孟祥瑞，朱文志，張軍奎，馬存虎

(四川鑫源礦業(yè)有限責(zé)任公司， 四川 白玉縣 610031)

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充填采礦法在某鉛鋅礦的應(yīng)用

孟祥瑞，朱文志，張軍奎，馬存虎

(四川鑫源礦業(yè)有限責(zé)任公司， 四川 白玉縣 610031)

某鉛鋅礦由于采用空場法回采，多年來形成了多層群空區(qū)，為了有效解決地壓帶來的安全問題和礦山尾礦庫的堆存壓力，對4100 m以下銀銅礦及獨立鉛鋅礦體采用上向水平分層充填法開采，簡介了充填方案，包括充填系統(tǒng)、工藝流程、充填制備站以及工藝要求。采用充填法有效解決了該礦面臨的問題，為礦山的發(fā)展提供了方向。

充填采礦法；充填系統(tǒng)；礦山安全

1 概 述

該礦地處川西北高海拔地區(qū)，礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，礦巖不穩(wěn)固，礦山存在兩種不同性質(zhì)的礦石：銀銅鉛鋅礦和獨立鉛鋅礦，礦山選用的采礦方法為分段空場法和淺孔留礦法。由于年處理量的不同，造成了礦體階梯式下降的現(xiàn)狀，隨著礦山服務(wù)年限的增加，地壓活動開始顯現(xiàn)：巷道擠壓變形、片幫、冒頂現(xiàn)象頻發(fā)，采場損失貧化指標(biāo)加大。

2 礦山現(xiàn)狀

該礦采用平硐+主溜井(鉛鋅溜井)+輔助斜井開拓，銀銅鉛鋅礦石和獨立鉛鋅礦石分采分運，礦山生產(chǎn)已近10 a，銀銅鉛鋅礦石的開拓運輸系統(tǒng)已經(jīng)形成，獨立鉛鋅礦石的鉛鋅溜井系統(tǒng)尚未完全形成。各中段生產(chǎn)的銀銅礦石通過主溜井下放到3886 m主平硐后經(jīng)軌道運輸至選礦廠；獨立鉛鋅礦石出坑后先在各中段平硐口堆放，后經(jīng)地表公路用汽車運至選礦廠。礦山已形成3886 m主運輸平硐，以及4250，4200，4160，4100，4050 m和4000 m等階段平巷，目前正在準(zhǔn)備進行3950 m 中段的開拓工作。

4100 m中段以上銀銅鉛鋅礦體，除4100 m中段部分 Cu6 礦體外即將回采結(jié)束，剩余部分基本為礦柱，Cu7～Cu12 多為窄小低品位礦體，難以滿足回采條件，在 4200 m 中段以上利用無底柱等變通的采礦方法也已基本回采結(jié)束。 4050 m 中段8-3線的 Cu1 礦體目前正在回采中。4160 m 中段以上的獨立鉛鋅礦體已經(jīng)基本回采結(jié)束， 4100 m 中段6-3線的大部分Pz1-Pz3獨立鉛鋅礦體已回采，其余鉛鋅礦體尚未開采。

3 采用充填采礦法的必要性

生產(chǎn)實踐表明，隨著空場法采場開采的進行，圍巖的暴露面積越來越大，圍巖冒落量也越來越大，特別是采場回采中后期，局部采場甚至產(chǎn)生大規(guī)模片幫冒落，使礦石和圍巖在出礦過程中混合，造成礦石損失貧化成倍加大。礦房開采后，部分礦房由于圍巖片幫冒落，礦柱回采條件遭到嚴重破壞，難以正常回收，只能進行殘采。部分礦房回采時圍巖冒落量較少，礦柱完整性較好，但是按設(shè)計用中深孔崩落間柱后，上下盤暴露面積進一步擴大，采空區(qū)應(yīng)力變化加劇，促使上下盤大規(guī)模冒落，礦塊頂柱和上階段底柱也發(fā)生冒落。

