年限。

尾砂充填技術；采空區；運用與研究；大紅山銅礦

尾砂充填采礦技術是現代礦山開采經濟環保的一種新技術，與其它采礦方法相比，具有工藝簡單、成本低、回采率高、作業安全、保護環境等優點。并且能回采復雜地質條件下的難采礦體和深部礦體，因此充填采礦技術也越來越受重視，充填技術工藝也在不斷創新和發展。同時也是把尾礦視為一種遠景資源儲存于井下，待將來技術經濟成熟再對其進行資源二次開發利用。

1 大紅山銅礦簡介

大紅山銅礦位于云南省玉溪市戛灑鎮境內，地理坐標為東經 101°35′30″～101°38′50″，北緯 24° 05′30″～24°08′00″，礦區范圍海拔高度 600～1350m。大紅山銅礦一期工程于1997年7月1日正式建成投產，工程設計采選能力2400t／d，采用膠帶斜井、輔助斜井開拓，中段有軌運輸。采礦方法為電耙出礦的有底部結構分段空場法 （占 70%），YGZ－90型鑿巖機鉆鑿落礦炮孔；電耙出礦的房柱法 （占30%），用淺眼鑿巖機鑿巖落礦；嗣后用廢石和自然分級尾砂充填采空區。

二期工程在一期基礎上新增采礦能力2400t／d。采用膠帶斜井、箕斗斜井、輔助斜坡道開拓，中段有軌運輸，采礦方法以分段空場法為主、其次為房柱法，采用進口先進的全液壓臺車鑿巖、4m3電動鏟運機出礦為主的機械化無軌開采工藝，采后均采用廢石及尾砂充填采空區。

大紅山銅礦西部礦段采礦工程也采用空場出礦嗣后廢石及分級尾砂充填的采礦法。

2 大紅山銅礦充填系統和工藝

2.1 充填材料

大紅山銅礦礦床屬緩傾斜多層礦體，埋深較大，礦巖穩固，地溫高，采用空場類采礦法。為及時處理采空區，有效控制地壓，確保井下生產工作及人員安全，防止空區大面積垮落產生災害性破壞事故，減少礦石損失及頂板冒落造成的貧化，減少地表尾礦庫庫容和廢石堆場，根據空場采礦法采空區嗣后一次充填處理的特點，結合大紅山銅礦的具體情況，選取來源豐富、可靠、經濟、能滿足充填要求、運送方便的選礦尾砂及坑內采掘廢石作為充填料。

2.2 充填設施

2.2.1 本區充填站

大紅山銅礦一、二期工程建設有充填站 （簡稱：第一充填站），充填站設施包括：兩組 （4個）直徑為 φ9m的立式砂倉 （有效容積1000m3／個），1組 （2個）φ7m立式砂倉 （有效容積560m3／個），2臺處理溢流的 φ15m濃密機和1臺φ30m濃密機及回水泵站、充填高位水池、濃密機底流泵站等。

2.2.2 第二充填站

第二充填站布置在二選廠后山坡 810～842m標高間，立式砂倉置于842m平臺，Φ30m濃縮機置于830m平臺，回水泵站置于810m平臺，φ30m濃密機底流加壓泵站置于 807m平臺，充填站高位水池置于930m標高，827m平臺設置用于本區東部充填的充填加壓泵站。

2.2.3 膠結攪拌站

膠結攪拌站設置在923m平臺，設置3套水泥添加和攪拌裝置。攪拌站為鋼筋混凝土框剪結構，水泥倉和攪拌設施在同一建筑物內設置，水泥倉3個，容積300m3／個，配套設置3套雙管螺旋給料機，3臺 φ2.6m×2.4m高濃度強力攪拌槽。

2.3 充填料制備工藝

一選廠843m平臺水隔離泵站共設 3臺水隔離泵，選廠濃度池底流經渣漿泵打入水隔泵喂料漿池，由水隔泵加壓 （重量濃度45%～50%），送往充填制備站933m平臺立式砂倉，尾礦經立式砂倉分級及沉淀儲存再造漿 （重量濃度60%～70%），通過管道自流輸送到采空區充填，立式砂溢流水進入濃密池沉淀細粒，溢流水再送回水處理系統。細泥由一期充填站渣漿泵加壓進入由水隔離泵站引出的尾礦庫輸送管排入尾礦庫。

二選廠尾礦濃密機底流由渣漿泵揚送到675m平臺水隔泵站喂料漿池，再由水隔泵加壓揚送到842m平臺立式砂倉。立式砂倉沉砂 （Cw＝80% ～85%）通過在底部松動和兌水造漿形成濃度68%～72%、平均70%的礦漿，用管道經充填回風斜坡道及下部中央進風充填斜井送往各采區井下采空區充填；立式砂倉溢流 （Cw＝20%～25%）進入830m平臺 Φ30m濃密機濃縮脫水，底流 （Cw＝30%～35%）由設于807m平臺的加壓泵站加壓揚送至 865m尾礦結合池，之后自流到龍都尾礦庫。

西礦段按機械化點柱式上向水平分層充填法的工藝要求，尾砂充填分為分級尾砂充填和膠結尾砂鋪面兩個環節。分級尾砂充填直接采用立式砂倉制備工藝，膠結尾砂充填需增加水泥等膠結材料添加和攪拌系統，立式砂倉放砂放出濃度68%～70%的尾砂漿，自流進入攪拌槽，由螺旋給料機按1∶4 ～1∶5的灰砂比例添加 Ps42.5水泥，每個系列充填制備能力 80～100 m3／h。經攪拌均勻后，再經管道自流進入分層回采工作面充填。要求膠結尾砂強度3d達1～1.5MPa，7d＞2MPa。

