尾礦充填技術(shù)在黃金礦山中的應(yīng)用與實(shí)踐

劉海波，范向偉

（1.河南黃金科技實(shí)業(yè)公司，河南鄭州 450003；2.河南天泰工程技術(shù)有限公司，河南鄭州 450046）

尾礦充填技術(shù)在黃金礦山中的應(yīng)用與實(shí)踐

劉海波1，范向偉2

（1.河南黃金科技實(shí)業(yè)公司，河南鄭州 450003；2.河南天泰工程技術(shù)有限公司，河南鄭州 450046）

選廠排出的尾礦常規(guī)處置方式是排入尾礦庫(kù)堆存，而當(dāng)前尾礦庫(kù)從選址建設(shè)到生產(chǎn)運(yùn)行，客觀上存在安全管理和環(huán)境污染等問(wèn)題，通過(guò)采用尾礦充填技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐分析，推進(jìn)綠色無(wú)尾礦山建設(shè)，能有效解決尾礦常規(guī)處置方式帶來(lái)的安全隱患和環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)尾礦庫(kù)安全與環(huán)保具有重要意義。

尾礦庫(kù)；尾礦充填；安全；環(huán)保

尾礦是礦山企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的固體廢棄物，尾礦庫(kù)是用以貯存金屬、非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦的場(chǎng)所。我國(guó)現(xiàn)有尾礦庫(kù)12 655座，其中三等以上大中型尾礦庫(kù)533座，四、五等小型尾礦庫(kù)12 122座。尾礦已成為我國(guó)目前產(chǎn)出量最大、堆存量最多的固體廢棄物，已經(jīng)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題且存在巨大的安全隱患。采用尾礦充填技術(shù)，推進(jìn)綠色無(wú)尾礦山建設(shè)，即解決了礦山難采礦體回采及擴(kuò)大產(chǎn)能的難題，同時(shí)還能有效減少尾礦排放，減少占用土地及尾礦庫(kù)的維護(hù)管理費(fèi)用，將帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保及社會(huì)效益。

1 尾礦處置的發(fā)展趨勢(shì)

尾礦的處置途徑主要有尾礦井下充填、尾礦庫(kù)堆存、尾礦綜合利用、尾礦中有用成分或礦物提取、礦石加工過(guò)程中的無(wú)尾化技術(shù)等。其中采用無(wú)尾化技術(shù)是尾礦處置的最高級(jí)形式，其次為尾礦的減量化。

尾礦的減量化包括生產(chǎn)過(guò)程的減量化和堆存尾礦的減量化。生產(chǎn)過(guò)程的減量化主要是綜合利用礦石中各種礦物成分，最大限度的減少尾礦的產(chǎn)生量；堆存尾礦的減量化主要是指對(duì)已經(jīng)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾礦進(jìn)行二次回收、尾礦生產(chǎn)建材類(lèi)產(chǎn)品、尾礦用于開(kāi)采過(guò)程中采空區(qū)的充填等，對(duì)尾礦堆存的安全保證度最有效方式是采空區(qū)充填[1]。

采空區(qū)尾礦充填涉及充填材料選擇、充填混合料配比、充填料漿制備、輸送、充填站建設(shè)、充填參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)、采場(chǎng)充填工藝、充填質(zhì)量保證等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中充填料漿制備是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，充填料漿濃度高低反映出充填質(zhì)量高低。本文結(jié)合河南某黃金礦山企業(yè)尾礦充填實(shí)例，對(duì)尾礦庫(kù)充填技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析[2]。

2 充填工藝

河南某黃金礦山企業(yè)采礦方式為尾砂和毛石充填上向采礦，邊采邊回填，工藝比較成熟，充填效益和效果良好，安全得到可靠保障。

充填技術(shù)是充填采礦法的核心，采用充填采礦法可以使采礦回采率大幅提高，從而提高礦石資源利用率。充填采礦法既可以提高資源利用率，防止地表塌陷，又可減少固體廢料向地表的排放，是充分利用尾礦資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)地、節(jié)能、環(huán)保、廢物利用的有效途徑。