另外，隨著空場法開采的進行，多層群采空區(qū)越來越多，冒落現(xiàn)象越來越嚴重。據(jù)調(diào)查，目前礦山的地壓問題是已十分突出，礦山生產(chǎn)的安全壓力也越來越大。

目前該礦所用采礦方法的比重為：淺孔留礦法 60%，分段空場法 40%。分段空場法設(shè)計損失貧化率為 15%，淺孔留礦法設(shè)計損失貧化率為12%，綜合損失貧化率為 13.5%。但實際生產(chǎn)中很難達到設(shè)計的指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，礦柱回采的貧化率部分達到50%以上，采礦綜合貧化率至少在22%以上；為充分回收礦石資源，滿足生產(chǎn)需求，目前形成了多中段同時作業(yè)的局面；礦山急需采用充填法來解決上述問題。

根據(jù)礦山現(xiàn)場調(diào)查，4250 m以上礦體應(yīng)不予回收，4200，4160 m中段礦柱采用崩落法回收。4100 m中段獨立鉛鋅礦體采用上向水平分層充填法開采，4100 m中段銀銅礦體由于只剩礦柱并且大部分空區(qū)坍塌，只適合崩落法回收礦柱，調(diào)查結(jié)果表明：4106，4206，4207礦房可以充填，故采用泵送充填料至該3個礦房。4100 m以下銀銅礦體及獨立鉛鋅礦體均采用上向水平分層充填法開采。

4 充填方案

4.1 充填系統(tǒng)

充填系統(tǒng)主要包括地面充填料制備站、選礦廠至充填制備站的尾砂輸送系統(tǒng)、充填井和井巷內(nèi)敷設(shè)的管道等設(shè)施。在地面攪拌站制備成符合充填工藝要求的充填料漿后，充填料漿通過充填管路輸送到井下指定地點充填采空區(qū)。

4100 m以下礦體充填線路為：充填料制備站充填泵出料口→4100 m平硐→充填井→4100 m以下各中段巷道→充填聯(lián)絡(luò)平巷→充填采場。充填料采用充填泵輸送，到各中段后自流輸送到充填采場。

4100～4160 m礦體充填線路為：充填料制備站充填泵出料口→4100 m平硐→充填聯(lián)絡(luò)平巷→充填采場。此充填線路根據(jù)4100 m中段已采礦房空區(qū)的穩(wěn)固程度來確定，如果礦房已坍塌則不存在充填的可能性。

4.2 充填系統(tǒng)工藝流程

將選礦廠經(jīng)濃密后濃度55%的尾砂輸送至砂倉。尾砂由倉頂中心注入倉內(nèi)，溢流水由倉頂內(nèi)環(huán)形溢流槽排出。倉內(nèi)尾砂用壓氣(壓水)造漿均勻后，打開放砂管向攪拌機供給尾砂漿。為了對放砂流量進行檢測及調(diào)節(jié)，在放砂管上布設(shè)有電磁流量計，手動調(diào)節(jié)閥及流量閥。散裝水泥由罐車運至充填站，經(jīng)吹灰管吹卸入水泥倉，水泥倉底部設(shè)有閘板閥、雙管螺旋給料機及螺旋電子秤，水泥經(jīng)計量輸送至攪拌桶中。尾砂漿和水泥通過各自的供料線進入雙軸攪拌機，充填料漿經(jīng)雙軸攪拌機初步攪拌后，通過錐形連接件進入高速活化攪拌機進行強力活化攪拌。充填料漿經(jīng)上述兩段攪拌均勻后，通過充填井及井下管網(wǎng)泵送至井下采場進行充填。

