鄧代強(qiáng)，李夕兵，姚中亮，康瑞海，彭　亮，王　旭

(1. 長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2. 國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410012；3. 中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

尾砂膠結(jié)充填技術(shù)在西朝鉬礦的應(yīng)用

鄧代強(qiáng)1,2,3，李夕兵3，姚中亮1,2，康瑞海1,2，彭亮1,2，王旭1,2

(1. 長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2. 國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410012；3. 中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

摘要：隨著西朝鉬礦日常生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，部分開(kāi)采空區(qū)也在日益擴(kuò)大，并且局部已經(jīng)連接成片，為解決由此而帶來(lái)的地壓及采場(chǎng)頂板冒落逐步顯現(xiàn)的問(wèn)題，采用針對(duì)礦山特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，并進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明目前該礦充填能力為70～90m3/h，由于具備完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)工藝技術(shù)經(jīng)優(yōu)化后，通過(guò)調(diào)節(jié)與控制，尾砂漿放砂與料漿制備濃度和流量保持穩(wěn)定，制備出的充填漿體物理性能指標(biāo)良好，滿足了日常生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：料漿指標(biāo)；鉬礦；工藝優(yōu)化；放砂流量

西朝鉬礦位于福建古田縣鳳埔鄉(xiāng)北溪村西朝自然村，隸屬鳳埔鄉(xiāng)管轄，礦區(qū)面積約1km2，鉬礦石資源量為37.88萬(wàn)t，礦床遠(yuǎn)景儲(chǔ)量好，是福建省內(nèi)近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)的礦石品位高、規(guī)模較大的鉬礦床[1-3]，目前西朝鉬礦為國(guó)家級(jí)綠色礦山試點(diǎn)單位。西朝鉬礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為礦石量90萬(wàn)t/a，并有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)，為充分回收有限的礦石資源，保護(hù)礦區(qū)地表，減小尾礦庫(kù)壓力[4]，設(shè)計(jì)采用充填采礦法。由于礦體傾角在10～35°之間，總體傾角在12°左右，厚度變化較大，主要礦體(Ⅰ號(hào)礦體)一般厚度5.05～17.63m，平均厚度12.02m，其中單工程單層見(jiàn)礦最大厚度35.26m，采礦方法選擇比較復(fù)雜。另外地表不允許陷落，因此不能選擇崩落法。設(shè)計(jì)利用儲(chǔ)量鉬金屬平均品位0.184%，開(kāi)采品位較高。經(jīng)過(guò)對(duì)空?qǐng)龇?、充填法的方案比較，結(jié)合當(dāng)?shù)夭傻V方法的使用技術(shù)情況，設(shè)計(jì)選擇的主要采礦方法為分段鑿巖的階段礦房法和房柱法。對(duì)厚度≥8m的礦體，采用階段礦房法，占70%；對(duì)厚度大于4m而又小于8m的礦體，采用房柱法，占30%，其余小部分薄礦體采用全面法開(kāi)采。由于充填法開(kāi)采對(duì)于西朝鉬礦來(lái)說(shuō)是個(gè)新生事物，其中存在許多技術(shù)問(wèn)題需要進(jìn)一步了解和掌握，這就需要礦山研究相關(guān)的充填工藝技術(shù)，以使充填系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，因此需開(kāi)展尾砂結(jié)構(gòu)流體膠結(jié)充填技術(shù)研究。

