焦家金礦無廢礦山建設工程實踐

陳楨宇 李曉飛 孟文文

摘要：焦家金礦存在尾礦庫庫容不足，井下采空區難以保證細粒級尾砂全部利用等問題。為緩解排尾壓力，實行細粒級尾砂充填、粗粒級尾砂加工銷售模式;為增加新的采空區，在井下淺部區域回采低品位礦石，同時增加了金屬回收量。實踐結果表明，采用廢石利用+低品位資源綜合利用+尾砂再造及綜合利用協同技術生產工藝，實現了焦家金礦無廢礦山建設，也為同類礦山實現無廢礦山提供了寶貴經驗，具有借鑒意義。

關鍵詞：細粒級尾砂;低品位資源;尾砂再造;無廢礦山;綜合利用

中圖分類號：TD7文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2022）05-0093-04doi：10.11792/hj20220518

引 言

隨著生產技術水平的提升，選礦處理量逐步增大，產生大量尾礦，易造成環境污染，影響礦業的可持續發展[1]。專家學者研究了分級尾砂充填技術[2]，實現了粗粒級尾砂充填，細粒級尾砂尾礦庫堆存。隨著尾礦庫庫容逐漸不足，提出了全尾砂膏體充填技術[3]，實現了尾砂全部充填采空區，但未考慮采空區不足情況下尾砂處理方法，因此迫切需要從工藝、技術手段實現無廢礦山建設。

山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦（下稱“焦家金礦”）位于山東省煙臺市萊州境內，屬于國內十大金礦之一。尾礦庫總庫容2 800萬m3，為三等庫，尾礦工藝系統為細粒級尾砂進入尾礦庫，粗粒級尾砂井下充填。隨著選礦處理量逐步增大，尾礦堆存量日益增加，導致尾礦庫庫容不足。焦家金礦通過對整個生產工藝優化，采用廢石利用+低品位資源綜合利用+尾砂再造及綜合利用協同技術[2]，最終實現焦家金礦全過程無廢開采，不僅解決了廢石提升運輸、細粒級尾砂堆存等問題，也提高了資源利用率，同時還利用充填解決了采空區塌陷問題，是保障礦山安全生產的重要舉措。

1 廢石利用

1.1 廢石回填

焦家金礦采用上向進路充填采礦法開采[3]，可將部分廢石回填至待充填進路，一方面節省充填成本，減少充填時間;另一方面能有效消耗廢石，降低廢石運輸費用，真正實現廢石不出坑，自身消耗。當廢石過多難以全部回填時，將廢石運至移動式破碎站加工處理后進行二次利用。

1.2 建設移動式破碎站

焦家金礦巷道支護及道路修筑用石子原為外購，成本較高。井下建設移動式破碎站，將廢石制成支護材料，實現井下支護材料就地取材，提高了支護效率，降低了支護成本。粗骨料通過混凝土輸送泵進行巷道混凝土支護，細骨料通過噴漿臺車進行巷道噴漿支護。井下不能直接消耗的廢石則提升到地表，進入地表破碎站加工成砂石子，用于井下安全文明生產及巷道砌筑、礦區道路修繕，提升資源利用率。

2 低品位資源綜合利用

焦家金礦淺部存在大量低品位礦石[4]，前期因工藝價值不高未進行開采。隨著黃金價格的上漲和其附屬品砂石子供不應求，以及尾礦庫庫容不足，井下采空區難以保證尾砂全部利用，亟待增加新的采空區。鑒于以上情況，焦家金礦進行了低品位礦石開采以增加黃金產量，同時形成大量采空區。

2.1 采礦方法及參數

低品位礦石開采采用似菱形采場結構[5]，該結構形式利用了巖體自身拱形承載特性，最大化巖體自身的承載能力，有利于采場圍巖的整體穩定性。此外，似菱形采場底部“V”形結構，有利于礦石的運搬，提高了采場的生產效率。低品位資源開采三維圖見圖1，采場結構見圖2。