2.1 充填料來(lái)源

充填料來(lái)自選礦廠分級(jí)尾砂，根據(jù)選礦廠尾砂產(chǎn)率和尾砂粒度組成，+300目的分級(jí)尾砂占全部尾砂產(chǎn)率的55%，日產(chǎn)出量是330t，可滿(mǎn)足充填用量需要，其余旋流器溢流尾砂和充填站砂倉(cāng)溢流排入尾礦庫(kù)。選廠分級(jí)尾砂自流至充填站砂倉(cāng)用于充填。同時(shí)，為減少?gòu)U石出坑，統(tǒng)籌安排掘進(jìn)和采礦與廢石和尾砂充填相結(jié)合，確保了尾砂和廢石的最大利用率。

2.2 充填體強(qiáng)度要求

按照所選采礦方法要求，為方便底柱回采，在回采采場(chǎng)第一個(gè)分層時(shí)需要較高強(qiáng)度的充填體，采用灰砂比（水泥∶尾砂）為1∶4、濃度為70%的充填料漿，充填體強(qiáng)度3～4MPa；其它分層的上部0.3m厚度內(nèi)充填采用灰砂比（水泥∶尾砂）為1∶10、濃度為70%的充鎮(zhèn)料漿，充填體強(qiáng)度1MPa，以保證采場(chǎng)鏟運(yùn)機(jī)的安全運(yùn)行。

2.3 充填系統(tǒng)

充填料為選廠分級(jí)尾砂。選礦廠產(chǎn)出的尾砂泵送至充填砂倉(cāng)內(nèi)，供井下充填，在采礦工業(yè)場(chǎng)地附近施工了兩天充填鉆孔與300m中段相通（每條鉆孔長(zhǎng)290m），充填主干管通過(guò)300m中段回風(fēng)平巷及其中段風(fēng)井后鋪設(shè)至下部生產(chǎn)中段，充填支管由上中段巷道鋪設(shè)到采場(chǎng)充填天井上口，在充填天井中鋪設(shè)軟管到采場(chǎng)內(nèi)。充填倍線的確定是由充填采場(chǎng)的位置決定的，充填倍線介于2.3～4.0，符合管路自流要求。

2.4 充填泄水、泥砂排放

充填泄水、泥砂從充填采場(chǎng)板墻滲透出后，流入中段平巷內(nèi)的沉淀坑，將較粗的泥砂沉淀，清水及細(xì)泥通過(guò)中段水溝排入水倉(cāng)，經(jīng)沉淀后通過(guò)鏟車(chē)將淤泥裝礦車(chē)提升至地表。

2.5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

3 生產(chǎn)運(yùn)行情況

當(dāng)前井下采空區(qū)一次最大充填料漿量200m3。充填料漿濃度為71%左右，在地表豎井附近設(shè)充填料制備站，充填料在站內(nèi)攪拌制備后，通過(guò)充填孔內(nèi)的充填管輸送到各生產(chǎn)中段，而后根據(jù)充填要求輸送到各中段的充填采場(chǎng)。砂倉(cāng)按照有效總?cè)莘e不少于2～3d平均用量或一次最大充填量的原則，充填制備站設(shè)計(jì)1個(gè)455m3立式砂倉(cāng)，1座30t 水泥倉(cāng)。站內(nèi)安裝Φ1 500mm×1 500mm高濃度攪拌槽1 臺(tái)，設(shè)備生產(chǎn)能力每臺(tái)45～55m3/h。充填方式采用分級(jí)尾砂膠結(jié)充填。尾砂在選廠分級(jí)，分級(jí)后的尾砂輸送到充填站立式砂倉(cāng)儲(chǔ)存，砂倉(cāng)溢流水由泥漿泵送回選廠，并入選廠尾礦輸送管路，自流到尾礦庫(kù)。外購(gòu)散裝水泥由水泥罐車(chē)運(yùn)來(lái)直接吹入水泥倉(cāng)儲(chǔ)存。充填時(shí)，立式砂倉(cāng)內(nèi)處于飽和狀態(tài)的尾砂，風(fēng)水聯(lián)合造漿，然后經(jīng)立式砂倉(cāng)底部放砂管自流放入攪拌槽。水泥通過(guò)水泥倉(cāng)下的螺旋給料機(jī)輸送入攪拌槽。尾砂與水泥在攪拌槽內(nèi)均勻攪拌后通過(guò)垂直鉆孔，自流到井下采場(chǎng)充填。

