周 剛

（山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦，山東 萊州 261430）

我國某礦山開采工作單位，在實際工作過程中礦床的礦石儲備量相對較大，整個礦山開采工作單位的生產能力較高，為了充分滿足礦山開采工作效率和穩(wěn)定性，該礦山開采單位采用的是大結構高效充填采礦工作方式，達到750萬t/a的設計生產規(guī)模條件下，每年的料漿充填體積總量達到223萬m3，如果使用的是常規(guī)流量充填系統(tǒng)，根據礦床開采工作條件情況，整個礦區(qū)范圍內需要設置出10套以上的充填系統(tǒng)來進行充填工作，因此造成前期的經濟成本投入量過大、充填工作效率偏低，會影響到整個礦山開采工作單位的經濟效益，因此通過大流量充填系統(tǒng)的研發(fā)和使用，有效解決這一問題所產生的影響。

1 大流量充填系統(tǒng)料漿輸送方案制定

大流量充填系統(tǒng)料漿制備輸送工作方案，單套充填系統(tǒng)主要通過兩個立式砂倉、一個水泥倉、一套材料攪拌設備、兩個充填鉆孔以及相配套的控制工作系統(tǒng)所構成。立式砂倉直徑大小為15m，高度大小為10m，單倉容積總量為2020m3，水泥倉結構直徑大小為8.5m，高度為22.5m。容積大小大約為527m3，可以裝600t的水泥砂漿材料。單套系統(tǒng)充填料漿制備輸送能力可以達到180m3/h～200m3/h，一次性最大充填量可以達到1600m3～2000m3，充填鉆孔和煤礦井下的輸送材料管道直徑范圍在150mm～165mm之間，充填料漿設備輸送材料的濃度大小，直接影響到整個礦山的充填工作質量以及充填工作成本。通過使用大流量充填系統(tǒng)，料漿濃度的穩(wěn)定性問題是其中需要考慮的重點問題之一，對此需要針對大流量充填系統(tǒng)料漿穩(wěn)定制備技術進行進一步研究和分析，有效保證所充填料漿濃度的穩(wěn)定性[1]。

2 充填料漿濃度控制及其存在的影響問題

2.1 充填料漿濃度大小控制

由于礦山井下充填料漿材料，主要是由尾砂膠凝劑以及水等原材料，根據特定的比例混合配制而成，由于充填材料的料漿濃度控制工作，主要分為兩部分所構成，即尾砂漿濃度大小控制和膠凝劑添加量控制。根據充填工作要求，對于充填材料的料漿濃度大小進行有效控制，對膠凝劑材料配比參數進行掌控，可以有效換算得到其中的尾砂漿濃度，同時作為尾砂漿濃度的標準設定參數。實際尾砂漿濃度大小可以根據放置砂管當中的射線濃度、記憶設備，對料漿材料的濃度大小進行檢測，通過設定尾漿濃度和實際檢測到的料漿材料濃度，二者之間的差值則為實際料漿的濃度偏差量大小，為了保證尾砂濃度始終保持在標準的充填材料濃度附近，控制系統(tǒng)需要根據上述產生的偏差量大小，有效控制砂倉底部的造漿水閥開度大小，以此來實現(xiàn)對整個要將濃度的有效控制。膠凝劑材料的添加量控制主要是基于膠凝劑材料的配比參數，通過尾砂漿的實際充填流量大小，以及用于控制設定濃度的標準參數，經過進一步計算之后得到交凝劑材料的實際添加量，將其作為標準的參數值進行調節(jié)[2]。

2.2 充填料漿濃度控制存在的主要問題

在膠結充填系統(tǒng)的充填站自動控制中,充填料漿濃度的控制直接影響充填質量，為了實現(xiàn)充填料漿濃度的穩(wěn)定可靠控制，需要從工藝角度出發(fā)改變料漿制備過程。因為，在造漿工作過程中經常會受到多方面因素的干擾，比如砂倉材料的位置、尾的到飽和程度、尾砂級配大小、尾砂的存放時間、尾砂的塌方、放砂閥的開關大小，周圍環(huán)境溫度等相關影響因素，并且很多外部影響因素具有較強的隨機性特點，進而造成放砂管當中的大量尾砂，將材料的濃度變化程度相對較高，表現(xiàn)出濃度不穩(wěn)定性情況，無法有效實現(xiàn)尾砂漿濃度大小的穩(wěn)定性控制，因此無法實現(xiàn)充填料漿的精確配比，會直接影響到整個料漿的輸送和充填體的質量情況，這也是現(xiàn)階段大流量充填系統(tǒng)生產工作當中一種比較突出性的問題之一[3]。

