尾砂膠結(jié)充填在蔡家營鋅金礦的應(yīng)用

周冬兵，韋任建

(河北華澳礦業(yè)開發(fā)有限公司， 河北 張家口市 075000)

蔡家營鋅金礦是一家由澳大利亞格瑞芬礦業(yè)開發(fā)有限公司控股的中外合資企業(yè)。2005年建成投產(chǎn)以來，進行了兩次大的技術(shù)改造，年處理礦石量由最初的20萬t，增加到現(xiàn)在的75萬t。

蔡家營礦體傾角為60°～90°，為急傾斜礦體。礦脈小而多，成脈群狀。礦石圍巖較穩(wěn)固。礦群位于村莊和公路下方，地表不允許崩落，采礦方法為分段空場法，使用中深孔爆破落礦，鏟運機從礦房進路鏟出礦至裝礦點，再由卡車運礦至地表堆礦平臺。單個采空區(qū)回采結(jié)束后，集中充填。中深孔爆破、嗣后充填和無軌設(shè)備的使用，使采出礦具有較高的效率。

1 充填系統(tǒng)

1.1 充填系統(tǒng)的選擇

在充填系統(tǒng)的選擇上，以下3點因素需要重點考慮：

(1) 設(shè)立尾礦庫需要環(huán)境評價、征地、審批、建設(shè)，涉及環(huán)境保護問題，建設(shè)周期長，尾礦庫建設(shè)成本高。礦山有減少地表排尾的壓力，因而應(yīng)當優(yōu)先考慮選擇尾礦作為充填的原料。

(2) 由于礦體走向長，埋深淺，空區(qū)分布范圍廣，充填管路鋪設(shè)平緩，料漿無法自流，需要對充填料漿加壓，以克服充填管路的阻力。

(3) 由于需要回收礦房之間的礦柱，因而要求充填體具有一定的強度，以支撐礦房的圍巖和頂板。

蔡家營礦采用的尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)綜合考慮了以上情況。

1.2 充填站的配置

尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)由尾砂濃縮貯存裝置(砂倉)、高濃度攪拌槽、加壓泵、料漿輸送管以及充填攪拌站內(nèi)的水泥倉、雙管螺旋給料機等部分組成。

充填攪拌站共設(shè)2臺尾砂濃縮貯存裝置，1臺Φ2000×2100的高濃度攪拌槽，1 個5.5 m×5.2 m 的水泥倉和2臺加壓泵以及其他輔助設(shè)施。水泥給料采用雙管螺旋給料機接單管螺旋給料機，計量采用沖板流量計。散裝水泥由水泥罐車運到攪拌站，由水泥罐車自帶壓縮空氣系統(tǒng)經(jīng)水泥倉頂吹入水泥倉。水泥倉頂設(shè)有倉頂收塵器。

充填加壓泵選擇型號為HBT80-13-110S柱塞泵，電機功率為110 kW。

1.3 尾砂的選取

蔡家營礦膠結(jié)充填的原料全部來自于礦山選廠選礦產(chǎn)生的尾礦。實驗室實驗表明，尾礦中顆粒直徑大于27 μm的部分滲透性等指標能夠滿足井下充填需要。尾砂中顆粒直徑小于27 μm的部分則需要通過旋流器盡可能去除。

1.4 充填料制備的工藝流程

(1) 將選廠的全尾礦漿加壓通過旋流器進行處理，分離出尾砂中大于27 μm的部分。

(2) 利用加壓泵對旋流器底流(顆粒直徑大于27 μm的尾砂)進行加壓，通過打砂管路輸送至充填站的砂倉內(nèi)。由于選廠與充填站砂倉頂部存在約50 m的高差，因而采用兩個礦漿泵接力的方式對分級尾砂漿進行加壓。兩個砂漿泵分別安裝在旋流器車間地表和充填站地表。

(3) 砂漿在充填站的砂倉內(nèi)沉淀、排水、貯存。

(4) 充填時，使用高壓風(fēng)對存儲在砂倉中的尾

砂進行造漿，然后通過砂倉底部的放砂閥門和放砂管路放出質(zhì)量濃度為67%～70%的尾砂進入攪拌桶；同時水泥倉水泥先后通過雙管螺旋或單管螺旋給料機進入攪拌桶，水泥和尾砂按一定配比在攪拌桶內(nèi)攪拌。

(5)攪拌后的砂漿通過閥門和管路進入充填泵車的料斗，由充填泵進行加壓后，通過斜坡道管路和坑內(nèi)管路系統(tǒng)進入采空區(qū)實施充填。

2 尾砂膠結(jié)充填的應(yīng)用成果

(1) 充填系統(tǒng)從2008年9月運行以來，累計完成充填量55萬m3，充填采空區(qū)45個。系統(tǒng)累計工作天數(shù)1172 d，運行11500 h，見表1。

(2) 采礦回收礦房間柱6個，回收礦量8.4萬t，見表2。

(3) 減少地表尾礦排放55萬m3，為礦山節(jié)省近3座20萬m3的尾礦庫，節(jié)約尾礦庫建設(shè)資金約3000萬元。

(4) 由于對采空區(qū)進行了處理，位于采區(qū)上方的村莊和公路得到了保護，未出現(xiàn)塌陷和明顯沉降。

表1 年度充填量

表2 回收礦柱礦量

3 存在問題及改進

在應(yīng)用過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，砂倉沉淀排水造漿工序占用時間較長，選廠打上來的尾砂不能及時用于充填；砂倉放砂的濃度不穩(wěn)定；放砂管容易堵塞；放砂閥門和管路容易磨損；在采空區(qū)排水過程中，少量砂漿容易形成滲漏，增加了巷道的清理工作。因而需要從以下方面做出改進：

(1) 進一步優(yōu)化充填工藝，穩(wěn)定和提高充填料漿濃度，提高充填體質(zhì)量，降低充填成本。

(2) 提高充填的自動化技術(shù)水平和設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率，降低設(shè)備故障率。

(3) 優(yōu)化采空區(qū)充填排水、擋墻接頂和裂隙封堵工藝，避免充填料漿滲漏到巷道。

4 結(jié) 論

綜上所述，尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)在蔡家營鋅金礦的應(yīng)用達到了預(yù)期的目的，保護了環(huán)境，為礦山建設(shè)節(jié)約了資金，為礦柱回采創(chuàng)造了條件。社會效益和經(jīng)濟效益顯著。因而尾砂膠結(jié)充填法在同類礦山中具有很高的實用價值和應(yīng)用推廣價值。

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