全尾砂膏體充填自動(dòng)控制的研究

姜新宇　劉欣　梁浩洋

[摘 要]應(yīng)用充填采礦經(jīng)過多年發(fā)展，提升了充填質(zhì)量，開展了多次實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)合膏體充填技術(shù)，生成了新的全尾砂膏體充填工藝，具有許多優(yōu)點(diǎn)，適宜應(yīng)用于地下礦山中。以實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)試驗(yàn)為切入點(diǎn)，研究了全尾砂膏體充填自動(dòng)控制，希望這項(xiàng)新的全尾砂膏體充填工藝較好地投入應(yīng)用中。

[關(guān)鍵詞]全尾砂膏體；充填；自動(dòng)控制

[中圖分類號]TD853.34 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

金礦充填站借助網(wǎng)絡(luò)平臺集成與監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)了對控制過程的監(jiān)控，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤操作。尾砂充填提高尾礦庫服務(wù)壽命，保護(hù)周圍環(huán)境，節(jié)省充填骨料，普遍應(yīng)用在有色金屬礦山中。充填工藝質(zhì)量的提升，嚴(yán)格把控材料配比。一般充填自動(dòng)控制只限定在單回路簡單配比控制。為滿足企業(yè)精細(xì)化管理要求，本文研究運(yùn)用先進(jìn)的控制手段，通過試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了全尾砂充填自動(dòng)控制，解決了自動(dòng)控制難題，確保尾砂充填自動(dòng)控制，穩(wěn)定、安全。

1 全尾砂膏體充填（半）工業(yè)試驗(yàn)-全尾砂膏體充填料自流輸送試驗(yàn)

改變充填倍線條件，研究灰砂比與濃度不同的全尾砂膏體自流輸送特性，水泥一全尾砂膏體充填料L型管道、單一全尾砂膏體井下分別進(jìn)行了自流輸送半工業(yè)試驗(yàn)、自流輸送試驗(yàn)。

在自流輸送半工業(yè)試驗(yàn)中，水泥一全尾砂膏體采用1：12的灰砂配比，劃分試驗(yàn)為6組，以125min鋼管作L型管道，第1組試驗(yàn)允填倍線N=3.2，第2組試驗(yàn)允填倍線N=3.2，第3～6組試驗(yàn)充填倍線增加到N=4.2。將減水劑添入至第6組充填料漿中，相同濃度條件下，明顯提升了料漿流動(dòng)性。

試驗(yàn)結(jié)果：ZL1 實(shí)驗(yàn)組、ZL2試驗(yàn)組的充填倍線N=3.2，料漿輸送濃度為76%時(shí)，不宜形成自流輸送，料漿輸送濃度為73.6%時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自流輸送，形成了66.8～88.2m3/h的膏體流量，符合生產(chǎn)能力所需。增加充填倍線到N=4.2，ZL3 實(shí)驗(yàn)組與ZL4試驗(yàn)組的料漿重量濃度為73.6%時(shí)，水泥添加與否，料漿流速非常慢，無法形成自流輸送。只有加入減水劑抑或只降低濃度至71.5%，才能形成有效的自流輸送，形成了52.2～77.76m3/h的膏體流量。

全尾砂實(shí)驗(yàn)室。測試分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，要逐步提升充填質(zhì)量，一定要在膏體條件下進(jìn)行充填。為獲得適用于礦山情況的膏體充填技術(shù)工藝與流程，使用合適的設(shè)計(jì)參數(shù)，開展了多次膏體充填工業(yè)試驗(yàn)。

全尾砂井下自流輸送試驗(yàn)。配合壓氣造漿工業(yè)試驗(yàn)，單一全尾砂膏體管道自流輸送試驗(yàn)運(yùn)用了現(xiàn)粗砂井下充填系統(tǒng)，從試驗(yàn)結(jié)果獲得，全尾砂膏體造漿均勻后，通過地表充填鉆孔和井下充填管道，能夠充分流至采場空區(qū)。在本次試驗(yàn)中，獲得了全尾砂料漿71. 23%的平均濃度，通過計(jì)算獲得了88.74m3/h的自流輸送流量。

水泥一全尾砂膏體充填料試驗(yàn)強(qiáng)度測定。選取地表泵送試驗(yàn)與L型自流輸送試驗(yàn)中的樣品，制作水泥一全尾砂膏體充填料試塊，測量其強(qiáng)度，測得其3齡期、7齡期、28 d齡期的單軸抗壓強(qiáng)度。

試驗(yàn)結(jié)論：①全尾砂與水泥――全尾砂均能制備具備良好輸送性能的膏體充填料；②全尾砂自然沉降最大沉降濃度約為70%，水泥添加依照1：4～1：12的水灰配比，生成的全尾砂一水泥膏體充填料的濃度為71.47%～74.47%，壓氣造漿方式可行，生成的膏體濃度較為均勻；③全尾砂膏體及全尾砂――水泥膏體的管道輸送性能較好；④全尾砂充填料濃度的增大，可獲得良好的充填體強(qiáng)度，少用膠結(jié)水泥，節(jié)省充填成本。

2 全尾砂充填自動(dòng)控制問題及解決

2.1 全尾砂充填自動(dòng)控制中水泥結(jié)塊問題與措施

水泥在水泥倉中容易結(jié)塊，導(dǎo)致水泥給料不均勻，影響了充填控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。針對這一問題，將1臺振動(dòng)電機(jī)安裝在水泥倉底部，連入多路壓縮空氣管道，通過程序進(jìn)行判斷，如果水泥倉料位無異常，同時(shí)雙管螺旋喂料機(jī)喂料，沖板流量計(jì)無法測定出水泥流量，可能水泥倉底部水泥出現(xiàn)了懸空，開啟相應(yīng)的壓縮空氣管道控制閥，對空氣沖擊水泥倉內(nèi)部進(jìn)行壓縮，讓水泥順利下料。

2.2 全尾砂充填自動(dòng)控制尾砂結(jié)塊問題與措施

非充填期，根據(jù)倉內(nèi)尾砂料高度，系統(tǒng)按時(shí)開啟相應(yīng)環(huán)列造漿分支管道，通入高壓空氣，實(shí)施攪拌，避免出現(xiàn)尾砂結(jié)塊?？紤]現(xiàn)場實(shí)際，調(diào)整高壓空氣調(diào)節(jié)閥的開度與間隔時(shí)間。在尾砂給料過程中，造漿水流量較小、尾砂料高無異常，而底流放砂濃度并不高時(shí)，表明，可能尾砂中出現(xiàn)貫穿底流的水道抑或由結(jié)塊，在系統(tǒng)控制下，壓縮空氣調(diào)節(jié)閥與造漿水調(diào)節(jié)閥開度自動(dòng)增加，尾砂倉高強(qiáng)度攪拌強(qiáng)度，迅速擊碎尾砂結(jié)塊。

3 結(jié)語

為保證較高的充填質(zhì)量，完善充填系統(tǒng)，開展了多次實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)試驗(yàn)，成功設(shè)計(jì)了新的全尾砂膏體充填系統(tǒng)。通過控制系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了尾砂連續(xù)制漿、連續(xù)充填、有效控制充填尾砂料漿濃度。全尾砂膏體充填系統(tǒng)操作便捷，簡化了操作流程，具有良好的可靠性與穩(wěn)定性，節(jié)省了運(yùn)行成本，備受中型以上地下開采礦山的青睞。地下礦山要堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，保護(hù)好礦山環(huán)境具有深遠(yuǎn)的意義。

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