1充填系統(tǒng)工藝技術(shù)概況

西朝鉬礦選廠的一期兩臺(tái)球磨和二期一臺(tái)球磨每天處理礦石量的總和約為3000t，產(chǎn)生尾砂為2985t，尾砂濃度約22%～25%，尾礦漿流量約10847m3/d，合451m3/h。生產(chǎn)中尾砂經(jīng)泵輸送至尾礦庫(kù)，經(jīng)尾礦庫(kù)澄清后，將澄清水泵送至選廠循環(huán)使用。充填站設(shè)置兩個(gè)立式砂倉(cāng)，砂倉(cāng)尺寸約為Ф8.8m×18m，底部為Ф8.8m的半球形，單個(gè)砂倉(cāng)容積約1000m3，兩個(gè)砂倉(cāng)交替使用，以充分發(fā)揮系統(tǒng)生產(chǎn)能力。由于充填站距空壓機(jī)總站較遠(yuǎn)，所以在充填站設(shè)置獨(dú)立的空壓機(jī)站，為砂倉(cāng)中全尾砂漿造漿提供壓氣。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，并經(jīng)過(guò)方案討論，壓氣造漿系統(tǒng)氣源確定為兩支，其一來(lái)自于空壓機(jī)站設(shè)置的一臺(tái)螺桿式空壓機(jī)，供氣量20m3/min，排氣壓力0.8MPa；另一支接自于900硐口的生產(chǎn)用風(fēng)，以提供壓氣造漿所必需的壓氣。

2充填系統(tǒng)建設(shè)

經(jīng)分析研究，生產(chǎn)過(guò)程中井下占生產(chǎn)規(guī)模的70%的礦房需要充填，井下每天的充填量為800m3。為保障井下開(kāi)采需求，設(shè)計(jì)在原尾礦庫(kù)東南側(cè)800m、標(biāo)高+980m處建設(shè)充填系統(tǒng)，充填鉆孔從地表充填站980m標(biāo)高至900m中段，通過(guò)4個(gè)充填鉆孔向井下自流輸送充填料漿進(jìn)行采空區(qū)的充填。

西朝鉬礦于2010年下半年開(kāi)始充填站主體工程施工，充填鉆孔于2011年6月底至10月初完成施工及安裝，充填系統(tǒng)整體于至2011年10月下旬基本建成，隨后完成了井下采場(chǎng)的封閉工程與輸送管線的安裝與試壓。

3充填系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用

投入生產(chǎn)以后，處理了發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題后充填系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行，在逐步積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中操作人員對(duì)整體工藝有了更深刻的認(rèn)識(shí)，從而使充填系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行有了技術(shù)保障。對(duì)某時(shí)段的充填料漿濃度、充填料漿容重、空壓機(jī)風(fēng)壓運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)處理后得到運(yùn)行參數(shù)直觀曲線(圖1、圖2)。壓氣造漿過(guò)程中空壓機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定，尾砂漿體經(jīng)高壓氣體的氣動(dòng)攪拌液化后在砂倉(cāng)內(nèi)均勻沸騰，呈現(xiàn)出翻滾的粥狀性態(tài)，充填料漿濃度為68%及以上時(shí)，漿體流暢穩(wěn)定。

圖1　充填料漿濃度和容重

圖2　空壓機(jī)風(fēng)壓運(yùn)行參數(shù)

正常充填過(guò)程中，風(fēng)壓通常維持在0.5～0.7MPa，放砂濃度處于63%～66%之間，添加水泥攪拌均勻后，充填料漿濃度約為67%～71%左右，但當(dāng)接近或達(dá)到71%濃度時(shí)，充填料漿呈現(xiàn)出粘稠狀態(tài)，此時(shí)鉆孔下料斗處料漿流動(dòng)緩滯，漿面有緩緩上升的趨勢(shì)，由此可以看出71%基本為充填料漿自流輸送的極限濃度，充填時(shí)不允許超過(guò)此濃度。當(dāng)充填較近的采場(chǎng)時(shí)，由于倍線較小，充填料漿瞬時(shí)流量有時(shí)可達(dá)100m3/h，這時(shí)極限濃度約為68%～69%，超過(guò)此濃度時(shí)極易發(fā)生堵管事故。放砂濃度與流量的穩(wěn)定為料漿制備創(chuàng)造了有利的條件，制備出的充填漿體始終能保持較好的物理性能指標(biāo)，其中灰砂比為1∶4的充填體3～7天強(qiáng)度接近1.0MPa，28天以上充填體的長(zhǎng)期強(qiáng)度大多超過(guò)了3.0MPa，可以滿足礦石開(kāi)采的技術(shù)要求。

4充填系統(tǒng)過(guò)程控制與質(zhì)量檢測(cè)

