尾砂膠結充填工藝在雞籠山金銅礦二期工程的應用

朱先艷

（大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，湖北 黃石435122）

雞籠山金銅礦一期工程采礦方法有留礦法、干式充填采礦法二種。一期工程當時為了早日投產，緩解生產壓力，在充填系統不具備的條件下，在-90m中段新建兩個留礦法的采場，留下了安全隱患，因在采場正上方地表有一條常年不竭流水人工河，采場回采結束后，沒及時充填,頂板塌到-32m水平，防止繼續塌方，在地表打兩個充填鉆孔通到這兩個采場，建了個臨時分級站充填。留礦法初期壓礦多，生產能力受限，采場回采不安全，考慮地表還有大量的農田、村舍需要保護，同時-130m中段、-170m中段掘進的廢石提升到地表排放，增加提升費用，決定消化井下廢石,采用上向式水平分層干式充填采礦法。雞籠山金礦是一座大型金礦，中型銅礦，是有開發潛力的多金屬礦山。二期工程進行擴大再生產規模，由北京有色冶金設計研究總院進行了初步設計，南北緣采選能力規模為1200 t/d。因采用干式充填，采場生產能力較低，采充嚴重失調。故采用上向式水平分層充填采礦法、機械化盤區充填采礦法[1]。尾砂膠結充填系統1992年7月開工建設，1998年投入使用，利用分級尾砂充填，扭轉采充失調局面。

1 二期工程尾砂膠結充填系統及工藝流程

（1）尾砂膠結充填系統：在地表副井工業場地建立尾砂充填站，設有二座直徑φ8m砂倉可容1000m3，二座100 t水泥倉，三個直徑φ130m m垂直充填鉆孔直達-130 m中段，用鋼塑管從-130 m中段經-170 m中段12#人行天井，-210 m中段14#人行天井，到-210 m中段。

（2）充填工藝流程：選礦的尾砂經分級站，尾砂+30μm分級后由砂泵經管道輸送充填站砂倉，高壓氣和高壓水對砂倉內沉積的尾砂進行造漿，造活的砂漿進入攪拌槽。按照設定的灰砂比和料漿濃度，水泥倉經螺旋機自動加入攪拌槽內輸入水泥，生產水同時進入攪拌槽。攪拌槽將輸入進來的尾砂漿、水泥、水攪拌均勻后流入垂直充填鉆孔，再經水平的鋼塑管輸送到指定采場充填。見圖1。

圖1 尾砂膠結充填工藝流程

（3）充填材料。膠結材料是湖北省陽新縣富池鎮水泥廠生產425號散裝水泥。充填骨料：分級+30μm尾砂，尾砂利用率為70%，其余不足部分需河沙、掘進廢石補充。

（4）充填參數：充填能力60～75 m3/h；濃度68～72%，充填倍線不大于6，有自行設備正常運行時，表面強度達到2MPa以上，其余達1～2MPa以內[2]。

2 采場充填工藝

除第一分層用1：4灰砂比尾砂膠結充填3～3.5m高和每分層的充填0.5m作抹面層外，其余分層用1：8～1：10灰砂比尾砂膠結充填或尾砂充填、河沙、掘進廢石充填2.5m高。

3 二期工程尾砂膠結充填工藝評價

3.1 尾砂膠結充填工藝優點

（1）保持采充平衡，提高采場生產能力。干式充填是利用掘進的廢石充填采場，產生廢石量有限，轉運環節多，機車運輸，容易出工傷事故，電耙平場，充填時間在15d以上，有時多個采場等待充填，造成嚴重采充失衡，采場生產能力小只有30 t/d。采用尾砂膠結充填工藝是連續充填的過程，充填時間1～3d，養護期3d以下，縮短充填時間，先充生產能力大的采場后充能力小的采場，能緩解采充間不平衡的矛盾，基本保持采充平衡，明顯提高采場生產能力，電耙生產能力達60～70t·臺班-1，0.75m3電動鏟運機生產能力達100～150t·臺班-1。

（2）回采作業安全性增強。采場穩定性在一定暴露面積、一定時間內不自行垮落的性能。尾砂膠結充填工藝縮短充填時間、頂板暴露時間，膠結充填料能有效控制上盤移動，回采作業較以前安全了。

（3）降低了礦石貧化損失率。雞籠山礦床產狀復雜，上盤為花崗閃長斑巖，普氏系數4～6，不穩固，干式充填時，斑巖易冒落，混入礦石中；人工拌和抺面，強度達不到要求，充填的廢石易沉降，導致抺面層開裂嚴重，鏟車、電耙作業時破壞了抺面層，有廢石進入溜井，造成礦石貧化。在上盤留有2.5～3m護壁，10 m以上厚礦體，采場礦房內留礦柱，這樣的護壁、礦柱不能回采，造成礦石損失。采用尾砂膠結充填工藝后，抺面層強度增大，破壞減少了，極少有廢石混入礦石溜井中引起礦石貧化，礦石貧化率由原來8.56%降至5.91%；當礦體厚大時，分盤區回采，不留護壁、礦柱，減少了礦石損失，礦石損失率由原來10.53%降至8.4%。

（4）延長了尾礦庫使用服務期限。30%左右尾礦排入尾礦庫，排砂量減少了，尾礦庫使用年限增長。

3.2 尾砂膠結充填工藝存在問題

①充填成本增加。尾砂膠結充填系統建有充填站、尾砂分級站，管道輸送，膠結料，維修更換設備設施和充填材料，因此尾砂膠結充填成本比干式充填多21.6元/m3。②環境污染，影響文明生產。采場充填時跑漏的尾砂泥漿和尾砂中過濾時的水，因流速變緩，尾砂產生沉淀、隨即結塊，易堵泄水孔、水溝，污染了巷道和水倉，清理時還影響巷道運輸能力。

3.3 改進方向

①降低充填成本。利用分級+25μm尾砂，提高尾砂利用率，不分級全尾砂膠結充填或采用新的膠結料。②減少環境污染措施。采取原來泄水孔改為泄水井，建設采區沉淀池等措施，減少了水溝堵塞。

4 結語

雞籠山金銅礦二期工程采用尾砂膠結充填工藝后，解決了采充不平衡的矛盾，回采作業安全，提高采場生產能力，降低了礦石貧化損失率，延長了尾礦庫使用期限。在降低充填成本、減少環境污染采取有效的措施后，尾砂膠結充填工藝在將來雞籠山金銅礦建設中有推廣應用的前景。