尾砂膠結充填在蔡家營鋅金礦的應用

周冬兵，韋任建

(河北華澳礦業開發有限公司， 河北 張家口市 075000)

蔡家營鋅金礦是一家由澳大利亞格瑞芬礦業開發有限公司控股的中外合資企業。2005年建成投產以來，進行了兩次大的技術改造，年處理礦石量由最初的20萬t，增加到現在的75萬t。

蔡家營礦體傾角為60°～90°，為急傾斜礦體。礦脈小而多，成脈群狀。礦石圍巖較穩固。礦群位于村莊和公路下方，地表不允許崩落，采礦方法為分段空場法，使用中深孔爆破落礦，鏟運機從礦房進路鏟出礦至裝礦點，再由卡車運礦至地表堆礦平臺。單個采空區回采結束后，集中充填。中深孔爆破、嗣后充填和無軌設備的使用，使采出礦具有較高的效率。

1 充填系統

1.1 充填系統的選擇

在充填系統的選擇上，以下3點因素需要重點考慮：

(1) 設立尾礦庫需要環境評價、征地、審批、建設，涉及環境保護問題，建設周期長，尾礦庫建設成本高。礦山有減少地表排尾的壓力，因而應當優先考慮選擇尾礦作為充填的原料。

(2) 由于礦體走向長，埋深淺，空區分布范圍廣，充填管路鋪設平緩，料漿無法自流，需要對充填料漿加壓，以克服充填管路的阻力。

(3) 由于需要回收礦房之間的礦柱，因而要求充填體具有一定的強度，以支撐礦房的圍巖和頂板。

蔡家營礦采用的尾砂膠結充填系統綜合考慮了以上情況。

1.2 充填站的配置

尾砂膠結充填系統由尾砂濃縮貯存裝置(砂倉)、高濃度攪拌槽、加壓泵、料漿輸送管以及充填攪拌站內的水泥倉、雙管螺旋給料機等部分組成。

充填攪拌站共設2臺尾砂濃縮貯存裝置，1臺Φ2000×2100的高濃度攪拌槽，1 個5.5 m×5.2 m 的水泥倉和2臺加壓泵以及其他輔助設施。水泥給料采用雙管螺旋給料機接單管螺旋給料機，計量采用沖板流量計。散裝水泥由水泥罐車運到攪拌站，由水泥罐車自帶壓縮空氣系統經水泥倉頂吹入水泥倉。水泥倉頂設有倉頂收塵器。

充填加壓泵選擇型號為HBT80-13-110S柱塞泵，電機功率為110 kW。

1.3 尾砂的選取

蔡家營礦膠結充填的原料全部來自于礦山選廠選礦產生的尾礦。實驗室實驗表明，尾礦中顆粒直徑大于27 μm的部分滲透性等指標能夠滿足井下充填需要。尾砂中顆粒直徑小于27 μm的部分則需要通過旋流器盡可能去除。

1.4 充填料制備的工藝流程

(1) 將選廠的全尾礦漿加壓通過旋流器進行處理，分離出尾砂中大于27 μm的部分。

(2) 利用加壓泵對旋流器底流(顆粒直徑大于27 μm的尾砂)進行加壓，通過打砂管路輸送至充填站的砂倉內。由于選廠與充填站砂倉頂部存在約50 m的高差，因而采用兩個礦漿泵接力的方式對分級尾砂漿進行加壓。兩個砂漿泵分別安裝在旋流器車間地表和充填站地表。

(3) 砂漿在充填站的砂倉內沉淀、排水、貯存。

(4) 充填時，使用高壓風對存儲在砂倉中的尾

砂進行造漿，然后通過砂倉底部的放砂閥門和放砂管路放出質量濃度為67%～70%的尾砂進入攪拌桶；同時水泥倉水泥先后通過雙管螺旋或單管螺旋給料機進入攪拌桶，水泥和尾砂按一定配比在攪拌桶內攪拌。

(5)攪拌后的砂漿通過閥門和管路進入充填泵車的料斗，由充填泵進行加壓后，通過斜坡道管路和坑內管路系統進入采空區實施充填。

2 尾砂膠結充填的應用成果

(1) 充填系統從2008年9月運行以來，累計完成充填量55萬m3，充填采空區45個。系統累計工作天數1172 d，運行11500 h，見表1。

(2) 采礦回收礦房間柱6個，回收礦量8.4萬t，見表2。

(3) 減少地表尾礦排放55萬m3，為礦山節省近3座20萬m3的尾礦庫，節約尾礦庫建設資金約3000萬元。

(4) 由于對采空區進行了處理，位于采區上方的村莊和公路得到了保護，未出現塌陷和明顯沉降。

表1 年度充填量

表2 回收礦柱礦量

3 存在問題及改進

在應用過程中，也發現了一些問題。比如，砂倉沉淀排水造漿工序占用時間較長，選廠打上來的尾砂不能及時用于充填；砂倉放砂的濃度不穩定；放砂管容易堵塞；放砂閥門和管路容易磨損；在采空區排水過程中，少量砂漿容易形成滲漏，增加了巷道的清理工作。因而需要從以下方面做出改進：

(1) 進一步優化充填工藝，穩定和提高充填料漿濃度，提高充填體質量，降低充填成本。

(2) 提高充填的自動化技術水平和設備的運轉效率，降低設備故障率。

(3) 優化采空區充填排水、擋墻接頂和裂隙封堵工藝，避免充填料漿滲漏到巷道。

4 結 論

綜上所述，尾砂膠結充填系統在蔡家營鋅金礦的應用達到了預期的目的，保護了環境，為礦山建設節約了資金，為礦柱回采創造了條件。社會效益和經濟效益顯著。因而尾砂膠結充填法在同類礦山中具有很高的實用價值和應用推廣價值。

參考文獻：

[1]劉可任. 充填理論基礎[M]. 北京：冶金工業出版社，1988.

[2]段進超.某礦全尾砂礦膠結充填材料和充填工藝選擇[J]. 采礦技術，2013，13(1):12-13,21.

[3]劉同有. 充填采礦技術與應用[M]. 北京：冶金工業出版社，2001.

[4]《采礦設計手冊》編委會. 采礦設計手冊(礦床開采卷下)[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1990.

[5]中國恩菲工程技術有限公司．蔡家營鋅金礦75萬噸擴建說明[R]．張家口：河北華澳礦業開發有限公司,2009．