尾砂濃度大小是膠凝劑添加量控制工作的關鍵所在，尾砂漿的材料濃度不穩(wěn)定會造成膠凝劑添加量的計算和庫存工作失去原有的依據，為了有效防止膠凝劑添加量出現(xiàn)頻繁調節(jié)問題，在實際調節(jié)設定參數值工作過程中，需要根據膠凝劑材料的實際配比宮的參數，對尾砂漿的濃度設定值大小以及實際流量值大小進行控制。因為，膠凝劑材料的配比和尾砂漿濃度，參數設置之間會存在一定的差異，因此膠凝劑材料的添加量調節(jié)工作，需要隨著尾砂漿的實際流量大小變化來進行控制，是尾砂漿的實際濃度大小和實際設定濃度大小之間存在較大的偏差量，膠凝劑的實際調節(jié)量也不會產生明顯的變化，因此在配置的料漿濃度大小方面，經常會產生一定的偏差問題。在礦山實際開采工作過程中，為了全面實現(xiàn)充填材料濃度的穩(wěn)定性控制，必須要對大流量充填系統(tǒng)進行優(yōu)化和完善，有效保證充填材料的速率和質量符合要求。一方面可以通過改善控制工作方法，保證大流量充填系統(tǒng)的工作適應性；另一方面在大流量充填系統(tǒng)工藝流程方面，可以有效改變料漿的制備工作過程，通過采取二級控制工作方式，實現(xiàn)對整個料漿穩(wěn)定性的全面控制[4]。

3 充填材料濃度二級控制工作策略

3.1 充填材料制備

充填材料料漿濃度大小控制存在問題，會造成尾砂漿產生不穩(wěn)定性情況，為了有效防止尾砂漿濃度不穩(wěn)定問題的產生，在原系統(tǒng)放砂管與攪拌桶之間新增加一級攪拌桶，大小和料漿制備攪拌桶的規(guī)格大小保持相同。尾砂將攪拌桶的出口位置管道當中安裝有砂漿泵，電動閥濃度計以及流量計等相關設備，同時攪拌桶的正上方安裝有液位調整劑，主要用于檢測液面高度。砂倉當中的尾砂部分主要是通過高壓造漿水流態(tài)化，經過放砂管直接引入到尾砂漿攪拌桶內部，在材料完全放門的條件下打開出口管道當中的閥門，經過充分攪拌之后形成溫度更加均勻的被砂漿材料。通過砂漿泵或者自流條件送入料漿制備攪拌筒內部，并且通過尾砂漿攪拌筒的出口管道濃度計以及流量計，檢查尾砂漿的實際濃度以及實際料漿濃度和流量大小。根據料漿充填工作要求，將充填材料的濃度經過計算之后，得出膠凝劑材料的實際添加量，因此進行給料調節(jié)工作，當料桶當中的充填材料漿夜位置達到標準高度的條件下，需要打開出口管路部分的上部結構閥門，并且通過自流或者泵送的方法進行大流量充填[5]。

3.2 尾砂將攪拌桶控制

因為尾砂將攪拌桶的規(guī)格相對較大，當尾部砂漿攪拌桶當中的料漿液位高度相對較高的情況下，即放漿工作過程中放上管內部的漿液濃度不穩(wěn)定，整個放砂工作過程不會立即出現(xiàn)砂漿濃度的變化問題，而是會直接隨著時間的延長而產生更加平穩(wěn)的變化，因此更加有利于膠凝劑添加量的及時控制。通過增加尾砂漿攪拌桶之后，在實際工作過程中主要起到以下幾個方面作用：第一，通過攪拌保證桶中的尾砂漿始終處于均勻的懸浮狀態(tài)；第二，針對尾砂漿材料等濃度大小變化，可以起到良好的緩沖性作用和效果，可以保證砂漿材料濃度變化速率進一步減緩，同時保證材料的穩(wěn)定性更高；第三，濃度相對比較穩(wěn)定的尾砂漿材料，更加有利于膠凝劑材料的質量控制；第四，可以有效保證充填材料配比更加準確，同時可以實現(xiàn)對充填料漿濃度大小的有效控制，以此來保證充填體材料的整體質量和效果[6]。