4.3 充填料制備站

充填站制漿能力100 m3/h。尾砂通過管道全部輸送到尾砂倉(Φ8.0 m砂倉兩座，每座砂倉的幾何容積737 m3，有效容積583 m3)。水泥用罐車運送到攪拌站附近，用自帶壓氣將水泥吹到水泥倉(1座，Φ8.0 m，高26 m。水泥倉容量693 t)內(nèi)儲存。充填時，尾砂通過倉底的放砂管輸送到攪拌槽內(nèi)，用濃度計和流量計控制造漿濃度和尾砂流量；水泥通過倉底的雙管螺旋給料機輸送到攪拌槽內(nèi)，水泥用沖板流量計進行計量，變頻調(diào)速雙管螺旋給料機進行調(diào)節(jié)；水采用電磁流量計進行計量，用電動閥進行調(diào)節(jié)。濃度68%左右的尾砂漿、水泥及適量水經(jīng)各自的供料線進入進料斗后供給攪拌機。攪拌機選用雙軸攪拌機+高速活化攪拌機兩段連續(xù)攪拌。兩段攪拌機用連接斗進行連續(xù)。充填料經(jīng)兩段連續(xù)攪拌均勻后制備成濃度適中、流動性良好的充填料漿，而進入測量管，通過充填工業(yè)泵輸送，在攪拌槽料漿出口管路上依次安裝濃度計、流量計和電動管夾閥，用以檢測和控制充填料漿的濃度和流量。

制備好的充填料通過充填井下放到各中段內(nèi)，采用水平管道和垂直管道組成充填料漿輸送管線，將充填站制備的充填料漿輸送到充填地點。充填管路主管采用Φ180 mm×10 mm復(fù)合耐磨鋼管，采場外水平管道選Φ180 mm復(fù)合耐磨鋼管，采場內(nèi)選內(nèi)徑110 mm聚乙烯增強塑料管。

4.4 采場充填工藝要求

礦山采用上向水平分層膠結(jié)充填采礦法。為充分回收礦石資源，實現(xiàn)低貧損低成本高效回采，降低充填成本，減少井下污染，加快采場循環(huán)速度，充填系統(tǒng)的工藝和輸送性能必須滿足上向水平分層膠結(jié)充填采礦法對充填的要求。

(1) 為保證充填體的強度，充填料漿須濃度>68%，充填料漿充入采場基本不脫水。

(2) 充填站必須能對各充填材料實現(xiàn)自動控制，包括其流量和濃度，在進入充填管道前進行檢測并實現(xiàn)對各充填材料的給料調(diào)整。

(3) 根據(jù)上向水平分層膠結(jié)充填采礦法的要求，其充填體分為假底層、中間層和澆面層。假底層充填料漿灰砂比為1∶4，濃度>68%，中間層充填料漿灰砂比為1∶12，濃度>68%，澆面層充填料漿灰砂比為1∶4，濃度>68%。

(4) 充填擋墻在砌筑2 d后，能抵抗4 MPa以上的側(cè)壓力。

(5) 主充填管末端必須有事故池和沖洗管道的閥門，保證充填前后管道的沖洗水不進入采場。

5 結(jié) 論

根據(jù)礦山現(xiàn)狀及能具備充填條件的采場情況，充填站基建結(jié)束前期，礦山擬先選擇部分4050 m銀銅鉛鋅采場、4100 m獨立鉛鋅采場進行先期的充填試驗，以達到鍛煉充填隊伍和熟悉充填工藝的目的。該礦選礦生產(chǎn)所產(chǎn)出的尾砂，是礦山充填所需的主要材料，可減少尾礦庫庫容以及減輕征地建庫壓力。礦山實踐證明，尾砂膠結(jié)充填工藝可以滿足井下充填需要，采用充填采礦生產(chǎn)工藝，可有效解決該礦所面臨的地壓問題、片幫冒落問題、安全生產(chǎn)問題，為該礦今后生產(chǎn)的發(fā)展方向。

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孟祥瑞(1983-)，男，河南羅山人，助理工程師，主要從事礦山設(shè)計和管理工作，Email：303449619@qq.com。