在設計范圍內劃分了5 個區域，112個采場，2個分段合計 224個采場。單一似菱形采場體積為6 346.3 m3 ，礦量為17 769.7 t，該區域累計可回采礦量約3 980 413 t，累計采場體積約1 421 571 m3。焦家金礦規劃回采規模500 t/d，日處理尾礦量200 m3;于2019年12月開工建設，目前已回采低品位資源5萬t，創造采空區1.9萬m3。開采出的低品位礦石，經井下運輸至斜井，由斜井提升至地表礦倉，然后由卡車運至地表砂石廠。

2.2 低品位礦石利用

井下低品位礦石經振動給料機送至破碎機初碎，初碎后經膠帶輸送機送至反擊式破碎機進行二次破碎，然后經振動篩進行不同粒級篩分[6]。實際生產過程中，根據廠家需要生產不同粒級的砂石子。成品砂顆粒形狀好、石子級配合理、粒級可調整，各項指標均滿足國家標準要求，是優質的建筑原材料，且成本低、效益好。

2.3 搖床選金

焦家金礦新增設搖床工藝[7]，將生產砂石子過程中的細粒級礦石粉磨后進行搖床選金，使其在搖床上往復運動，根據金與砂石子密度不同，經自重和沖流作用使金分離出來?；夭傻推肺毁Y源，既能創造地下空間，將過剩細粒級尾礦進行充填，還能根據市場需要制備不同粒級的砂石子。通過搖床工藝每月可回收金金屬量約2 kg，每年創造經濟價值約700萬元，實現了低品位資源的回收。

3 尾砂再造及綜合利用

3.1 尾礦壓濾干排

焦家金礦針對尾礦庫庫容不足問題，采用尾礦壓濾干排工藝[8]，有效解決了許多嚴重制約生產的問題。尾礦壓濾干排工藝流程見圖3，現場濾餅見圖4。

細粒級尾礦經濃縮后進入隔膜壓濾機脫水，得到水分20 %左右的尾礦濾餅，使用裝載機裝車后，經汽車外運。焦家金礦尾礦壓濾干排系統廠房面積1 700 m2。尾礦壓濾干排工藝投產以來，共再利用尾礦385萬t，節省尾礦庫庫容300萬m3，新增綠化土地500 m2。目前，處理能力6 000 t/d，創造了良好的經濟效益和社會效益。

尾礦壓濾干排工藝可消耗大量細粒級尾砂，且投資低，市場風險小。但是，成本壓力日益增加，外排成本已由最初58.9元/t上漲到目前的68.9元/t，且外排點數量、容量有限。

3.2 細粒級尾砂高濃度充填

3.2.1 工藝流程7D6B990E-B4A4-4D42-AA13-5C2A87377062

鏟車將壓濾后的細粒級尾砂上料至打散機打散后[9]，落入配料倉中，計量后經斜皮帶運輸機運至雙軸臥式攪拌機[10];濃密機底流通過渣漿泵經管道輸送計量后至雙軸臥式攪拌機;新型膠凝材料經粉料計量斗計量后至雙軸臥式攪拌機;充分攪拌混勻，之后將符合質量要求的充填料漿卸料至料漿緩存斗（設有篩網），通過拖泵加壓后將充填料漿經充填管道輸送至井下采空區進行充填作業[11]。細粒級尾砂堆見圖5，充填站見圖6。

3.2.2 配比及強度

對于焦家金礦細粒級尾砂，灰砂比1 ∶10充填體強度滿足井下生產需要[12]。采用上向進路充填采礦法開采，當底板為假底時，先采用灰砂比1 ∶4充填料漿充填，充填高度1 m，然后采用灰砂比1 ∶20充填料漿充填至接頂線位置[13]，最后采用灰砂比1 ∶10充填料漿進行接頂充填。

單軸抗壓強度測定儀為YAW-50C型壓力試驗機、YAW-200C型壓力試驗機[14]，每個齡期取3個試塊，每個試塊測定5次，結果取平均值。在進行壓力試驗之前，采用標準測力環對壓力機進行調校，以保證結果的準確性[15]。細粒級尾砂充填料漿相關技術參數見表1。試驗結果驗證了細粒級尾砂充填料漿濃度60 %是可行的，能夠滿足生產需要。