3 實際運用

3.1 充填準備

采礦場出礦完成后交付充填，進行采空區密閉構筑物 （密閉墻封口）的施工及濾水設施的安裝，在充填盤區各回采分段進行裝礦進路砌筑濾水墻，沿分段穿脈和盤區礦柱內的穿脈巷道，向采空區鉆鑿中深孔做溢流透水鉆孔。盤區充填以礦塊為單元進行，對于全面法，由于礦體厚度相對較薄，每一礦塊空間尺寸較小，因此在每一礦塊開采后進行一次充填；對于房柱法和分段空場法，由于礦體厚度相對較大，采 2～3個礦塊后，充填2個礦塊，按采3充2考慮，每兩個條帶回采完畢，即進行充填準備工作。

3.2 輸送管道鋪設

井下尾砂采用 DN150管道輸送，一、二期的充填管道均由二期的充填進風斜井進入到井下各水平，在斜井中共鋪設 3管道 （2條工作，1條備用），在回風頂沿鋪設一條管道，設計輸送重量濃度65%～70%，輸送能力130～200m3／h，輸送流速控制在2～3m／s，再根據具體的充填采區鋪設相應的管道到充填采空區。

西礦段井下充填輸送管徑選擇DN150，在充填回風斜坡道、500m充填回風斜坡道至充填進風斜井間的聯道、充填進風斜井內鋪設 DN150耐磨陶瓷鋼管三根，兩根工作一根備用，各中段充填回風平巷及充填回風平巷至充填進風斜井聯道內鋪設DN150無縫鋼管一根，中段充填回風平巷至各充填盤區鋪設 DN100無縫鋼管一根。

3.3 立式砂倉裝載及溢流脫水

由于尾砂粒度細，立式砂倉沉降面積小、漿量大的特點，在砂倉數量有限的條件下，采取立式砂倉，分兩組，每組兩個。采取間隔進料、交替溢流，延長砂倉裝載時間，以控制溢流粒度。φ9m的立式砂倉裝載時間19～23.8h，制備充填時間為8～10h；φ7m的立式砂倉裝載時間13～15.5h，制備充填時間為5～6h。

砂倉溢流水在上半部倉身溢流圈以下，沿豎向布置3層溢流排水孔 （間隔2.0m），和倉頂溢流圈將兩個砂倉溝通排出。通過間隔進料，流出顆粒沉降時間，控制溢流濃度 Cw≤20%，確保濃密池的處理效果。立式砂倉入料口設置滴落散流器，減小對砂倉內漿面的沖擊，改善尾砂沉降環境。

3.4 充填作業

根據充填采礦法的要求，分層采空區先用井下采掘廢石和自然沉淀分級尾砂充填，之后再用膠結尾砂漿鋪面，每一次分層開采高度 3.3m，廢石和自然沉淀分級尾砂充填2.7～2.8m，膠結尾砂漿鋪面0.5～0.6m。膠結充填比例18.15%，分級尾砂和廢石充填比例占 81.85%。尾砂充填前、結束后用清水清洗管道5～10min，并有專人負責對充填管道的巡視和采場充填管理，如有充填跑漏現象要及時進行處理或停充，當溢流放水孔出沙時，應及時堵孔。

4 結論

（1）大紅山銅礦采用尾砂和廢石充填工藝，有效地充填采空區，充分回采礦石資源，礦石回采率可達90%以上，礦產資源可得到有效利用，創造了較大的經濟效益、環境效益和社會效益，同時可延長礦山生產服務年限。

（2）采用空場出礦嗣后尾砂及廢石充填采礦法，可有效防治礦山采空區崩落，防止上覆蓋層塌陷，地表、村莊和農田被毀。

（3）有效地保護地表生態環境。每年按 450 萬t／a總規模考慮，尾礦產出量371.56萬t／a，按采空區充填率80%，尾砂充填率61.34%計算，每年充填尾礦227.92萬 t，節約尾礦庫的建設和管理維護費用，減少尾砂庫占地面積，減少地表尾砂揚塵污染空氣、尾礦壩下游水質污染，采用尾砂充填井下采空區，不僅尾砂得到充分利用，而且有效保護了地表生態環境。

［1］張新立.全尾砂膠結充填技術在李樓鐵礦的應用 ［J］.有色金屬 （礦山部分），2012，64（2）.

Application of Tailings Filling Technology in Dahongshan Copper Mine

ZHAO Li-qiong，ZHANG Ying-ping
（Yuxi Mining Limited Company，Yuxi Yunnan 653100 China）

This paper gives a brief introduction about Dahongshan Mine and the process of the tailings filling technology.The sediment is made up as the mineral pulp with an average concentration of 65% －70%by using the vertical sand bin in which the natural sedimentation and graded preparation take place.The pulp is conveyed to fill the gob through pipelines and by gravity flow.It could reduce the discharge of the tailings，and enhance the safe extraction of the ore pillar.The dilution rate is less，and the service of the mine is prolonged.

tailings filling technology；worked－out section；application and research；Dahongshan Mine

X75

A

1673－9655（2013）03－0058－03

2013－01－21