某鉛鋅礦充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

胡建釗

(金誠信礦業(yè)管理股份有限公司， 北京 100089)

某鉛鋅礦充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

胡建釗

(金誠信礦業(yè)管理股份有限公司， 北京 100089)

某鉛鋅礦采用平硐—溜井開拓，淺孔留礦采礦法回采，在1065 m標(biāo)高以上形成了大量的采空區(qū)，為降低礦山開采對周邊環(huán)境的影響，提高井下作業(yè)的安全性，現(xiàn)采用分段空場嗣后充填法進(jìn)行回采。根據(jù)鉛鋅礦生產(chǎn)現(xiàn)狀，對礦山充填系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提出了3個(gè)充填系統(tǒng)方案。詳述了3個(gè)充填系統(tǒng)方案工藝流程、工程及設(shè)備配置，并對3個(gè)方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案論證和比較，得出方案一:全尾砂自流充填方案為最優(yōu)充填系統(tǒng)。

充填系統(tǒng)；全尾砂；充填工藝；方案優(yōu)選

1 礦體賦存條件

某鉛鋅礦的礦床類型為銀鉛鋅硫化物型，共圈出8個(gè)銀鉛鋅礦體，其中③號(hào)工業(yè)礦體規(guī)模最大，占全區(qū)銀金屬量總儲(chǔ)量的94%，銀鉛鋅工業(yè)礦體賦存在中寒武統(tǒng)田蓬組第二段第二亞段中部的碎裂狀白云石大理巖中，南北走向長1510 m，水平寬度10～164 m，傾斜延伸長41～359 m，平均延伸179 m。礦體最小厚度0.97 m，最大厚度19.72 m，平均厚度3.47 m。賦存標(biāo)高819～1333 m。

礦區(qū)內(nèi)水系不發(fā)育，無地表水體，僅為季節(jié)性溪溝，無流水，礦床的充水主要是大氣降雨及巖層裂隙水，地形有利于地下水的自然排泄。礦區(qū)水文地質(zhì)類型為以裂隙充水為主的簡單類型。

銀鉛鋅礦體頂?shù)装鍑鷰r均為片巖、大理巖，屬軟弱—半堅(jiān)硬巖組，片巖力學(xué)強(qiáng)度較低，為軟弱巖層，遇水易軟化，穩(wěn)定性較差。大理巖力學(xué)強(qiáng)度稍高，半堅(jiān)硬，穩(wěn)定性較好。礦區(qū)工程地質(zhì)條件為以軟弱—半堅(jiān)硬巖組為主的中等類型。

2 開采現(xiàn)狀

某銀鉛鋅礦為地下開采，采用平硐—溜井開拓，淺孔留礦采礦法回采。由于區(qū)內(nèi)民采歷史悠久，且均屬無序開采，在1250 m標(biāo)高以上形成了大量的采空區(qū)，對本礦山井下的安全生產(chǎn)存在較大的安全隱患。礦山現(xiàn)有1095，1065，1035，1000 m四個(gè)中段，其中1000 m中段平硐為主運(yùn)輸平硐。目前1095 m中段已基本采空，1065 m中段已大部分采出，現(xiàn)主要出礦中段為1035 m中段。目前1135～1065 m標(biāo)高范圍內(nèi)已形成大量的采空區(qū)，不僅造成上部老采空區(qū)地表塌陷影響周邊環(huán)境，而且對當(dāng)前乃至今后的井下安全生產(chǎn)存在一定的威脅。本礦礦石中伴生有較高的銀金屬，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而采用淺孔留礦法需按要求預(yù)留一定規(guī)格的礦柱，而該礦的礦巖穩(wěn)固性較差，礦柱多難以按計(jì)劃回收，極易造成礦柱資源的損失，浪費(fèi)了寶貴的地質(zhì)資源。

為降低礦山開采對周邊環(huán)境的影響，提高井下作業(yè)的安全性，以最大限度地回收寶貴的地質(zhì)資源，本文根據(jù)礦山目前開采與即將投入采礦生產(chǎn)范圍內(nèi)形成采空區(qū)的實(shí)際情況，利用其選廠尾礦充填井下采空區(qū)，原單一空場法改為空場法回采嗣后充填，以改善井下安全生產(chǎn)環(huán)境，且從根本上緩解因已有尾礦庫已經(jīng)閉庫而不得以采用尾礦壓濾干堆排放的壓力，并提高井下作業(yè)安全，解決尾礦的排放及保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。

3 充填系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

本文根據(jù)1000 m中段及1035 m中段采礦現(xiàn)狀，及時(shí)處理1065 m中段、1095 m中段老采空區(qū)以及盡可能地提高資源回收率，及緩解尾礦排放壓力，利用選廠尾礦進(jìn)行井下采空區(qū)充填的方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化。

根據(jù)礦山現(xiàn)狀及充填系統(tǒng)布置，設(shè)計(jì)3個(gè)充填方案:全尾砂自流充填方案；全尾砂泵送方案；汽車運(yùn)輸尾砂方案。本文對以上3個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，從中推薦最優(yōu)充填系統(tǒng)方案。

3.1 全尾砂自流充填方案

該方案充填站設(shè)于南當(dāng)廠鉛鋅礦老礦部1390m標(biāo)高處，選廠產(chǎn)出尾砂采用加壓泵送至充填站深錐膏體濃密機(jī)內(nèi)，脫水濃縮后通過充填鉆孔自流輸送至1095 m中段，經(jīng)1095 m中段輸送至各充填工作面。