焦家金礦現已完成J21086采場2條進路工業性試驗，充填采空區約300 m3，充填料漿濃度為60 %。通過現場制作試塊測得：灰砂比1 ∶4充填料漿充填量約140 m3，充填體單軸抗壓強度1 d為0.72 MPa，3 d為1.84 MPa，7 d為3.11 MPa;灰砂比1 ∶10充填料漿充填量約160 m3，充填體單軸抗壓強度1 d為0.20 MPa，3 d為0.52 MPa，7 d為1.05 MPa，較原分級尾砂充填工藝強度性能更優越。

3.3 粗粒級尾砂綜合利用

粗粒級尾砂輸送至加氣混凝土砌塊廠[16]，配以石灰、水泥、石膏等材料自制成新型墻體材料（見圖7），實現“變廢為寶”。該材料獲得國家生態綠色建筑產品榮譽稱號，年銷售額7 500萬元以上。其中，B05級、B06級用于墻體材料的加氣混凝土砌塊年產量30萬m3。加氣混凝土砌塊見圖8。

4 結 論

焦家金礦通過廢石利用+低品位資源綜合利用+尾砂再造及綜合利用等技術形成協同化作業，直接處理了井下廢石產生量的89 %，尾砂產生量的94.5 %。

1）基于井下廢石不出坑設計理念，采用廢石回填充填進路、建設移動式破碎站，將井下廢石加工成砂石子，實現了井下支護、澆筑等就地取材，不僅節省了廢石提升費用，且節約了支護材料和運輸成本。未利用的廢石通過提升井提升至地表砂石廠進行二次加工銷售，真正實現礦山無廢開采。

2）面對當前黃金市場行情，進行了低品位資源回收利用，選取淺部低品位礦石，進行大范圍開采，每月回收黃金約2 kg，砂石子產品銷量穩定可靠。同時，井下形成大范圍采空區，為細粒級尾砂利用提供保障。

3）建設細粒級尾砂高濃度充填站，通過新型膠凝材料的使用實現了細粒級尾砂充填;當充填料漿濃度為60 %時，灰砂比1 ∶4充填體單軸抗壓強度3 d為1.84 MPa;灰砂比1 ∶10充填體單軸抗壓強度3 d為0.52 MPa，較原分級尾砂充填工藝強度性能更優越。粗粒級尾砂經加工后外銷，銷量較好。

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Construction practice of waste-free mine in Jiaojia Gold Mine

Chen Zhenyu1，Li Xiaofei2，Meng Wenwen2

（1.Jiaojia Gold Mine of Shandong Gold Mining（Laizhou） Co.，Ltd.;

2.Shandong Gold Group Co.，Ltd.）

Abstract：The tailing pond in Jiaojia Gold Mine has insufficient capacity，and the fine-grained tailings can not be fully utilized as backfill into goafs.In order to alleviate tailing discharge pressure，the pattern that the fine-grained tailings are backfilled and the coarse-grained tailings are processed and sold have been implemented.In order to add new goafs，a production model of mining low-grade ore in shallow areas of underground mines，at the same time increasing the amount of metal recovered.The practice shows that waste rock utilization+low-grade resource comprehensive utilization+tailings recycling collaborative technology production process has realized the construction of a waste-free mine in Jiaojia Gold Mine，and also has provided valuable experience for similar mines to achieve a waste-free mine，which is of reference significance.

Keywords：fine-grained tailings;low-grade resources;tailings recycling;waste-free mine;comprehensive utilization

收稿日期：2021-12-10; 修回日期：2022-03-15

作者簡介：陳楨宇（1964—），男，湖南邵東人，高級工程師，從事采礦技術、基建工程、巖土工程方面研究工作;山東省萊州市金城鎮焦家村，山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦，261441;E-mail：chenzy@sd-gold.com7D6B990E-B4A4-4D42-AA13-5C2A87377062