王 洋，易志清，祝祿發(fā)

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司，湖南冷水江 417502)

錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司銻礦是我國(guó)較早應(yīng)用充填采礦法開采的有色金屬礦山。上世紀(jì)五十年代至六十年代中期，它僅限于利用矸石和尾礦充填處理采用房柱法開采遺留下來(lái)的空區(qū)，以及采用干式水平分層充填法回采地表有建筑物的礦體。上世紀(jì)六十年代末期，該銻礦南礦為了安全回采河床保安礦柱，開展了膠結(jié)充填采礦法開采試驗(yàn)的研究，經(jīng)驗(yàn)研究成功后，迅速在南礦、采選廠兩個(gè)礦山的中厚以上礦體開采中推廣應(yīng)用。該膠結(jié)充填采礦法的特點(diǎn)是:采場(chǎng)垂直礦體走向布置，沿走向劃分為礦房和礦壁，均采用空?qǐng)龇ɑ夭?。先采礦壁，嗣后用混凝土一次性充填空區(qū)，后采礦房，其空區(qū)用尾礦充填。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是膠結(jié)充填體具有較高的強(qiáng)度，可用以支撐礦體頂板，改善礦房的回采條件，與礦房充填的尾礦共同防止地表下沉。其缺點(diǎn)是膠結(jié)充填料輸送困難，充填能力低。

為了解決上述問(wèn)題，處理選礦場(chǎng)堆積的手選廢石，采選廠曾對(duì)充填系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，將普通混凝土充填工藝改為塊石膠結(jié)充填工藝，即在先行填入空區(qū)的塊石中再充入水泥砂漿。由于輸送工藝是砂漿和塊石的分離輸送，在工作面自流混合，而不同于混凝土膠結(jié)充填法把碎石和砂漿混合后再送入工作面，骨料粒度要求不嚴(yán)，廢石不用再加工就可直接充填，它具有充填能力大，水泥用量低，滿足充填體的強(qiáng)度要求，而且有條件的采場(chǎng)可利用井下廢石充填。該采礦方法經(jīng)過(guò)多年的不斷完善，工藝簡(jiǎn)單可行，安全可靠，成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益較高。

目前隨著礦山淺部殘礦和保安礦柱的回采，對(duì)于采空區(qū)處理有了更高的要求，原有塊石膠結(jié)充填系統(tǒng)，由于充填漿料采用自流輸送，存在充填質(zhì)量濃度過(guò)低(30%左右)、水泥流失嚴(yán)重、單耗高(200 kg/m3)、采場(chǎng)充填脫水量大、充填質(zhì)量低、污染井下環(huán)境等缺陷，特別是沒(méi)有專用充填道把塊石充入采場(chǎng)，不能滿足采礦安全生產(chǎn)要求，需要試驗(yàn)研究先進(jìn)的充填技術(shù)，建設(shè)可靠的充填系統(tǒng)，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行高質(zhì)量、大能力的充填處理(質(zhì)量濃度高、接頂充填程度高、充填體強(qiáng)度高)，以杜絕采空區(qū)充填時(shí)溢流水泛濫而污染環(huán)境，提高充填質(zhì)量，為開采安全創(chuàng)造條件。因此，采選廠于2011年底開始對(duì)原有效結(jié)充填系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，于2012年6月底建成尾礦似膏體膠結(jié)充填系統(tǒng)，7月份正式投產(chǎn)，已充填14 500 m3，取得了較好的效果。

1 地質(zhì)與開采技術(shù)條件

該銻礦產(chǎn)于入字型斷裂下盤幾個(gè)次一級(jí)兩端傾沒(méi)的短軸背斜中，主要礦體均賦存在厚110 m鈣質(zhì)頁(yè)巖之下的佘田橋組中段石灰?guī)r的硅化灰?guī)r中。由于該段灰?guī)r夾有多層黑色頁(yè)巖起到次屏蓋層的作用，礦體具有多層性，其形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模均有差異。

