黃明舉

(貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司技術(shù)部, 貴州貴陽 550302)

青菜沖礦磷石膏嗣后膠結(jié)充填法采礦優(yōu)化設(shè)計(jì)

黃明舉

(貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司技術(shù)部, 貴州貴陽 550302)

2011年以前,開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司充填法采礦存在一些問題:脈外出礦橫巷工程量大;水泥消耗量多;料漿制備能力相對(duì)較低。針對(duì)這些問題,開展充填法采礦優(yōu)化設(shè)計(jì),脈外出礦橫巷工程量和水泥消耗量減少了一半,料漿制備能力提高了50%。

磷石膏充填法;出礦橫巷;水泥;料漿制備能力;優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 磷石膏嗣后膠結(jié)充填采礦系統(tǒng)存在的問題

2011年以前,貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司已建成4套磷石膏嗣后膠結(jié)充填采礦系統(tǒng),主要分布在用沙壩礦和馬路坪礦,這4套充填法采礦系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中均存在一些問題。

(1)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理。脈外出礦橫巷布置在礦房的中部(每個(gè)礦房垮度為20 m),導(dǎo)致一條脈外出礦橫巷(每20 m一條)只服務(wù)一個(gè)礦房,脈外出礦橫巷工程量較大。

(2)對(duì)膠結(jié)充填體強(qiáng)度未進(jìn)行深入的試驗(yàn)研究,一直采用高(水泥)配比充填,使充填配料水泥用量偏大。為保證鏟運(yùn)機(jī)能在充填體上正常運(yùn)行,要求充填體的強(qiáng)度達(dá)到1.5 MPa。井下充填料漿(不含塊石)取樣結(jié)果表明,當(dāng)充填濃度達(dá)到57%,水泥∶粉煤灰∶磷石膏＝1∶1∶6時(shí),充填體30 d抗壓強(qiáng)度為1.5～2.0 MPa,滿足充填體強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1.5 MPa)要求。當(dāng)充填濃度達(dá)到57%,水泥∶粉煤灰∶磷石膏＝1∶1∶8時(shí),充填體30 d抗壓強(qiáng)度為0.9～1.5 MPa,不能滿足充填體強(qiáng)度要求。因此,井下一直采用高配比(水泥∶粉煤灰∶磷石膏＝1∶1∶6)充填,忽視了塊石對(duì)充填體強(qiáng)度的積極影響,使充填配料水泥用量偏大。

(3)地面制漿工藝系統(tǒng)均包含5條生產(chǎn)線,即磷石膏供料線、粉煤灰供料線、水泥輸送線、供水線、充填料漿制備及其輸送線。其中,充填料漿制備及其輸送線采用雙軸攪拌機(jī)及強(qiáng)力活化攪拌機(jī),在運(yùn)行中出現(xiàn)料漿制備能力(最大能力80 m3/h)相對(duì)較低、攪拌不徹底、維修量大等問題。

青菜沖礦隸屬于貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司,年供礦能力為120萬t,2011年以前為空場法采礦, 2011年開始實(shí)施充填法采礦。為克服上述問題,結(jié)合青菜沖礦段開采技術(shù)條件,在青菜沖礦開展了充填法采礦優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 青菜沖礦充填法采礦優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化。每個(gè)礦房垮度為20 m,脈外出礦橫巷布置在相鄰兩個(gè)礦房交界處,同時(shí)服務(wù)兩個(gè)礦房,可使一條脈外出礦橫巷(每40 m一條)同時(shí)服務(wù)兩個(gè)礦房,脈外出礦橫巷工程量減少一半,采場結(jié)構(gòu)見圖1。

(2)充填配比設(shè)計(jì)優(yōu)化。由于塊石粒度大,不能通過管道輸送,因此膠結(jié)充填時(shí),塊石與料漿分開輸送。

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn),要使料漿滲入充填的塊石,塊石的充入量不能超過料漿的50%。

井下取樣試驗(yàn)結(jié)果見表1。當(dāng)水泥∶粉煤灰∶磷石膏∶塊石＝1∶1∶10∶6時(shí),充填體強(qiáng)度大于1.5 MPa,滿足設(shè)計(jì)要求,此時(shí)1 m3干基充填體(比重為1.8 t/m3)的水泥消耗量為:1×1.8×1/18＝0.1(t)。當(dāng)井下充填料漿不含塊石時(shí)(充填濃度達(dá)到57%,水泥∶粉煤灰∶磷石膏＝1∶1∶6),1 m3干基充填體(比重為1.6 t/m3)的水泥消耗量為: 1×1.6×1/8＝0.2(t)。由此可見,前者比后者節(jié)約水泥50%。

表1 開磷集團(tuán)塊石膠結(jié)充填試驗(yàn)結(jié)果

(3)充填料漿制備設(shè)計(jì)優(yōu)化。青菜沖礦在此次設(shè)計(jì)中,與廠家合作,專門設(shè)計(jì)制作了一套攪拌桶設(shè)備。該設(shè)備最大設(shè)計(jì)制漿能力為120 m3/h。為保證攪拌充分,需保證4種物料在攪拌桶中停留5 min以上。

圖1 采場結(jié)構(gòu)

3 青菜沖井下充填試驗(yàn)應(yīng)用情況

青菜沖礦井下充填法采礦試驗(yàn)從2011年5月開始,到2011年12月底,共回采(充填)礦房52個(gè),施工脈外出礦橫巷1040 m,采礦23萬t,充填廢石5.8萬t,充填水泥1.1萬t,粉煤灰1.2萬t,磷石膏10.5萬t。

試驗(yàn)結(jié)果表明:脈外出礦橫巷工程量減少了一半。鏟運(yùn)機(jī)在充填體(礦房)上行駛出礦,未出現(xiàn)超過50 mm深的壓痕,說明充填體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求(大于1.5 MPa)。2011年5月～12月,充填站制漿濃度為57%,充填系統(tǒng)按設(shè)計(jì)的最大制漿能力(120 m3/h)運(yùn)行,從未發(fā)生過堵管,說明充填站制漿工藝基本合理。用攪拌桶取代雙軸攪拌機(jī)及強(qiáng)力活化攪拌機(jī)進(jìn)行料漿制備,料漿制備能力可提高50%。

[1]于潤滄.我國充填工藝創(chuàng)新成就與尚需深入研究的課題[J].采礦技術(shù),2011,11(3):1-3.

[2]吳愛祥,楊 盛,等.超細(xì)全尾膏體處置技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢[J].采礦技術(shù),2011,11(3):4-8.

[3]李 煒,周 旭,等.膠結(jié)充填替代材料的研究與實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2011,11(3):19-21.

2012-03-16)

黃明舉(1968-),男,貴州開陽人,主任工程師,主要從事采礦工程設(shè)計(jì)研究。