全尾砂膠結充填技術在壩頭鉬礦的應用

龍云剛（福建省新華都工程有限責任公司,福建 上杭 364200）

全尾砂膠結充填技術在壩頭鉬礦的應用

龍云剛
（福建省新華都工程有限責任公司,福建 上杭 364200）

摘 要：簡述了壩頭鉬礦的基本情況及全尾砂膠結充填系統工藝流程。通過全尾砂膠結充填，礦山的回采率提高至86%，減少了尾砂向尾礦庫的排放量，延長了尾礦庫的使用壽命，達到了預期的效果，使礦山整體效益得到了大幅度提高，并有效保護了礦區地表生態環境。

關鍵詞：全尾砂膠結充填;地壓控制;回采率;生態環境

0 引言

礦山開采為國家的基礎建設提供了必不可少的原材料，但開采過程中也難免會帶來負面效應，主要是資源損失、地表塌陷、排放廢石及排放尾砂[1]等。隨著國家經濟的飛速發展和科技水平的不斷提高，采礦工藝逐步實現了無軌化和自動化[2]。經空場采礦法、充填采礦法、崩落采礦法進行對比分析，充填采礦法具有回采率高、作業安全、保護地表環境等優點[3]，尤其是對于復雜地質條件下的難采礦體，充填采礦法更能發揮其優勢。

礦產資源不可再生，為綜合利用礦產資源，提高礦石回采率，并有效控制采場地壓活動，保護礦區地表不受破壞，對礦山實施全尾砂膠結充填技術，已刻不容緩。

1 礦山概況

壩頭鉬礦位于福建省古田縣北西方向直線距離約22 km，隸屬于鳳埔鄉管轄。礦體主要賦存于似斑狀黑云母二長花崗巖體內，為隱伏礦體，礦體呈似層狀，舒緩波狀起伏，傾角平緩，一般傾角5°左右，局部10～15°，礦體規模較大， 8線至37線連續長度1040m，北西至南東傾向方向寬80～450m，一般寬340m。

圖1 795m中段1104階段礦房法（嗣后充填）

礦山的生產規模為處理礦石量90萬t/a，一期開采795m中段以上礦體，設計4個中段，分別為795m、835 m、865 m、900 m中段，采用平硐溜井開拓。礦塊布置為垂直走向布置，選擇的采礦方法主要為階段礦房法（嗣后充填），以795中段1104階段礦房法為例，見圖1所示。分兩個步驟回采，第一步驟回采礦柱，采寬10m，出礦結束后及時采用全尾膠膠結充填；第二步驟回采礦房，采寬20m，出礦結束后及時采用全尾砂充填，每個采場均設計兩個充填井，便于充填接頂。

2 全尾砂充填系統工藝流程

圖2 充填系統工藝流程圖

2.1 全尾砂儲存供料線

采用選廠浮選全尾砂作為充填集料，壩頭鉬礦選廠每天處理礦石量為3000t，產生尾砂為2985t，尾砂濃度約22-25%，尾砂漿流量451m3/h。尾砂經砂泵輸送至二級泵站砂池，再經二級泵站接力輸送到充填站兩個立式砂倉進行分級，粗顆料尾砂流入砂倉，細顆料尾砂流入尾礦庫。砂倉尺寸均為Ф8.8×18m，直立部分高13.6m，底部為Ф8.8m的半球形，單個砂倉容積約為1100m3，兩個砂倉交替使用，以充分發揮系統生產能力。

2.2 充填膠儲存供料線

選用充填膠作為膠結材料，充填膠經公路運輸到礦山充填站后，通過吹灰管吹卸轉運到充填膠儲存倉中。為防止垃圾等雜物混入充填膠儲存倉中，在吹灰管上安裝過濾裝置。充填膠儲存倉直徑6.50m，錐底角約60°，總高13m，圓柱體高8.2m，有效容積330m3，可儲存充填膠430t，能滿足礦山充填系統連續運行的要求。

充填膠給料量通過核子秤計量，以滿足采場不部部位選用不同灰砂比的要求。

2.3 調濃水供給線

在礦山充填站東部山坡標高998m處建設了450m3的高位水池，通過清水泵加壓后，為充填作業提供生產用水，用于沖洗攪拌桶、清洗充填管道、調節充填料漿濃度、打掃充填站環境衛生以及消防用水使用。在充填作業過程中，如出現充填料漿濃度過高，不能滿足充填倍線要求時，可通過調濃水供給線來調節料漿濃度。

2.4 充填料漿制備與輸送

全尾砂漿、充填膠及調濃水混入攪拌桶（攪拌桶配套電機功率為45kw，處理能力達80～100m3/h）進行充分攪拌。充填料各組份經攪拌桶攪拌均勻后形成濃度合適、流動性較好的充填料漿，之后經安裝有充填料漿流量計、充填料漿濃度計的測量管進入到充填鉆孔下料斗，經充填鉆孔及井下充填主管、充填支管自流輸送到井下各中段采空區。在鉆孔下料斗中用Φ10mm鋼筋制作安裝格篩網，以防止石塊等雜物誤入充填鉆孔造成堵塞管道；為便于充填開始、結束或處理堵管事故時沖洗管道，在下料斗中還安裝有沖洗水閘閥。

