尾砂膠結充填技術在西朝鉬礦的應用

鄧代強，李夕兵，姚中亮，康瑞海，彭　亮，王　旭

(1. 長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012；2. 國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙 410012；3. 中南大學資源與安全工程學院，湖南 長沙 410083)

尾砂膠結充填技術在西朝鉬礦的應用

鄧代強1,2,3，李夕兵3，姚中亮1,2，康瑞海1,2，彭亮1,2，王旭1,2

(1. 長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012；2. 國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙 410012；3. 中南大學資源與安全工程學院，湖南 長沙 410083)

摘要：隨著西朝鉬礦日常生產的不斷進行，部分開采空區也在日益擴大，并且局部已經連接成片，為解決由此而帶來的地壓及采場頂板冒落逐步顯現的問題，采用針對礦山特點進行相關試驗與優化設計的方法，并進行了工業試驗研究，結果表明目前該礦充填能力為70～90m3/h，由于具備完善的自動控制系統，同時工藝技術經優化后，通過調節與控制，尾砂漿放砂與料漿制備濃度和流量保持穩定，制備出的充填漿體物理性能指標良好，滿足了日常生產要求。

關鍵詞：料漿指標；鉬礦；工藝優化；放砂流量

西朝鉬礦位于福建古田縣鳳埔鄉北溪村西朝自然村，隸屬鳳埔鄉管轄，礦區面積約1km2，鉬礦石資源量為37.88萬t，礦床遠景儲量好，是福建省內近些年來發現的礦石品位高、規模較大的鉬礦床[1-3]，目前西朝鉬礦為國家級綠色礦山試點單位。西朝鉬礦設計生產能力為礦石量90萬t/a，并有進一步擴大的趨勢，為充分回收有限的礦石資源，保護礦區地表，減小尾礦庫壓力[4]，設計采用充填采礦法。由于礦體傾角在10～35°之間，總體傾角在12°左右，厚度變化較大，主要礦體(Ⅰ號礦體)一般厚度5.05～17.63m，平均厚度12.02m，其中單工程單層見礦最大厚度35.26m，采礦方法選擇比較復雜。另外地表不允許陷落，因此不能選擇崩落法。設計利用儲量鉬金屬平均品位0.184%，開采品位較高。經過對空場法、充填法的方案比較，結合當地采礦方法的使用技術情況，設計選擇的主要采礦方法為分段鑿巖的階段礦房法和房柱法。對厚度≥8m的礦體，采用階段礦房法，占70%；對厚度大于4m而又小于8m的礦體，采用房柱法，占30%，其余小部分薄礦體采用全面法開采。由于充填法開采對于西朝鉬礦來說是個新生事物，其中存在許多技術問題需要進一步了解和掌握，這就需要礦山研究相關的充填工藝技術，以使充填系統正常運轉起來，因此需開展尾砂結構流體膠結充填技術研究。

1充填系統工藝技術概況

西朝鉬礦選廠的一期兩臺球磨和二期一臺球磨每天處理礦石量的總和約為3000t，產生尾砂為2985t，尾砂濃度約22%～25%，尾礦漿流量約10847m3/d，合451m3/h。生產中尾砂經泵輸送至尾礦庫，經尾礦庫澄清后，將澄清水泵送至選廠循環使用。充填站設置兩個立式砂倉，砂倉尺寸約為Ф8.8m×18m，底部為Ф8.8m的半球形，單個砂倉容積約1000m3，兩個砂倉交替使用，以充分發揮系統生產能力。由于充填站距空壓機總站較遠，所以在充填站設置獨立的空壓機站，為砂倉中全尾砂漿造漿提供壓氣。結合現場情況，并經過方案討論，壓氣造漿系統氣源確定為兩支，其一來自于空壓機站設置的一臺螺桿式空壓機，供氣量20m3/min，排氣壓力0.8MPa；另一支接自于900硐口的生產用風，以提供壓氣造漿所必需的壓氣。

2充填系統建設

經分析研究，生產過程中井下占生產規模的70%的礦房需要充填，井下每天的充填量為800m3。為保障井下開采需求，設計在原尾礦庫東南側800m、標高+980m處建設充填系統，充填鉆孔從地表充填站980m標高至900m中段，通過4個充填鉆孔向井下自流輸送充填料漿進行采空區的充填。

西朝鉬礦于2010年下半年開始充填站主體工程施工，充填鉆孔于2011年6月底至10月初完成施工及安裝，充填系統整體于至2011年10月下旬基本建成，隨后完成了井下采場的封閉工程與輸送管線的安裝與試壓。