(1)工藝流程:選廠尾砂→充填站深錐膏體濃密機(jī)→攪拌機(jī)→充填中段→充填作業(yè)面。

(2)工程及設(shè)備配置:選用NGT-9型深錐膏體濃密機(jī)，濃密池內(nèi)徑9 m，濃密池深度10.6 m，干料處理量25 t/h；螺旋輸送機(jī)輸送能力為5～15 m3/h；連續(xù)攪拌機(jī)型號(hào)為JS3200，攪拌能力為60 m3/h；活化攪拌機(jī)型號(hào)為GJ503/80，攪拌能力為60 m3/h。隔膜泵型號(hào)為DGMB80/7.5，充填管路長度為2320 m，充填鉆孔深260 m，充填巷道長500 m。

3.2 全尾砂泵送方案

該方案充填站設(shè)于南當(dāng)廠鉛鋅礦選礦廠壓濾車間旁900 m標(biāo)高處，選廠產(chǎn)出尾砂采用渣漿泵輸送至充填站深錐膏體濃密機(jī)內(nèi)，脫水濃縮后通過充填泵輸送至1000 m中段，經(jīng)1000 m中段輸送至各充填工作面。

(1)工藝流程:選廠尾砂→充填站深錐膏體濃密機(jī)→攪拌機(jī)→充填中段→充填作業(yè)面。

(2)工程及設(shè)備配置:選用NGT-9型深錐膏體濃密機(jī)，濃密池內(nèi)徑9 m，濃密池深度10.6 m，干料處理量25 t/h；螺旋輸送機(jī)輸送能力為5～15 m3/h；連續(xù)攪拌機(jī)型號(hào)為JS3200，攪拌能力為60 m3/h；活化攪拌機(jī)型號(hào)為GJ503/80，攪拌能力為60 m3/h。充填工業(yè)泵型號(hào)為HSP2180HS，地表管路長度為2030 m，井下管路長為2860 m。

3.3 汽車運(yùn)輸尾砂方案

設(shè)計(jì)充填攪拌站位于五口硐岔路口1050 m標(biāo)高處，1000 m中段作為主充填中段，選廠產(chǎn)出的尾砂經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾脫水后，通過汽車運(yùn)輸至充填站尾砂堆場，由裝載機(jī)給入下料斗倉，通過電磁振動(dòng)給料機(jī)、大傾角皮帶機(jī)輸送至攪拌機(jī)，攪拌均勻后采用充填泵通過管道經(jīng)1000 m中段運(yùn)輸?shù)罁P(yáng)送至1095 m中段、1065 m中段及1035 m中段，通過采場充填小井充入采空區(qū)。

(1)工藝流程:選廠尾砂→充填站深錐膏體濃密機(jī)→攪拌機(jī)→充填中段→充填作業(yè)面。

(2)工程及設(shè)備配置:螺旋輸送機(jī)輸送能力為5～15 m3/h；連續(xù)攪拌機(jī)型號(hào)為JS3200，攪拌能力為60 m3/h；活化攪拌機(jī)型號(hào)為GJ503/80，攪拌能力為60 m3/h。電磁振動(dòng)給料機(jī)型號(hào)為GJ503/80，輸送能力為150 t/h，充填工業(yè)泵型號(hào)為HBMG80，地表管路長度為530 m，井下管路長為2860 m。

3.4 充填系統(tǒng)方案比較及選擇

對3個(gè)充填系統(tǒng)方案從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行分析對比，充填系統(tǒng)方案綜合比較結(jié)果見表1。

表1 充填方案綜合比較

根據(jù)以上對比，方案3雖其投資費(fèi)用最低，但其充填成本遠(yuǎn)高于方案1及方案2，且存在二次制漿，影響充填效果及充填質(zhì)量的不足，因此優(yōu)先予以排除。方案1投資略低于方案2，而充填成本略高于方案2，但尾礦采用水力揚(yáng)送，工藝成熟可靠；而方案2中充填料漿輸送距離較遠(yuǎn)，且揚(yáng)程較高，充填設(shè)備長期處于高壓狀態(tài)下工作，對充填設(shè)備的正常使用存在一定的隱患；經(jīng)了解，目前國內(nèi)尚無類似工況條件，無法確定其設(shè)備的可靠性，而方案1中尾砂輸送工藝成熟可靠，投資較低，運(yùn)營成本相差不大，因此本次設(shè)計(jì)本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則推薦方案1為最終方案。

4 結(jié) 論

礦山充填系統(tǒng)的選擇和布置是否合理，對礦山充填運(yùn)營成本影響較大。本文通過對礦山充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，充分利用現(xiàn)有老礦部的場地，針對3個(gè)充填方案著重從基建投資、運(yùn)營成本和技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行比較，選用了技術(shù)成熟、基建投資較低、運(yùn)營成本最低的方案1，即全尾砂自流充填方案，對類似礦山充填系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒。

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2016-02-21)

胡建釗(1978-)，男，河北石家莊人，工程師，碩士，主要從事有色、黑色礦山的采礦設(shè)計(jì)和咨詢工作，Email: hjz115@sohu.com。