尾砂膠結(jié)充填技術(shù)在西朝鉬礦的應(yīng)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(shù)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(jié)充填技術(shù)在西朝鉬礦的應(yīng)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(shù)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(chǎn)的不斷進行，部分開采空區(qū)也在日益擴大，并且局部已經(jīng)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(xiàn)的問題，采用針對礦山特點進行相關(guān)試驗與優(yōu)化設(shè)計的方法，并進行了工業(yè)試驗研究，結(jié)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(tǒng)，同時工藝技術(shù)經(jīng)優(yōu)化后，通過調(diào)節(jié)與控制，尾砂漿放砂與料漿制備濃度和流量保持穩(wěn)定，制備出的充填漿體物理性能指標良好，滿足了日常生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：料漿指標；鉬礦；工藝優(yōu)化；放砂流量

西朝鉬礦位于福建古田縣鳳埔鄉(xiāng)北溪村西朝自然村，隸屬鳳埔鄉(xiāng)管轄，礦區(qū)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(nèi)近些年來發(fā)現(xiàn)的礦石品位高、規(guī)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(shè)計生產(chǎn)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(qū)地表，減小尾礦庫壓力[4]，設(shè)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(shè)計利用儲量鉬金屬平均品位0.184%，開采品位較高。經(jīng)過對空場法、充填法的方案比較，結(jié)合當?shù)夭傻V方法的使用技術(shù)情況，設(shè)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(shù)問題需要進一步了解和掌握，這就需要礦山研究相關(guān)的充填工藝技術(shù)，以使充填系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)起來，因此需開展尾砂結(jié)構(gòu)流體膠結(jié)充填技術(shù)研究。

1充填系統(tǒng)工藝技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)中尾砂經(jīng)泵輸送至尾礦庫，經(jīng)尾礦庫澄清后，將澄清水泵送至選廠循環(huán)使用。充填站設(shè)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(fā)揮系統(tǒng)生產(chǎn)能力。由于充填站距空壓機總站較遠，所以在充填站設(shè)置獨立的空壓機站，為砂倉中全尾砂漿造漿提供壓氣。結(jié)合現(xiàn)場情況，并經(jīng)過方案討論，壓氣造漿系統(tǒng)氣源確定為兩支，其一來自于空壓機站設(shè)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(chǎn)用風，以提供壓氣造漿所必需的壓氣。

2充填系統(tǒng)建設(shè)

經(jīng)分析研究，生產(chǎn)過程中井下占生產(chǎn)規(guī)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(shè)計在原尾礦庫東南側(cè)800m、標高+980m處建設(shè)充填系統(tǒng)，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(qū)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(tǒng)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(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用

投入生產(chǎn)以后，處理了發(fā)現(xiàn)的一些問題后充填系統(tǒng)能夠良好運行，在逐步積累經(jīng)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(tǒng)的平穩(wěn)運行有了技術(shù)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(shù)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)處理后得到運行參數(shù)直觀曲線(圖1、圖2)。壓氣造漿過程中空壓機風壓穩(wěn)定，尾砂漿體經(jīng)高壓氣體的氣動攪拌液化后在砂倉內(nèi)均勻沸騰，呈現(xiàn)出翻滾的粥狀性態(tài)，充填料漿濃度為68%及以上時，漿體流暢穩(wěn)定。

圖1　充填料漿濃度和容重

圖2　空壓機風壓運行參數(shù)

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(xiàn)出粘稠狀態(tài)，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(fā)生堵管事故。放砂濃度與流量的穩(wěn)定為料漿制備創(chuàng)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(shù)要求。

4充填系統(tǒng)過程控制與質(zhì)量檢測

西朝鉬礦的充填系統(tǒng)使用了先進的自動化調(diào)控程序，可以根據(jù)需求生成相關(guān)報表，如果企業(yè)建立了企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，還以對系統(tǒng)進行升級，通過以太網(wǎng)相連接，管理者就可以在辦公室通過電腦監(jiān)控充填站生產(chǎn)的全部實時情況及數(shù)據(jù)，真正達到數(shù)字化礦山的要求。

為了檢測任何時期的充填質(zhì)量，于充填站設(shè)置了實驗室，并配備較為完善的測試與養(yǎng)護設(shè)備，以對料漿制備及充填體強度性能進行檢測。生產(chǎn)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(shù)，通過對比設(shè)計參數(shù)，及時在1∶4～1∶12之間調(diào)整配比與濃度等技術(shù)指標。

5結(jié)論

通過尾砂膠結(jié)充填技術(shù)的研究與開發(fā)，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(xiàn)充填后的尾砂利用率約為40%左右，尾礦庫的服務(wù)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(jīng)濟與社會效益。在生產(chǎn)應(yīng)用中，自充填系統(tǒng)投入生產(chǎn)使用后，系統(tǒng)工藝流程可靠，自動控制先進，一次連續(xù)最大充填量≥800m3，在達到設(shè)計要求的同時也為礦山開采提供了有力的技術(shù)保障，并在華東地區(qū)的充填開采方面起到良好的示范作用。

參考文獻

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

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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(tǒng)設(shè)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