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2.5 充填系統自動控制

為了確保充填料漿達到需要的濃度、流量以及配比的要求并保持穩定運行，充填站控制室配置完善的PLC自動化控制系統，便于對各項運行參數進行檢測和調節。

3 礦山充填實際應用

3.1 充填準備工作

3.1.1 采場準備

采場出礦結束后，及時將各出礦穿、出礦進路進行鋼筋混凝土封堵，混凝土強度等級為C25，封堵墻位置盡量選在采空區邊界4m以外的巷道斷面相對較小且圍巖較穩固部位，為提高封堵墻的穩固性，在巷道周邊預先施工錨桿，澆筑時將錨桿澆筑在混凝土中。每道封堵墻中部均設置一個規格為400mm×1800mm的濾水窗口,窗口中安裝土工布濾水層，濾水層外側采用φ10圓鋼鋼筋網加固，以提高濾水層的受力能力，防止漏漿。

3.1.2 充填管道敷設

主充填管道選用φ133×8的錳鋼管，從充填站鉆孔到900m中段充填硐室，經四沿主運輸巷道和37線天井到865m、835m中段敷設，分別承擔835m中段采空區和795m中段采空區的充填料漿的輸送，充填支管則通過三通閘閥與充填主管連接，沿各采場充填聯絡巷道敷設到采場充填井。充填管道均通過錨桿固定在巷道壁面上，敷設過程中，盡量避免出現彎曲，以便于充填料漿輸送順暢。充填管道敷設見圖3所示。

圖3 充填管道敷設圖

3.1.3 濾水管安裝

在采場端部各設置4條濾水管，從采場上水平中段充填井聯絡巷道下放至下水平中段封堵墻之外巷道，濾水管采用管卡固定在φ10mm鋼絲繩上，管卡每隔3～5m設置一個，濾水管及鋼絲繩固定于采場頂部的錨桿上。

3.2 充填作業

每次充填前后均應用清水沖洗管路，以便使放砂管、攪拌桶、充填下料斗、充填鉆孔及井下充填管道均得到充分清洗和潤滑，沖洗時間以采場充填管出料口見到清水后為準。在每個采場底部充填階段，必須嚴格控制單次最大充填高度，保證采場混凝土封堵擋墻的穩定性，底部充填時，單次最大充填高度不得超過0.8m，待充填體凝固達到一定強度后再繼續充填。若充填料面最低處超過充填封堵墻最高點后，并且采場充填體表面無積水的前提下，一次充填高度可調整到1.0～1.5m。為便于充填系統連續作業，提高充填效率，每天均準備有兩個采場循環充填。

根據采場部位選擇充填灰砂比，采場底部6m段采用1：4灰砂比進行充填，然后按灰砂比1：6再充填6m，中部采用1：8灰砂比進行充填，中上部采用灰砂比1：6進行充填，頂部4m段則采用1：4灰砂比進行充填接頂，接頂時盡量一次充滿，使充填體支撐頂板。通常情況下，充填料漿的濃度應盡量高些，但過高的濃度其流動性較差，容易造成充填管道堵塞，不利于充填接頂，為此應選擇流動性較好且不會有太多積水存在的充填料漿濃度作為最佳濃度。充填料漿輸送到空區后基本在充填體表面無積水，且流動性較好，不易產生離析現象，這時濃度對充填接頂極為有利[4]。為避免充填漏漿事故的發生，每次充填前，先檢查通訊系統及充填管路是否正常，在充填時，充填工均應時刻保持與充填站的緊密聯系，并加強管路巡查，發現問題及時處理，確保充填作業安全順利進行。

4 結論

全尾砂膠結充填技術在壩頭鉬礦的應用，充分回收了國家礦產資源，有效控制了礦山開采過程中的地壓活動，實現了礦山安全生產，并創造了良好的經濟效益和社會效益。

（1）嗣后全尾砂膠結充填，為第二步驟礦房回采創造了安全有利條件，且回采率提高至86%。

（2）采用全尾砂膠結充填技術，控制了采場頂板冒落和片幫，有效控制了采場地壓活動，防止了地表塌陷，對保護礦區地表不受破壞起到了關鍵的作用。

（3）選廠排放的尾砂有50%用于井下充填，有效節約了尾礦庫庫容，減少了對地表耕地、林地的破壞，保護了地表生態環境。

（4）壩頭鉬礦全尾砂充填的成功經驗，可以在國內其它類似礦山得到應用，具有廣泛的推廣價值。

參考文獻：

[1]周愛民.有色礦山采礦技術新進展[J].采礦技術，2006,06（03）:1-7,48.

[2]李紅零,吳仲雄.我國金屬礦開采技術發展趨勢[J].有色金屬（礦山部分）,2009,61（01）:8-10.

[3]陳勁松.幾種充填采礦法的特點及適用條件[J].新疆工學院學報,2000,21（03）:199-202.

[4]趙國彥,胡修章.管道輸送充填接頂技術的探討[J].長沙礦山研究院季刊,1992,12（02）:8-13.

作者簡介：龍云剛（1973-），男，江西宜春人，大專，工程師，主要從事：采礦管理與技術工作。