紅嶺礦業(yè)公司充填系統(tǒng)建設(shè)方案的研究與應(yīng)用

婁曉東，張建偉，紀(jì) 偉

（1.赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025450；2. 北部戰(zhàn)區(qū)陸軍保障部，山東 濟(jì)南 250000）

19世紀(jì)80年代，水砂充填系統(tǒng)最早出現(xiàn)在美國。1924年，膠結(jié)充填系統(tǒng)首次被使用在南非的一個金礦。直到20世紀(jì)50年代，中國才開始逐漸使用水砂充填系統(tǒng)和膠結(jié)充填系統(tǒng)，到了80年代，一些國家的充填系統(tǒng)就能夠保證機(jī)械化運(yùn)作。

設(shè)計充填系統(tǒng)的充填能力時，應(yīng)充分考慮礦山生產(chǎn)多環(huán)節(jié)的特點(diǎn)和各環(huán)節(jié)間的不均衡性，在充填能力方面要留有余地，使采出礦石和充填采空區(qū)保持平衡，從而提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)能力。本文以紅嶺礦業(yè)公司某實(shí)際充填系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，對填充系統(tǒng)建設(shè)方案進(jìn)行了選取研究[1]。

1 工程概況

紅嶺鉛鋅礦區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市北部巴林左旗境內(nèi)，行政區(qū)劃隸屬烏蘭達(dá)壩蘇木管轄。礦區(qū)地理坐標(biāo)范圍為東經(jīng)：119°16′00″～119°18′03″；北緯：44°37′30″～44°38′50″。目前紅嶺鉛鋅礦采礦證開采標(biāo)高為1081m至715m標(biāo)高；礦區(qū)面積為3.394km2，礦山經(jīng)多次改擴(kuò)建后目前實(shí)際采選生產(chǎn)能力為5000t/d，主要產(chǎn)品為鋅精礦、鐵精礦、鉛精礦（含銀）、銅精礦。采礦方法采用分段空場法、階段深孔空場法[2]。

2 材料選取方案優(yōu)化

2.1 充填材料

（1）尾砂。紅嶺礦業(yè)公司目前擁有1500t/d和3000t/d兩座選礦廠：1500t/d選礦廠采用先浮選后磁選工藝流程，排尾礦1417t/d，礦漿濃度20%，尾礦比重3.20，礦漿容重1.16t/m3，尾礦粒徑-200目占62%，礦漿流量190.96m3/h。

3000t/d選廠采用先浮選后磁選工藝流程，排尾礦2287t/d，礦漿濃度16.4%，尾礦比重3.20，礦漿容重1.13t/m3，尾礦粒徑-200目占75%，礦漿流量515m3/h。

礦石自然類型有碎裂巖型、角礫巖型，原生礦石含泥量很少。

綜上所述，選礦尾砂可作為充填骨料。

根據(jù)3000t/d選廠尾砂粒度分析報告及充填材料消耗量，采用3000t/d選廠分級尾砂作為主要充填骨料。

（2）膠結(jié)材料。膠結(jié)材料采用普通硅酸鹽水泥。

（3）充填材料消耗量。充填方式包括分級尾砂膠結(jié)和非膠結(jié)充填。充填料漿濃度為暫定70%，膠結(jié)充填的灰砂比為1∶8、1∶12和非膠結(jié)，三種充填方式比例為20%、19%、61%。充填材料消耗量

2.2 充填工藝選擇

針對現(xiàn)場實(shí)際情況可選的充填工藝為分級尾砂充填和全尾砂充填。分級尾砂充填工藝十分成熟，易操作、易管理，且在黃金、有色礦山應(yīng)用十分普遍。采用全尾砂進(jìn)行充填，就必須采用高效的尾砂濃密工藝，通過普通的立式砂倉很難達(dá)到，通常需進(jìn)行加藥絮凝沉降，這就必然導(dǎo)致礦山充填成本的增加，綜上所述，推薦采用分級尾砂充填。

表1 不同選址方案對比

2.3 充填站廠址選擇

根據(jù)礦區(qū)交通條件、廠區(qū)工業(yè)布置，充填站廠址可供選擇的位置主要為以下三個位置：

方案1∶ 選廠尾砂輸送泵房附近；

方案2：罐籠副井附近；

方案3：原進(jìn)風(fēng)井附近。具體對比如表1所示。

通過上述比較可知：方案3投資大，運(yùn)營費(fèi)用高，施工工期長，缺點(diǎn)明顯。方案1與方案2相比投資多76.2萬，但年運(yùn)營費(fèi)用低24.5萬。方案1僅在905m和855m中段部分空區(qū)充填時需進(jìn)行加壓輸送，隨著礦山向深部回采，空區(qū)充填時將不需要加壓輸送，則兩方案年運(yùn)營費(fèi)用方案1比方案2低37.6萬。同時，方案1場地開闊，不需拆除原有建筑。綜上所述，推薦充填站站址選擇方案1，即充填站設(shè)在選廠尾砂輸送泵房附近。

2.4 充填系統(tǒng)地表部分

充填系統(tǒng)的配置可分為分散配置和集中配置兩大類。選用集中配置，可以便于集中管理，減少崗位操作人員、減少裝備，從而降低費(fèi)用，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，充填系統(tǒng)的配置選用集中配置。

圖1 填充系統(tǒng)工藝流程圖

礦山充填系統(tǒng)一般包括尾砂輸送子系統(tǒng)、充填料漿制備站、充填料漿輸送子系統(tǒng)、充填參數(shù)自動檢測與控制子系統(tǒng)和輔助設(shè)施五個部分，為保證較高的充填質(zhì)量每一個部分在充填系統(tǒng)工藝流程中都是不可或缺的。整體流程見圖1所示。

3 方案經(jīng)濟(jì)性評估

經(jīng)計算，采用本方案優(yōu)化的灰砂比和比例后，折合噸礦充填成本為13.06元/t。充填系統(tǒng)運(yùn)營成本組成表見表2。

表2 充填系統(tǒng)運(yùn)營成本組成表

通過計算結(jié)果比較可以發(fā)現(xiàn)，礦山充填與不充填都存在尾砂管路輸送，所以充填站運(yùn)營成本中電力消耗不包括尾砂輸送部分。

4 結(jié)論

通過本文對紅嶺礦業(yè)實(shí)際填充項(xiàng)目的建設(shè)方案優(yōu)化研究，具體結(jié)論如下：

（1）充填濃度、灰砂比等參數(shù)與充填材料消耗、充填料漿輸送及充填體強(qiáng)度關(guān)系密切，本次研究暫根據(jù)類似礦山經(jīng)驗(yàn)選取，待充填實(shí)驗(yàn)完成后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化完善。

（2）充填尾砂及分級溢流輸送管路布置需根據(jù)礦山現(xiàn)場情況確定敷設(shè)路線及固定方式。

（3）目前有多種新型固結(jié)材料可以代替水泥，其成本與生產(chǎn)原材料獲取途徑及建廠規(guī)模大小相關(guān)，建議礦方進(jìn)行專項(xiàng)論證。

[1]陳亞杰，趙兵文.采煤機(jī)械化技術(shù)峰峰礦區(qū)實(shí)例研究[J]冶金工業(yè)出版社,2014.05:247.

[2]周愛民.難采礦床地下開采理論與技術(shù)[J].冶金工業(yè)出版社,2015.05:276.