3.3 充填料漿濃度的自動化控制

在大流量充填系統(tǒng)要將穩(wěn)定制備工作過程中，充填料漿濃度大小的自動化控制工作主要分為兩級來加以實現(xiàn)，一級作為尾砂漿的濃度大小進行控制，立即作為充填料漿濃度大小進行控制。大流量充填系統(tǒng)尾砂漿濃度控制級別，和原有的系統(tǒng)尾砂漿濃度控制級別基本保持相同，尾砂漿濃度調控工作，主要是安放在放砂管以上的濃度計當中進行檢測，主要是實現(xiàn)將尾砂漿的濃度大小，有效控制在較小的工作范圍之內，同時材料的濃度大小不能過低，防止出現(xiàn)不能匹配出較高濃度充填料漿為止，同時料漿的濃度不能過高，如果過高會造成充填材料在輸送過程中存在困難甚至是堵塞情況，因此該級別的料漿濃度控制工作，需要為下一步要將充填工作做好準備。

充填料漿濃度大小控制工作級別標示通過將充填材料的濃度比較精確的控制在標準的要求范圍之內，要保證料漿的濃度大小符合后續(xù)的管道輸送濃度要求，可以通過使用膠粘劑材料的添加量實現(xiàn)進一步調節(jié)和控制。因為，尾砂漿攪拌桶在送入制備攪拌桶當中的尾砂漿濃度不斷的變化速率相對比較緩慢，同時材料更加穩(wěn)定實際的濃度和流量大小，可以通過尾砂漿攪拌桶出口位置的濃度計，以及對應流量計進行檢測和分析，同時要求粗填料漿的濃度已經確定，可以實現(xiàn)更加精確的計算出所需要的膠凝劑材料的實際添加量大小，通過控制給料機械設備的轉動速率以及有效調節(jié)膠凝劑材料的添加量大小，可以實現(xiàn)控制料漿的濃度大小。由此可以看出，尾砂漿濃度控制工作是一種主動量控制工作方式，膠凝劑給料量需要從動量控制回路當中來加以實現(xiàn)。

4 具體案例分析

某煤礦開采工作單位通過使用大流量充填系統(tǒng)，對煤礦采空區(qū)域進行料漿充填，充填料漿制備系統(tǒng)為全場濃度30%的全尾砂，經過分流管直接輸送到煤礦井下處，砂池內部尾砂漿材料使用禁止沉淀上層排水工作方式，有效調整要將濃度大小。砂池內部設置三臺攪拌機設備，每臺攪拌機設備工作范圍控制在2.5m～3.0m之間。與此同時，沿著砂池兩側區(qū)域安裝有壓器噴管，通過攪拌機設備的攪拌處理和加氣噴嘴的吹風攪動，可以保證料漿池內部的砂漿處于均勻懸浮的工作狀態(tài)，以此可以更加有利于充填料漿制備工作，然后通過使用渣漿泵漿攪拌均勻之后的尾砂漿材料，直接輸送到兩個料漿制備攪拌桶內部，并且根據尾砂漿的實際濃度大小及其料漿流量大小[6]。分別向其中添加一定比例的高水平之后，分別通過渣漿泵將其輸送到煤礦井巷，然后再通過使用混合機設備，將兩種各種類型的料漿材料混合處理之后直接輸送到開采廠內部。由此可以看出，在料漿制備工作過程中需要對大流量充填系統(tǒng)的控制工作模式進行合理應用，儲漿池相當于二級攪拌交接充填系統(tǒng)當中的尾砂漿攪拌桶，在要將穩(wěn)定輸送管中具備儲砂和材料攪拌的作用和效果，充分實現(xiàn)材料配比更加可靠，充填材料濃度更加穩(wěn)定的工作目標。

5 結語

綜上所述，針對大流量充填系統(tǒng)料漿穩(wěn)定制備技術而言，需要針對料漿的濃度大小展開自動化控制工作，并且需要從實際控制工作角度出發(fā)，在原有的充填工作系統(tǒng)組織上，向其中添加一級尾砂漿，攪拌桶可以有效改變整個料漿的制造工作過程，并且通過增加一個尾砂漿濃度調節(jié)系統(tǒng)，將其轉化成二級控制工作模式，因此來充分發(fā)揮出大流量充填系統(tǒng)的工作優(yōu)勢，保證料漿制備濃度更加穩(wěn)定整個料漿輸送可靠性更高。