李峰，孟祥瑞，徐禹青，邵兵

(金徽礦業(yè)股份有限公司，甘肅 隴南市 742312)

礦區(qū)位于西成鉛鋅礦田南礦帶東端，礦床內(nèi)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，主要為千枚巖含礦、灰?guī)r含礦及二者接觸帶含礦，礦體產(chǎn)狀較緩，千枚巖為軟弱巖層且力學(xué)強度較低，遇水易泥化，穩(wěn)定性較差，灰?guī)r力學(xué)強度較高，一般穩(wěn)固，礦、巖均屬不穩(wěn)固—中等穩(wěn)固巖類。

礦山采用分層進路式回采，考慮到投產(chǎn)以來年處理量的增大、綠色礦山建設(shè)的要求、采空區(qū)頂板安全及礦山達產(chǎn)產(chǎn)能需求等因素，急需采用充填采礦法來解決上述問題。

1 開采現(xiàn)狀

該鉛鋅礦為地下開采，采用主平硐—主、副豎井聯(lián)合開拓，井下開拓運輸系統(tǒng)已基本形成，局部系統(tǒng)工程缺陷已完善。各分層生產(chǎn)的鉛鋅礦石卸載到中段溜井，通過中段有軌運輸經(jīng)主溜井下放至300 m 破碎水平，然后提升到1190 m 主平硐上部礦倉經(jīng)1190 m 主平硐運輸至選礦堆場。礦山現(xiàn)有550 m 中段，450 m 中段，350 m 中段，并在525 m、500 m、475 m、425 m、400 m、375 m 設(shè)6 個分段（分段高度25 m）。

現(xiàn)階段本分段內(nèi)首個回采分層基本結(jié)束，正在進行回采收尾工作，其余分層均未回采。在550～350 m 標(biāo)高各首采分層內(nèi)形成了大量空區(qū)，若不能及時進行充填，則無法進行二步進路回采工作，礦山生產(chǎn)能力受限，不能達到生產(chǎn)要求；隨時間推移空區(qū)頂板受地壓作用影響變形、局部冒頂、片幫現(xiàn)象時有發(fā)生，對礦山后期井下安全生產(chǎn)造成一定的威脅。

為了滿足綠色礦山建設(shè)和尾礦庫容壓力的要求，合理利用選礦尾砂，降低固體廢棄物外排對生態(tài)環(huán)境的影響，同時提高井下生產(chǎn)作業(yè)的安全性。經(jīng)礦山實際調(diào)查統(tǒng)計，已形成的空區(qū)約為10 萬立方米，結(jié)合后期采礦生產(chǎn)將要產(chǎn)生的空區(qū)情況，改用上向水平分層進路式充填采礦法回采，利用分級尾砂和固化劑攪拌后的充填料漿通過重力自流輸送方式，經(jīng)充填鉆孔及輸送管道，對采空區(qū)進行充填來解決上述問題。

2 分級尾砂膠結(jié)充填方案

2.1 充填系統(tǒng)

礦山充填系統(tǒng)主要包括選礦尾砂分級、地表充填站、充填鉆孔（1195～550 m 標(biāo)高）、井下充填管敷設(shè)巷道、充填管纜井及井巷內(nèi)充填管等設(shè)施。充填站制備好符合充填實施方案中配比要求的料漿后，料漿通過重力自流輸送方式，經(jīng)充填鉆孔及輸送管道，對已完成充填準(zhǔn)備的采空區(qū)實施充填。

井下充填主要分東、西2 個區(qū)域，450 m 中段及以上東側(cè)部分充填線路為充填站出料口→地表充填鉆孔→550 m 中段充填平巷→550～500 m 分段段58 線充填管纜井→500～450 m 中段68 線充填管纜井→分段運輸巷道→采場聯(lián)絡(luò)道→采場充填；350 m 中段及以上西側(cè)部分充填線路為充填站出料口→充填鉆孔→550 m 中段充填平巷→550～450 m中段40 線倒段充填管纜井→450～350 m 中段42 線充填鉆孔→采場聯(lián)絡(luò)道→采場充填。經(jīng)計算充填倍線為2.38～3.98，均符合充填料漿自流要求。

2.2 分級尾砂充填工藝流程

選礦尾砂經(jīng)濃密后輸送至充填站尾砂穩(wěn)液箱，通過渣漿泵將尾砂以穩(wěn)定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、流量、壓力泵入旋流器，經(jīng)旋流分級脫泥，讓粗粒級底流尾砂進入深錐濃密機濃縮至65%～70%，通過濃漿泵輸送至攪拌桶。采用水泥作為固化劑用來膠結(jié)尾砂，按試驗配比分別輸送至攪拌桶中攪拌均勻，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)測試底流質(zhì)量分?jǐn)?shù)，底流料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到設(shè)計值且井下預(yù)充填采場已具備充填條件后，制備好的充填料漿通過地表充填鉆孔、井下充填主管道及采場充填膠管自流輸送至井下充填采場。分級尾砂膠結(jié)充填工藝流程如圖1 所示。