西朝鉬礦的充填系統(tǒng)使用了先進(jìn)的自動(dòng)化調(diào)控程序，可以根據(jù)需求生成相關(guān)報(bào)表，如果企業(yè)建立了企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，還以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，通過(guò)以太網(wǎng)相連接，管理者就可以在辦公室通過(guò)電腦監(jiān)控充填站生產(chǎn)的全部實(shí)時(shí)情況及數(shù)據(jù)，真正達(dá)到數(shù)字化礦山的要求。

為了檢測(cè)任何時(shí)期的充填質(zhì)量，于充填站設(shè)置了實(shí)驗(yàn)室，并配備較為完善的測(cè)試與養(yǎng)護(hù)設(shè)備，以對(duì)料漿制備及充填體強(qiáng)度性能進(jìn)行檢測(cè)。生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)取樣制作的充填體試塊測(cè)試其不同齡期的力學(xué)參數(shù)，通過(guò)對(duì)比設(shè)計(jì)參數(shù)，及時(shí)在1∶4～1∶12之間調(diào)整配比與濃度等技術(shù)指標(biāo)。

5結(jié)論

通過(guò)尾砂膠結(jié)充填技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，西朝鉬礦的礦石回收率得到了明顯的提高，同時(shí)，采場(chǎng)地

壓也得到了有效控制，實(shí)現(xiàn)充填后的尾砂利用率約為40%左右，尾礦庫(kù)的服務(wù)年限大大延長(zhǎng)，因此，總體來(lái)說(shuō)采用充填法開(kāi)采后給礦山帶來(lái)了較為顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。在生產(chǎn)應(yīng)用中，自充填系統(tǒng)投入生產(chǎn)使用后，系統(tǒng)工藝流程可靠，自動(dòng)控制先進(jìn)，一次連續(xù)最大充填量≥800m3，在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí)也為礦山開(kāi)采提供了有力的技術(shù)保障，并在華東地區(qū)的充填開(kāi)采方面起到良好的示范作用。

參考文獻(xiàn)

[1]賀冰清，李香菊，梁光明.我國(guó)新興民營(yíng)礦業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析-以天寶礦業(yè)為例[J].中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)，2007(7):15-18.

[2]石禮炎.福建古田西朝鉬礦床成礦構(gòu)造特征及找礦方向[J].福建地質(zhì)，2009(3):167-174.

[3]雷廣文.閩東地區(qū)鉬礦床控礦因素與成礦模式探討[J].福建地質(zhì)，2010(3):194-200.

[4]章立才，李雪平.尾礦庫(kù)安全在線全數(shù)字自動(dòng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在西朝鉬礦的應(yīng)用[C]//中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)采礦學(xué)術(shù)委員會(huì).2010中國(guó)礦山安全管理與技術(shù)裝備大會(huì)論文集.大連:中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)采礦學(xué)術(shù)委員會(huì)，2010:83-85.

The application of tailings cemented filling technology in Xichao molybdenum mine

DENG Dai-qiang1,2,3,LI Xi-bing3,YAO Zhong-liang1,2,KANG Rui-hai1,2,PENG Liang1,2,WANG Xu1,2

(1.Changsha Institute of Mining Research CO.,Ltd., Changsha 410012, China;2.National Engineering Research Center for Metal Mining, Changsha 410012, China;3.School of Resourse and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract:With the mining process of Xichao molybdenum mine，the related gobs were growing，and some gobs were connected to each other.In order to solve the problem of impact ground stress and roof ground dropping induced by mining，some tests were accomplished and the method to optimize designing was studied.The results showed that：The filling ability in this mine is 70～90m3/h.Because of the impeccable self-control system and the optimized method，the density and flow can keep stable.Besides，the physical parameters can satisfy the requirement of production.

Key words：slurry indicator；molybdenum mine；process optimization；slurry flow

收稿日期：2015-05-09

基金項(xiàng)目：中南大學(xué)博士后基金項(xiàng)目資助(編號(hào)：126643)

作者簡(jiǎn)介：鄧代強(qiáng)(1974-)，男，新疆石河子人，漢族，博士，高級(jí)工程師，主要從事充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)與充填工藝研究工作。E-mail：dengdaiqiang@126.com。

中圖分類號(hào)：TD853.34+3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)03-0081-02