在砂倉(cāng)至攪拌槽之間的放砂管上及攪拌槽至充填鉆孔之間的充填管上均安裝濃度計(jì)、流量計(jì)，以檢測(cè)充填料漿濃度和流量。

充填鉆孔共兩個(gè)（一用一備），位于充填站工業(yè)場(chǎng)地附近，孔內(nèi)安裝充填管路，與300m中段相通，充填主干管通過(guò)300m中段管纜井鋪設(shè)至下部生產(chǎn)中段，充填支管由上中段巷道鋪設(shè)到采場(chǎng)充填天井上口，通過(guò)充填天井中鋪設(shè)到采場(chǎng)內(nèi)。

井下采場(chǎng)用分級(jí)尾砂膠結(jié)充填，充填能力略低于井下生產(chǎn)能力，因此用井下廢石子以補(bǔ)充，充填管路從充填回風(fēng)井進(jìn)入采場(chǎng)，第一分層回采高度4m左右，回采后充填前必須澆筑人工假底，假底作為下中段回采構(gòu)筑人工假頂，假底厚度為0.6m，假底內(nèi)鋪設(shè)鋼筋，鋼筋鋪設(shè)完畢，用配比1∶4的尾砂膠結(jié)充填體，充填體強(qiáng)度不小于4MPa。分層采場(chǎng)一步采場(chǎng)膠結(jié)充填，充填料灰砂比為1∶10，采場(chǎng)澆面層厚度為0.5m，灰砂比為1∶4，二步采場(chǎng)采用全尾砂充填，采場(chǎng)澆面層厚度為0.5m，灰砂比為1∶6。各分層充填后控頂距為1.0m；進(jìn)路采場(chǎng)一幅采場(chǎng)全尾充填，采場(chǎng)澆面層厚度為0.5m，灰砂比為1∶4，多幅采場(chǎng)時(shí)每幅充填料灰砂比為1∶10，采場(chǎng)澆面層厚度為0.5m，灰砂比為1∶4。

4 結(jié)束語(yǔ)

河南某黃金礦山企業(yè)尾礦充填技術(shù)的研究與應(yīng)用，解決了該黃金礦山企業(yè)礦體回采及擴(kuò)大產(chǎn)能的難題，同時(shí)有效減少了尾砂的排放。該充填技術(shù)適用于各種賦存條件的礦體開(kāi)采，尤其是難采礦體，能大幅提高回采率，降低貧化率；可以有效地控制地壓活動(dòng)，降低地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；可以有效地阻止巖層發(fā)生大規(guī)模移動(dòng)，保護(hù)地表不受破壞，維持生態(tài)環(huán)境；可以有效地利用礦山固體廢物，減少排放，保護(hù)環(huán)境。

隨著國(guó)家對(duì)于礦山安全生產(chǎn)、環(huán)境污染、地質(zhì)災(zāi)害等問(wèn)題的重視以及礦山自身發(fā)展的需求，該技術(shù)將礦山采礦工程中的固體廢物大量回填到井下采空區(qū)，在解決充填材料的來(lái)源問(wèn)題的同時(shí)，也解決了環(huán)境污染問(wèn)題。此項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)同類(lèi)型礦山的資源開(kāi)發(fā)利用起到了一定的推動(dòng)作用，具有較大的推廣利用價(jià)值。

[1] 田文旗，薛劍光.尾礦庫(kù)安全技術(shù)與管理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.

[2] 王安理，李建政.新型尾礦無(wú)害化處理工藝及實(shí)踐[C].尾礦庫(kù)安全運(yùn)行技術(shù)高峰論壇，2010：63-65..

[3] 張曉銅.尾礦充填技術(shù)綜述[J].銅業(yè)工程，2010，（3）：16-18.

Application and Practice of Tailings Filling Technology in Gold Mine

Liu Hai-bo, Fan Xiang-wei

The conventional disposal method of tailings discharged from the election plant is discharged into the tailings pond, and the current tailings pond is from the site construction to the production operation, and there are some problems such as safety management and environmental pollution. Technology application and practice analysis, to promote the construction of green tailings mine, can effectively solve the conventional disposal of tailings caused by security risks and environmental pollution problems, the tailings reservoir safety and environmental protection is of great signif i cance.

tailings reservoir; tailings fi lling; safety; environmental protection

TD926.4

：A

：1003–6490（2017）04–0092–02

2017–04–01

劉海波（1980—），男，河南開(kāi)封人，工程師，主要從事尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)及咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)工作。