尾砂膠結(jié)充填在蔡家營(yíng)鋅金礦的應(yīng)用

周冬兵，韋任建

(河北華澳礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司， 河北 張家口市 075000)

蔡家營(yíng)鋅金礦是一家由澳大利亞格瑞芬礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司控股的中外合資企業(yè)。2005年建成投產(chǎn)以來(lái)，進(jìn)行了兩次大的技術(shù)改造，年處理礦石量由最初的20萬(wàn)t，增加到現(xiàn)在的75萬(wàn)t。

蔡家營(yíng)礦體傾角為60°～90°，為急傾斜礦體。礦脈小而多，成脈群狀。礦石圍巖較穩(wěn)固。礦群位于村莊和公路下方，地表不允許崩落，采礦方法為分段空?qǐng)龇?，使用中深孔爆破落礦，鏟運(yùn)機(jī)從礦房進(jìn)路鏟出礦至裝礦點(diǎn)，再由卡車運(yùn)礦至地表堆礦平臺(tái)。單個(gè)采空區(qū)回采結(jié)束后，集中充填。中深孔爆破、嗣后充填和無(wú)軌設(shè)備的使用，使采出礦具有較高的效率。

1 充填系統(tǒng)

1.1 充填系統(tǒng)的選擇

在充填系統(tǒng)的選擇上，以下3點(diǎn)因素需要重點(diǎn)考慮：

(1) 設(shè)立尾礦庫(kù)需要環(huán)境評(píng)價(jià)、征地、審批、建設(shè)，涉及環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，建設(shè)周期長(zhǎng)，尾礦庫(kù)建設(shè)成本高。礦山有減少地表排尾的壓力，因而應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮選擇尾礦作為充填的原料。

(2) 由于礦體走向長(zhǎng)，埋深淺，空區(qū)分布范圍廣，充填管路鋪設(shè)平緩，料漿無(wú)法自流，需要對(duì)充填料漿加壓，以克服充填管路的阻力。

(3) 由于需要回收礦房之間的礦柱，因而要求充填體具有一定的強(qiáng)度，以支撐礦房的圍巖和頂板。

蔡家營(yíng)礦采用的尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)綜合考慮了以上情況。

1.2 充填站的配置

尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)由尾砂濃縮貯存裝置(砂倉(cāng))、高濃度攪拌槽、加壓泵、料漿輸送管以及充填攪拌站內(nèi)的水泥倉(cāng)、雙管螺旋給料機(jī)等部分組成。

充填攪拌站共設(shè)2臺(tái)尾砂濃縮貯存裝置，1臺(tái)Φ2000×2100的高濃度攪拌槽，1 個(gè)5.5 m×5.2 m 的水泥倉(cāng)和2臺(tái)加壓泵以及其他輔助設(shè)施。水泥給料采用雙管螺旋給料機(jī)接單管螺旋給料機(jī)，計(jì)量采用沖板流量計(jì)。散裝水泥由水泥罐車運(yùn)到攪拌站，由水泥罐車自帶壓縮空氣系統(tǒng)經(jīng)水泥倉(cāng)頂吹入水泥倉(cāng)。水泥倉(cāng)頂設(shè)有倉(cāng)頂收塵器。

充填加壓泵選擇型號(hào)為HBT80-13-110S柱塞泵，電機(jī)功率為110 kW。

1.3 尾砂的選取

蔡家營(yíng)礦膠結(jié)充填的原料全部來(lái)自于礦山選廠選礦產(chǎn)生的尾礦。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，尾礦中顆粒直徑大于27 μm的部分滲透性等指標(biāo)能夠滿足井下充填需要。尾砂中顆粒直徑小于27 μm的部分則需要通過(guò)旋流器盡可能去除。

1.4 充填料制備的工藝流程

(1) 將選廠的全尾礦漿加壓通過(guò)旋流器進(jìn)行處理，分離出尾砂中大于27 μm的部分。

(2) 利用加壓泵對(duì)旋流器底流(顆粒直徑大于27 μm的尾砂)進(jìn)行加壓，通過(guò)打砂管路輸送至充填站的砂倉(cāng)內(nèi)。由于選廠與充填站砂倉(cāng)頂部存在約50 m的高差，因而采用兩個(gè)礦漿泵接力的方式對(duì)分級(jí)尾砂漿進(jìn)行加壓。兩個(gè)砂漿泵分別安裝在旋流器車間地表和充填站地表。

(3) 砂漿在充填站的砂倉(cāng)內(nèi)沉淀、排水、貯存。

(4) 充填時(shí)，使用高壓風(fēng)對(duì)存儲(chǔ)在砂倉(cāng)中的尾

砂進(jìn)行造漿，然后通過(guò)砂倉(cāng)底部的放砂閥門和放砂管路放出質(zhì)量濃度為67%～70%的尾砂進(jìn)入攪拌桶；同時(shí)水泥倉(cāng)水泥先后通過(guò)雙管螺旋或單管螺旋給料機(jī)進(jìn)入攪拌桶，水泥和尾砂按一定配比在攪拌桶內(nèi)攪拌。

(5)攪拌后的砂漿通過(guò)閥門和管路進(jìn)入充填泵車的料斗，由充填泵進(jìn)行加壓后，通過(guò)斜坡道管路和坑內(nèi)管路系統(tǒng)進(jìn)入采空區(qū)實(shí)施充填。

2 尾砂膠結(jié)充填的應(yīng)用成果

(1) 充填系統(tǒng)從2008年9月運(yùn)行以來(lái)，累計(jì)完成充填量55萬(wàn)m3，充填采空區(qū)45個(gè)。系統(tǒng)累計(jì)工作天數(shù)1172 d，運(yùn)行11500 h，見(jiàn)表1。

(2) 采礦回收礦房間柱6個(gè)，回收礦量8.4萬(wàn)t，見(jiàn)表2。

(3) 減少地表尾礦排放55萬(wàn)m3，為礦山節(jié)省近3座20萬(wàn)m3的尾礦庫(kù)，節(jié)約尾礦庫(kù)建設(shè)資金約3000萬(wàn)元。

(4) 由于對(duì)采空區(qū)進(jìn)行了處理，位于采區(qū)上方的村莊和公路得到了保護(hù)，未出現(xiàn)塌陷和明顯沉降。

表1 年度充填量

表2 回收礦柱礦量

3 存在問(wèn)題及改進(jìn)

在應(yīng)用過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。比如，砂倉(cāng)沉淀排水造漿工序占用時(shí)間較長(zhǎng)，選廠打上來(lái)的尾砂不能及時(shí)用于充填；砂倉(cāng)放砂的濃度不穩(wěn)定；放砂管容易堵塞；放砂閥門和管路容易磨損；在采空區(qū)排水過(guò)程中，少量砂漿容易形成滲漏，增加了巷道的清理工作。因而需要從以下方面做出改進(jìn)：

(1) 進(jìn)一步優(yōu)化充填工藝，穩(wěn)定和提高充填料漿濃度，提高充填體質(zhì)量，降低充填成本。

(2) 提高充填的自動(dòng)化技術(shù)水平和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低設(shè)備故障率。

(3) 優(yōu)化采空區(qū)充填排水、擋墻接頂和裂隙封堵工藝，避免充填料漿滲漏到巷道。

4 結(jié) 論

綜上所述，尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)在蔡家營(yíng)鋅金礦的應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期的目的，保護(hù)了環(huán)境，為礦山建設(shè)節(jié)約了資金，為礦柱回采創(chuàng)造了條件。社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。因而尾砂膠結(jié)充填法在同類礦山中具有很高的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用推廣價(jià)值。

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