3充填系統生產應用

投入生產以后，處理了發現的一些問題后充填系統能夠良好運行，在逐步積累經驗的過程中操作人員對整體工藝有了更深刻的認識，從而使充填系統的平穩運行有了技術保障。對某時段的充填料漿濃度、充填料漿容重、空壓機風壓運行參數統計，數據處理后得到運行參數直觀曲線(圖1、圖2)。壓氣造漿過程中空壓機風壓穩定，尾砂漿體經高壓氣體的氣動攪拌液化后在砂倉內均勻沸騰，呈現出翻滾的粥狀性態，充填料漿濃度為68%及以上時，漿體流暢穩定。

圖1　充填料漿濃度和容重

圖2　空壓機風壓運行參數

正常充填過程中，風壓通常維持在0.5～0.7MPa，放砂濃度處于63%～66%之間，添加水泥攪拌均勻后，充填料漿濃度約為67%～71%左右，但當接近或達到71%濃度時，充填料漿呈現出粘稠狀態，此時鉆孔下料斗處料漿流動緩滯，漿面有緩緩上升的趨勢，由此可以看出71%基本為充填料漿自流輸送的極限濃度，充填時不允許超過此濃度。當充填較近的采場時，由于倍線較小，充填料漿瞬時流量有時可達100m3/h，這時極限濃度約為68%～69%，超過此濃度時極易發生堵管事故。放砂濃度與流量的穩定為料漿制備創造了有利的條件，制備出的充填漿體始終能保持較好的物理性能指標，其中灰砂比為1∶4的充填體3～7天強度接近1.0MPa，28天以上充填體的長期強度大多超過了3.0MPa，可以滿足礦石開采的技術要求。

4充填系統過程控制與質量檢測

西朝鉬礦的充填系統使用了先進的自動化調控程序，可以根據需求生成相關報表，如果企業建立了企業內部局域網，還以對系統進行升級，通過以太網相連接，管理者就可以在辦公室通過電腦監控充填站生產的全部實時情況及數據，真正達到數字化礦山的要求。

為了檢測任何時期的充填質量，于充填站設置了實驗室，并配備較為完善的測試與養護設備，以對料漿制備及充填體強度性能進行檢測。生產過程中，對取樣制作的充填體試塊測試其不同齡期的力學參數，通過對比設計參數，及時在1∶4～1∶12之間調整配比與濃度等技術指標。

5結論

通過尾砂膠結充填技術的研究與開發，西朝鉬礦的礦石回收率得到了明顯的提高，同時，采場地

壓也得到了有效控制，實現充填后的尾砂利用率約為40%左右，尾礦庫的服務年限大大延長，因此，總體來說采用充填法開采后給礦山帶來了較為顯著的經濟與社會效益。在生產應用中，自充填系統投入生產使用后，系統工藝流程可靠，自動控制先進，一次連續最大充填量≥800m3，在達到設計要求的同時也為礦山開采提供了有力的技術保障，并在華東地區的充填開采方面起到良好的示范作用。

參考文獻

[1]賀冰清，李香菊，梁光明.我國新興民營礦業發展趨勢分析-以天寶礦業為例[J].中國國土資源經濟，2007(7):15-18.

[2]石禮炎.福建古田西朝鉬礦床成礦構造特征及找礦方向[J].福建地質，2009(3):167-174.

[3]雷廣文.閩東地區鉬礦床控礦因素與成礦模式探討[J].福建地質，2010(3):194-200.

[4]章立才，李雪平.尾礦庫安全在線全數字自動安全監測監控系統在西朝鉬礦的應用[C]//中國有色金屬學會采礦學術委員會.2010中國礦山安全管理與技術裝備大會論文集.大連:中國有色金屬學會采礦學術委員會，2010:83-85.

The application of tailings cemented filling technology in Xichao molybdenum mine

DENG Dai-qiang1,2,3,LI Xi-bing3,YAO Zhong-liang1,2,KANG Rui-hai1,2,PENG Liang1,2,WANG Xu1,2

(1.Changsha Institute of Mining Research CO.,Ltd., Changsha 410012, China;2.National Engineering Research Center for Metal Mining, Changsha 410012, China;3.School of Resourse and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract:With the mining process of Xichao molybdenum mine，the related gobs were growing，and some gobs were connected to each other.In order to solve the problem of impact ground stress and roof ground dropping induced by mining，some tests were accomplished and the method to optimize designing was studied.The results showed that：The filling ability in this mine is 70～90m3/h.Because of the impeccable self-control system and the optimized method，the density and flow can keep stable.Besides，the physical parameters can satisfy the requirement of production.

Key words：slurry indicator；molybdenum mine；process optimization；slurry flow

收稿日期：2015-05-09

基金項目：中南大學博士后基金項目資助(編號：126643)

作者簡介：鄧代強(1974-)，男，新疆石河子人，漢族，博士，高級工程師，主要從事充填系統設計與充填工藝研究工作。E-mail：dengdaiqiang@126.com。

中圖分類號：TD853.34+3

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)03-0081-02