采選廠自上世紀(jì)六十年代以來(lái)，主要開采童家院礦床。該礦床礦體沿走向長(zhǎng)約1 200 m，沿傾向斜長(zhǎng)300～400 m，呈似層狀產(chǎn)出。從上至下有兩個(gè)主要含礦層，即一、二號(hào)礦體。一號(hào)礦體平均厚度2～3 m，平均品位4%～7%;二號(hào)礦體平均厚度8～10 m，厚者達(dá)20～30 m，平均品位3%～5%。礦體傾角一般均為10°～20°，礦體埋藏深度80～160 m。礦石為含銻硅化灰?guī)r，f=12～16，堅(jiān)硬而穩(wěn)固。礦體頂板為厚層泥質(zhì)頁(yè)巖或灰頁(yè)巖互層，f=4～6，易脫層，不穩(wěn)固。礦體底板為硅化灰?guī)r，穩(wěn)固性好。

2 采礦方法特征及礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.1 采礦方法特征

采場(chǎng)垂直礦體走向布置，沿礦體走向劃分為礦壁和礦房，用空?qǐng)龇ㄏ然夭傻V壁，嗣后充填采空區(qū)，待充填體達(dá)到一定的強(qiáng)度后，再同樣用空?qǐng)龇ɑ夭傻V房，并充填處理采空區(qū)。

2.2 塊礦結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場(chǎng)中段高度30 m，礦壁(房)斜長(zhǎng)40～60 m，礦壁寬度8 m，礦房寬度8～10 m。當(dāng)?shù)V體厚度小于10 m時(shí)，進(jìn)行一次性回采和充填，大于10 m時(shí)，采用分層回采與充填，分層高度為8～10 m。

2.3 采準(zhǔn)切割工程布置

中段運(yùn)輸巷道布置為下盤環(huán)形式，即沿走向布置兩條平巷，一條為沿脈，一條為運(yùn)道，每隔一定距離利用穿脈聯(lián)結(jié)。每個(gè)采場(chǎng)布置一個(gè)出礦漏斗與運(yùn)道相聯(lián)，規(guī)格為1.8×2 m2，采準(zhǔn)上山沿礦體底板掘進(jìn)與上部回風(fēng)巷道貫通，規(guī)格2×2 m2，再沿礦體走向掘進(jìn)切割巷道，并在采準(zhǔn)上山對(duì)面掘鑿電耙硐室。

3 回采

3.1 回采順序

中段的回采順序由上而下進(jìn)行。在中段中先采一號(hào)礦體，待礦體圍巖應(yīng)力平衡后再回采二號(hào)礦體。就盤區(qū)而言，從一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)。對(duì)于礦塊，首先回采礦壁，之后進(jìn)行膠結(jié)充填。礦房的回采必須待兩側(cè)礦壁采后充填，并且充填體達(dá)到一定的強(qiáng)度后方可進(jìn)行。

3.2 鑿巖爆破

回采工作以切巷和采準(zhǔn)上山為自由面，用淺孔落礦方法進(jìn)行回采。一次回采高度為2.5～3 m。鑿巖采用YG－40型鉆機(jī)，沿工作面全寬布置平行炮孔。爆破采用二號(hào)巖石乳化炸藥，用非電導(dǎo)爆管半秒差延期雷管并聯(lián)一次起爆。

3.3 礦石搬運(yùn)

采用2PDT－28型或2PDT－30型電耙絞車把礦石扒入漏斗，再用礦車把礦石從漏斗裝運(yùn)至礦倉(cāng)。

4 充填

4.1 充填材料及其配比

1.骨料。用于制備尾礦似膏體的骨料采用以浮選全尾礦經(jīng)一道分級(jí)后的沉砂，其沉砂料級(jí)組成為:粒級(jí)+0.3 mm的沉砂占23.35%，粒級(jí)+0.3～0.15 mm的沉砂占22.25%，粒級(jí)0.15～－0.02 mm的沉砂占54.4%。

2.膠凝材料。膠凝材料采用該公司水泥廠生產(chǎn)的礦渣硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為32.5級(jí)。

3.改性材料。采用附近發(fā)電廠從煙道中回收的粉狀粉煤灰。

4.水。普通自來(lái)水。

5.充填配比。礦壁充填配比:水泥∶粉煤灰∶尾礦=1∶2∶8(質(zhì)量比)，質(zhì)量濃度74%～76%。礦房充填配比:水泥∶粉煤灰∶尾礦=1∶4∶15(質(zhì)量比)，質(zhì)量濃度74%～76%，或分級(jí)尾礦非膠結(jié)充填。

