某銅礦采空區(qū)尾砂充填濾排水實踐

楊光勇

(云銅迪慶礦業(yè)開發(fā)有限公司， 云南德欽縣 674400)

某銅礦采空區(qū)尾砂充填濾排水實踐

楊光勇

(云銅迪慶礦業(yè)開發(fā)有限公司， 云南德欽縣 674400)

迪慶礦業(yè)開發(fā)有限公司某銅礦采礦方法為空場法嗣后尾砂水力充填。采空區(qū)中的尾砂漿濾排水是充填工作的一個重要環(huán)節(jié)，對充填工作有序進行和礦山安全生產(chǎn)有重要影響。主要介紹了該礦尾砂充填中的濾排水工藝。

采空區(qū);尾砂充填;濾排水

迪慶礦業(yè)開發(fā)公司某銅礦礦區(qū)處于青藏高原南緣，橫斷山脈北段，金沙江河谷西岸，山高谷深，位于滇、川、藏3省區(qū)交界處。采用空場采礦法采礦，為控制地壓并有效處理選礦尾砂，對部分采空區(qū)采用全尾砂水力或者全尾砂膠結(jié)充填。空區(qū)尾砂充填的濾排水是關系到采空區(qū)的安全隱患能否根治、工業(yè)廢棄物能否合理利用并不對環(huán)境產(chǎn)生二次污染的重要工作。尾砂充填濾排水的關健是如何將尾砂中的水從采空區(qū)中按計劃安全地濾排出。

1 尾砂特性

尾砂特性主要包括尾砂的礦物組成、粒級分布、沉降速度、比重和飽和濃度等(見表1、表2、表3、表4)，尾砂的沉降速度與其礦物組成、粒級、比重關系密切，尾砂的沉降速度快，則充填后濾排水的速度就快，充填水對采空區(qū)周圍圍巖的強度影響就小，充填安全性相對提高。一般情況下，尾砂越細、礦物比重越小，尾砂的沉降速度就慢;尾砂越細，對濾排水管用的濾水材料要求就越高。

表1 尾礦多元素化學分析結(jié)果 單位:%

表2 尾礦粒級分布

表3 尾礦漿比重

表4 尾礦漿不同時刻沉降7 min時的平均沉降速度 單位:mm/min

從實驗可知，尾砂漿進入采空區(qū)沉降3～6 h后，砂面可形成清水層，清水層的高度與充填量及空區(qū)的形狀有關，尾砂沉降速度快，有利于濾排水。

2 濾排水方式及使用條件

尾砂進入采空區(qū)前，在充填密閉設計中，就要選擇確認濾排水方式，濾排水方式包括橫向、豎向管道濾排水，工程孔濾排水、圍巖裂隙濾水和泵排水。

(1)橫向濾排水。管道一般是鋪設在采空區(qū)底板或底板上方1～2 m的采空區(qū)壁上、巷道頂或壁上，在安全確認的前提下，可將鋪設范圍擴大，下砂后，砂上升至濾排水管上方3 m以上時，橫向濾排水管以濾水為主，排水功能降低，在3 m以下，橫向濾排水管以排水為主，若先進行廢石充填，將進入空區(qū)的廢石覆蓋于橫向濾排水管的上方，則廢石充填的厚度越大，橫向濾排水管的功能發(fā)揮越好，濾排水效果越好。

(2)豎向濾排水。管道一般是鋪在采空區(qū)四周的壁上，從四周的排水硐室引出，在安全確認的前提下，可將鋪設范圍擴大。其作用是:對于沉降砂面上方的水，主要以排水方式為主，砂面下方的水主要以濾水方式為主，若先進行廢石充填，濾排水效果也同上述方式一樣變得理想。本法的使用條件是，采空區(qū)四周為未采的盤區(qū)，且借助采切工程可實施濾水工程。

(3)工程孔濾排水。工程孔施工于采空區(qū)四周的巖體內(nèi)(頂?shù)字㈤g柱內(nèi))，當水面上升至孔口附近(低于孔口)，以濾水為主，水面上升至孔口或孔口上方，以排水為主，砂面上升至孔口上方后，濾排水效果將快速降低。

(4)圍巖裂隙濾水。圍巖裂隙濾水也稱自然濾水，自然濾水前期有跑渾現(xiàn)象，巡管人員，工程技術(shù)人員必須認真觀察，提供下一步的處理措施，若跑渾現(xiàn)象衰減甚至結(jié)束，證明可正常充填，若跑渾現(xiàn)象有加重趨勢，必須及時停止充填，認真分析后作封堵或支護處理，若不及時停止充填，將導致充填跑砂事故。自然濾水不允許出現(xiàn)排水現(xiàn)象，排水現(xiàn)象會導致跑砂事故。跑砂事故已列為重大危險源，因此，對于水砂充填，必須制定完善的應急措施。

(5)泵排水。泵排水也稱動力排水，此方法是在尾砂沉積后，用泵將砂面以上的水排出，排水過程中停止充填，適用于采空區(qū)穩(wěn)固、便于下泵的條件。

3 濾排水材料及使用

濾排水用的主要材料是具有一定抗壓強度的聚乙烯管，與之管徑匹配的鋼管、刺頭、閘閥、十字銷、土工布、棕、鐵絲等。濾排水管的長度、數(shù)量取決于采空區(qū)的大小、濾排水工程的分布。濾排水管上鉆直徑為3～5 mm的濾水孔，濾水孔間距一般為30～50 mm。鋼管長度取決于安裝方式、閉密墻的厚度，一般是密閉墻厚度的0.8～1倍;鋼管中部的1/3～1/2(一般是400～600 mm)段用十字銷鎖定，該段內(nèi)用濾水材料填充(一般用棕)，作為出水前的最后一次濾水;鋼管的一頭同刺頭焊接連接并用鐵絲與濾排水管捆扎連接，另一頭與閘閥連接(見圖1)。在濾排水管上均勻纏繞土工布，土工布的選擇和層數(shù)與尾砂粒級有關，每隔30～50 mm用鐵絲捆扎固定，一般情況下，尾砂越細，使用的土工布單位面積越重，層數(shù)增加，土工布的作用是阻止尾砂進入濾排水管。

圖1 濾排水管連接示意

4 充填過程需重視的問題

(1)待充填的采空區(qū)應形成密閉空間，即周圍有完整的礦柱，礦柱和圍巖中無大的破碎帶，在一定時間內(nèi)遇水后不出現(xiàn)大范圍的垮塌。若待充填的采空區(qū)四周有工程貫通的，要根據(jù)受力情況用鋼筋混凝土密閉。

(2)待充填采空區(qū)周圍要有完善的排水系統(tǒng)，即:各水平有完善的水溝，以便充填濾排水能順暢的排放到安全的地方再利用。

(3)形成可靠的充填管路系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，有完善可行的事故應急方案。

2011－05－20)

楊光勇(1966－)，男，云南嵩明縣人，主要從事礦山技術(shù)管理工作。