圖1 分級尾砂膠結(jié)充填工藝流程

2.3 料漿制備工藝

該礦山充填制備站設(shè)置2 套制漿系統(tǒng)，單系列制漿能力100 m3/h。尾砂通過管道輸送到深錐濃密機中，經(jīng)過添加絮凝劑沉降后，其中流至150 m3溢流水水箱。水泥用罐車運送到充填制備站，水泥罐車自帶壓氣系統(tǒng)將散裝水泥吹入水泥倉（2 座，Φ6 m，每座水泥倉有效容積400 m3）內(nèi)儲存。充填時，達到充填質(zhì)量分?jǐn)?shù)的尾砂通過深錐膏體濃密機底部的底流桶經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)渣漿泵輸送到攪拌桶內(nèi)，尾砂經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)計和流量計進行質(zhì)量分?jǐn)?shù)和流量檢測；水泥通過倉底的CW 系列微粉秤計量并輸送到攪拌桶內(nèi)，水采用電磁流量計進行計量，用電動閥進行調(diào)節(jié)，攪拌桶選用充填專用的立式攪拌桶。尾砂、水泥經(jīng)自上而下充分?jǐn)嚢瑁苽涑少|(zhì)量分?jǐn)?shù)適中、流動性良好的充填料漿，并在攪拌桶料漿出口管路上依次安裝質(zhì)量分?jǐn)?shù)計、流量計和電動插板閥，用以檢測和控制充填料漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和流量。符合配比、質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求充填料漿經(jīng)充填管路自流至充填采場，充填主管路選用Φ159 mm×（5+10）mm 雙金屬復(fù)合耐磨管，臨近采場區(qū)域及充填采場內(nèi)采用Φ133 mm×12 mm 超高分子聚乙烯塑料管。

2.4 采場充填技術(shù)要求

為滿足分級尾砂膠結(jié)充填的需要，確保充分利用選礦尾砂，提高礦石回采率，降低貧化率，降低充填成本，加快回采節(jié)奏，進一步提高產(chǎn)能，充填采場、充填工藝流程和料漿性質(zhì)須達到以下要求。

（1）采場進路施工時頂板盡可能保持平整，錯臺不宜大于300 mm；有人工假底時，假底須滿足300 mm×300 mm 的網(wǎng)度要求，且距底板不宜小于200 mm。

（2）充填隔墻采用空心磚砌筑，且隔墻外側(cè)附加鋼筋網(wǎng)噴漿，隔墻厚度不小于570 mm，表面噴漿（C20）厚度為δ外=10 cm，δ內(nèi)=10 cm。

（3）充填料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在68%～73%，料漿在輸送過程中不得產(chǎn)生離析現(xiàn)象，確保充填體的強度。

（4）依據(jù)尾砂充填采礦的要求，分為一步驟充填和二步驟充填，一步驟及有假底的二步驟進路充填灰砂比為1:4，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～73%；二步驟進路充填灰砂比為1:5，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%～70%。

（5）充填采場聯(lián)絡(luò)道外設(shè)置臨時水倉，充填泌水和洗管水集中泵送排出。

3 結(jié)論及建議

從礦山分級尾砂膠結(jié)充填工藝的應(yīng)用情況來看，適合這種產(chǎn)狀變化較大、形態(tài)復(fù)雜、機械化程度較高的礦體回采，高效率完成已有空區(qū)及現(xiàn)有采空區(qū)的充填，確保充分回采鉛鋅礦石資源，實現(xiàn)全過程綠色開采，創(chuàng)造極大的安全效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

（1）在開采過程中利用分級尾砂進行膠結(jié)充填采空區(qū)，使得采區(qū)圍巖得到有效支撐，減小了頂板安全管理壓力，為二步回采提供了安全保障。

（2）選礦尾砂也得到了充分利用，減小選礦尾砂濕式外排引起的庫容壓力增大問題。

（3）尾砂調(diào)濃水和充填用水均使用尾礦回水，有效地支撐了水平衡研究及應(yīng)用，使礦區(qū)地表環(huán)境得到有效保護。

（4）通過對采空區(qū)的分級尾砂膠結(jié)充填，礦石回采率達到95%以上，二步驟回采率大幅提高，礦山產(chǎn)能穩(wěn)步提升。

在分級尾砂膠結(jié)充填的實施過程中，建議注意以下問題：

（1）靈活合理地布置采切工程，控制進路開口寬度，便于控制充填擋墻的寬度，以保證能抵抗側(cè)壓力。

（2）充填過程中用小流量進行進路充填接頂，確保一步驟進路的充填接頂率，進而滿足二步驟進路回采的安全性要求。

目前，該礦山正在進一步優(yōu)化充填工藝，開展固體廢棄物在二步驟進路中的回填技術(shù)研究，減少開采固體廢棄物的外排；通過試驗研究尋找新型固化劑作為膠凝材料，提高充填體強度，降低充填成本，使資源開發(fā)與環(huán)境保護和諧發(fā)展，以夯實該礦山的綠色礦山建設(shè)基礎(chǔ)，為類似地下礦山充填提供參考。