4.2 充填工藝流程

根據(jù)尾礦似膏體充填工藝的要求，從選廠經(jīng)管道輸送到充填制備站的全尾砂首先進(jìn)行脫泥分級(jí)，分級(jí)尾砂通過(guò)管道自流到臥式砂倉(cāng)，濾水后通過(guò)抓斗向穩(wěn)料倉(cāng)供料，經(jīng)安裝在穩(wěn)料倉(cāng)底部的振動(dòng)放料機(jī)和皮帶秤的計(jì)量后通過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至攪拌桶。

水泥和粉煤灰用散裝罐車運(yùn)送，通過(guò)壓氣卸入立式水泥倉(cāng)和粉煤灰倉(cāng)，經(jīng)倉(cāng)底插板閥、星形給料機(jī)、轉(zhuǎn)子稱計(jì)量后通過(guò)螺旋輸送機(jī)輸送至攪拌桶。

充填用水采用分級(jí)尾砂沉淀后的澄清水，由水泵泵送至攪拌桶。同時(shí)，為防止突然斷電或水泵故障，將原充填站高位水池作為備用應(yīng)急水源。

上述充填物料在攪拌桶內(nèi)強(qiáng)力攪拌形成符合質(zhì)量濃度要求的分級(jí)尾砂似膏體料漿，然后通過(guò)高壓泵加壓后經(jīng)管道輸送至待充采場(chǎng)。其充填制備工藝流程如圖1所示。

4.3 充填作業(yè)

充填作業(yè)前，首先用混凝土做采場(chǎng)下部密閉，并用混凝土砌筑上分層預(yù)留漏斗和通道。充填準(zhǔn)備工作完成后即可充填，在采場(chǎng)用電耙扒運(yùn)，直至充滿采場(chǎng)為止。

5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

尾礦似膏體膠結(jié)充填采礦法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1。

圖1 充填制備工藝流程

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

6 結(jié)語(yǔ)

該銻礦采選廠先后試驗(yàn)應(yīng)用了混凝土膠結(jié)充填法、塊石膠結(jié)充填法、尾礦似膏體膠結(jié)充填法，從充填工藝的發(fā)展歷程可以看出其技術(shù)不斷完善和成熟，尾礦似膏體膠結(jié)充填工藝與前兩種充填工藝比較，具有以下一些優(yōu)點(diǎn):

1.采用柱塞泵實(shí)現(xiàn)充填漿體高濃度輸送，充填質(zhì)量濃度從30%提高到76%，減少了采場(chǎng)的脫水量，減輕了井下環(huán)境污染程度，增大了充填料漿的有效利用率，提高了實(shí)際充填能力，明顯改善充填體的物理力學(xué)性質(zhì)，提高了充填體強(qiáng)度，達(dá)到了有效控制地壓，提高充填作業(yè)效果的目的。

2.在充填漿料中加入粉煤灰，減少了水泥消耗量。水泥單耗從原來(lái)的180～200 kg/m3，降低到124 kg/m3。下降幅度達(dá)到40%。同時(shí)，改善充填漿體輸送特性。

3.充填作業(yè)方便。充填料漿從采場(chǎng)上部回風(fēng)巷用管路輸送，不需要建設(shè)專用充填運(yùn)輸?shù)馈?/p>

4.尾礦充入井下，減少了尾礦地面筑壩堆放帶來(lái)的占地、尾礦庫(kù)管理、環(huán)境污染等問(wèn)題，具有較高的間接經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

［1］ 曾永志，潘謹(jǐn)，祝祿發(fā).塊石膠結(jié)充填采礦法的研究與應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2012，12(6):3－4.

［2］ 王喜兵，龐計(jì)來(lái)，李紅橋.新型全尾砂膠結(jié)充填采礦工藝技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2010，10(3):1－5.

［3］ 王樣民，郭紅丹，趙彬，等.焦家金礦尾砂固結(jié)充填配比優(yōu)化研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2011，31(2):27－29，85.