礦山膏體充填低壓滿管流輸送技術(shù)改造實(shí)例

許愛榮

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河 836700）

1 引言

某銅礦位于新疆阿勒泰地區(qū)，目前礦石生產(chǎn)能力6000t/d，200 萬t/a，主要采礦方法有大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法、扇形中深孔分段鑿巖階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，少量采用下向進(jìn)路充填采礦法。為進(jìn)一步優(yōu)化充填結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有充填系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加礦渣微粉充填工藝，通過對(duì)膏體充填料漿精準(zhǔn)制備及低壓滿管流技術(shù)改造，有效提升充填體后期強(qiáng)度，達(dá)到了減少水泥用量，降低充填成本的目的。

2 充填工藝概括

礦山現(xiàn)主要采用全尾砂—戈壁集料膠結(jié)充填，主體充填工藝為：尾礦通過水隔離泵輸送至充填站立式砂倉，用于尾砂沉降。立式砂倉沉砂經(jīng)高壓水或壓氣造漿后放砂至攪拌機(jī)，戈壁集料通過圓盤給料機(jī)給料及皮帶輸送機(jī)計(jì)量后輸送至攪拌機(jī)，水泥經(jīng)雙管螺旋給料機(jī)給料及沖板流量計(jì)計(jì)量后給料至攪拌機(jī)。充填料各組分經(jīng)雙軸攪拌機(jī)+雙螺旋攪拌輸送機(jī)兩段攪拌后，制備成尾砂和戈壁集料膠結(jié)充填料漿，然后通過充填管網(wǎng)自流輸送至井下采場(chǎng)進(jìn)行充填。

通過取樣數(shù)據(jù)及實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行狀況分析，現(xiàn)充填系統(tǒng)存在充填料漿制備輸送濃度較低且波動(dòng)大、配比準(zhǔn)確性差、泌水率高、結(jié)石率低，遠(yuǎn)未達(dá)到結(jié)構(gòu)流或膏體充填要求，從而嚴(yán)重降低充填體質(zhì)量并增加充填成本；由于濃度低，充填料漿在管道中呈典型的兩相流輸送，流速無法控制，常出現(xiàn)負(fù)壓、吸入空氣等現(xiàn)象，管道出口呈噴射狀。料漿流速過快、沖擊力大使管道磨損嚴(yán)重。立式砂倉放砂不暢、管道磨損泄漏、密封墊破壞、充填料漿斷流等還導(dǎo)致堵管事故的發(fā)生。當(dāng)下部中段出現(xiàn)堵管事故時(shí)，還將使管道壓力過大并存在爆管等安全威脅。

3 充填工藝設(shè)備改造

通過選廠尾砂供砂方案及立式砂倉作業(yè)制度研究，解決目前生產(chǎn)中存在的溢流濃度較高、尾砂充填利用率低的問題；通過立式砂倉改造實(shí)現(xiàn)高濃度全尾砂的穩(wěn)態(tài)放砂；通過充填站的自動(dòng)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)充填料各組分的準(zhǔn)確給料計(jì)量及制備參數(shù)的有效調(diào)節(jié)；在保證充填質(zhì)量滿足采礦方法要求的前提下，提高充填尾砂用量，降低戈壁集料及膠結(jié)劑用量，同時(shí)研究采用礦渣微粉替代部分水泥，以節(jié)省水泥用量，從而降低充填材料成本；對(duì)膏體充填料管道輸送各參數(shù)進(jìn)行分析研究，計(jì)算濃度、流量、流速、壓力分布等參數(shù)相互關(guān)系，采取卸壓、減壓、節(jié)流等技術(shù)措施，控制管內(nèi)料漿流速，降低管道壓力，減少堵管、爆管事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)膏體充填料漿的低壓滿管流自流輸送，充填工藝流程見圖1。

4 料漿制備工藝改造

對(duì)立式砂倉進(jìn)行適當(dāng)改造，增設(shè)壓氣造漿及高壓水清倉環(huán)管系統(tǒng)，充填作業(yè)前對(duì)立式砂倉進(jìn)行整體壓氣造漿，從而實(shí)現(xiàn)高濃度尾砂漿的穩(wěn)態(tài)放砂；對(duì)戈壁集料及水泥給料進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)充填料各組分的精準(zhǔn)給料；對(duì)充填料漿攪拌設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改造，實(shí)現(xiàn)膏體充填料漿的均勻攪拌；對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)或完善，實(shí)現(xiàn)充填系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的有效檢測(cè)、調(diào)節(jié)及自動(dòng)控制；利用大水泥倉儲(chǔ)存礦渣微粉并進(jìn)行制漿，由泥漿泵輸送至攪拌機(jī)以部分替代水泥。

5 低壓滿管流輸送技術(shù)保障措施

分析計(jì)算濃度、流量、管徑、流速、壓力分布等管輸參數(shù)，采用卸壓、減壓、增阻等措施降低管道輸送壓力，控制料漿流速。通過提高全尾砂添加比例及避免溢流帶走細(xì)顆粒，提高充填料漿中-20μm含量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)流充填料漿的可靠輸送（由于充填倍線小，開采深度大，若采用泵壓輸送，將進(jìn)一步增大管道壓力，所以在下部采區(qū)不考慮泵壓輸送）。通過料位檢測(cè)、流量自動(dòng)調(diào)節(jié)及視頻監(jiān)視等手段，實(shí)現(xiàn)低壓滿管流的自平衡穩(wěn)定運(yùn)行。

6 效果評(píng)估

膏體充填料漿低壓滿管流輸送技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用有效降低管道磨損，避免爆管、堵管等事故的發(fā)生，提高了充填作業(yè)效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)全尾砂膏體和全尾砂—戈壁集料膏體充填，充填料漿進(jìn)入采場(chǎng)后不離析、不脫水，充填體強(qiáng)度及整體性好，避免對(duì)井下環(huán)境及采場(chǎng)圍巖產(chǎn)生不利影響，從而為采礦提供更好的條件，有利于礦山復(fù)雜條件下礦石資源的更有效利用。