充填采礦技術(shù)應用和存在的問題

趙元昌，張坤生

（甘肅鏡鐵山礦業(yè)有限公司，甘肅 張掖 734000）

1 樺樹溝銅礦采礦方法的選擇

樺樹溝銅礦在長1100m（2～12線）、寬250m的范圍內(nèi)有大小礦體共9個，其中CuⅠ、CuⅡ礦體提交的資源儲量占總資源儲量（金屬量）的99.55%，且所有基礎(chǔ)儲量均位于該兩個礦體中。

本礦區(qū)為中高山地形，山形陡峻。銅礦體分布范圍大，埋藏較深，延深大，又緊靠于Ⅴ號鐵礦體下盤，原有的鐵礦已采用地下開采方式，因此銅礦體的開采宜采用地下方式開采。

開采的CuⅠ、CuⅡ銅礦賦存于西區(qū)上盤鐵礦Ⅴ礦體及下盤蝕變千枚巖中，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致。

CuⅠ礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，淺部礦體連續(xù)性較差，深部較穩(wěn)定。不論走向上還是傾向上，礦體界面不規(guī)則，膨大收縮現(xiàn)象常見，局部分枝復合或尖滅再現(xiàn)。礦體走向長1010m，延深200m～510m，厚度0.93m～51.21m，平均厚度10.53m；傾角65°～75°；礦石f=10～16，穩(wěn)固性好；頂板圍巖為貧鐵礦或含鐵硅質(zhì)巖，底板為灰綠色千枚巖，f=4～10，頂板圍巖穩(wěn)固，底板圍巖一般也較穩(wěn)固，該礦體的儲量約占銅礦總儲量的82.3%。

CuⅡ礦體賦存于西區(qū)鐵礦Ⅴ礦體的下盤蝕變千枚巖中，規(guī)模較小，其儲量約占銅礦總儲量的17.7%。CuⅡ礦體的賦存條件與CuⅠ礦體相似，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，在走向及傾向上礦體連續(xù)性較差，礦體界面不規(guī)則，膨大收縮現(xiàn)象常見，局部分枝復合或尖滅再現(xiàn)。礦體走向斷續(xù)長約550m，延深240m～600m，厚度0.48m～19.45m，平均厚度4.17m；傾角60°～85°；礦石f=10～16，穩(wěn)固性好；頂板圍巖為灰綠色千枚巖、含碳石英絹云母千枚巖等，底板為含碳石英絹云母千枚巖，f=4～10，除含碳石英絹云母千枚巖中等穩(wěn)固外，其余均為穩(wěn)固。

空場采礦、事后膠結(jié)充填采礦法，實際上是空場法和充填法的聯(lián)合采礦方法。由于是事后對礦房采空區(qū)進行膠結(jié)充填，回采與充填工作互不干擾，它具有空場法生產(chǎn)能力大和充填法回收率高及有效控制巖體移動的優(yōu)點，可不受鐵礦開采的時間制約。其缺點是開采成本高，投資高。

2 樺樹溝銅礦充填工藝

樺樹溝銅礦采用選礦廠浮選全尾砂及水泥作為充填料。選廠全尾砂經(jīng)濃密后底流排放濃度為45%，泵送輸送至充填料制備站的臥式尾砂池。

充填站設(shè)置兩個臥式砂池，兩個砂池交替使用，以充分發(fā)揮系統(tǒng)生產(chǎn)能力。進砂時通過倉頂溢流口進行溢流,進砂完畢后,經(jīng)自然沉降脫水達到最大沉降濃度,充填前打開排水設(shè)施,排除砂面以上的澄清水。溢流水和澄清水自流輸送至選礦廠。砂倉內(nèi)飽和砂漿經(jīng)壓氣造漿、管道放砂，放入攪拌機中攪拌，水泥和調(diào)弄水經(jīng)過各自的供料設(shè)施添加到攪拌機中。充填料漿采用兩段連續(xù)攪拌制備，攪拌好的充填料漿進入料斗供給充填輸送泵，經(jīng)井下充填管網(wǎng)泵送輸送至井下采空區(qū)進行充填。

3 充填系統(tǒng)工藝參數(shù)確定

根據(jù)采礦方法的要求，為了充分地回收礦產(chǎn)資源，盡可能不留礦柱，礦房采用高強度膠結(jié)充填，礦柱采用低強度膠結(jié)充填，以降低充填成本。

采用樺樹溝銅選廠尾砂作為充填集料，經(jīng)濃密后(45%)輸送到充填料制備站。采用散裝水泥作為膠結(jié)劑，用水泥罐車送到水泥倉。

4 充填技術(shù)面臨的問題

尾砂脫水是水力充填技術(shù)中的重要工藝環(huán)節(jié)，目前主要包括地表脫水和井下濾水兩種方法。其中，地表脫水工藝是發(fā)展的主線，但由于配套設(shè)備較多，系統(tǒng)的可靠性及成本問題一直沒有得到很好的解決。盡管井下濾水采用了各種措施，但仍然沒有解決濾水速度慢的問題。

在尾砂膠結(jié)充填技術(shù)中，充填料漿的制備工藝比較簡單，且重視程度不夠，充填料漿的攪拌過程存在設(shè)備適應性差、物料計量精度低問題。

料漿管道輸送理論方面的研究一直停滯不前，兩相流理論仍是充填管道設(shè)計的主要依據(jù)，管道布置的合理性必然受到影響，增加了輸送系統(tǒng)管理維護的難度，增大管道失效的概率。

綜上所述，主要表現(xiàn)在采場料漿離析現(xiàn)象明顯，充填體整體強度不高，料漿管道輸送壓力大，堵管事故較多，輸送泵及管道維護成本較高。

5 結(jié)論

充填技術(shù)目前存在一些關(guān)鍵問題未能解決，但隨著國家對礦山安全及環(huán)境力度的加大，充填技術(shù)的優(yōu)勢日益凸顯，為其發(fā)展提供了廣闊的應用前景，在完善相關(guān)基礎(chǔ)理論研究的前景下，新材料、新技術(shù)的應用，推動充填技術(shù)的發(fā)展。充填采礦技術(shù)在環(huán)保、安全、經(jīng)濟、高效方面均具有巨大的優(yōu)勢，是未來采礦技術(shù)發(fā)展的方向。