礦山膏體充填低壓滿管流輸送技術改造實例

許愛榮

（新疆哈巴河阿舍勒銅業股份有限公司哈巴河 836700）

1 引言

某銅礦位于新疆阿勒泰地區，目前礦石生產能力6000t/d，200 萬t/a，主要采礦方法有大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法、扇形中深孔分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法，少量采用下向進路充填采礦法。為進一步優化充填結構，在現有充填系統基礎上增加礦渣微粉充填工藝，通過對膏體充填料漿精準制備及低壓滿管流技術改造，有效提升充填體后期強度，達到了減少水泥用量，降低充填成本的目的。

2 充填工藝概括

礦山現主要采用全尾砂—戈壁集料膠結充填，主體充填工藝為：尾礦通過水隔離泵輸送至充填站立式砂倉，用于尾砂沉降。立式砂倉沉砂經高壓水或壓氣造漿后放砂至攪拌機，戈壁集料通過圓盤給料機給料及皮帶輸送機計量后輸送至攪拌機，水泥經雙管螺旋給料機給料及沖板流量計計量后給料至攪拌機。充填料各組分經雙軸攪拌機+雙螺旋攪拌輸送機兩段攪拌后，制備成尾砂和戈壁集料膠結充填料漿，然后通過充填管網自流輸送至井下采場進行充填。

通過取樣數據及實際生產運行狀況分析，現充填系統存在充填料漿制備輸送濃度較低且波動大、配比準確性差、泌水率高、結石率低，遠未達到結構流或膏體充填要求，從而嚴重降低充填體質量并增加充填成本；由于濃度低，充填料漿在管道中呈典型的兩相流輸送，流速無法控制，常出現負壓、吸入空氣等現象，管道出口呈噴射狀。料漿流速過快、沖擊力大使管道磨損嚴重。立式砂倉放砂不暢、管道磨損泄漏、密封墊破壞、充填料漿斷流等還導致堵管事故的發生。當下部中段出現堵管事故時，還將使管道壓力過大并存在爆管等安全威脅。

3 充填工藝設備改造

通過選廠尾砂供砂方案及立式砂倉作業制度研究，解決目前生產中存在的溢流濃度較高、尾砂充填利用率低的問題；通過立式砂倉改造實現高濃度全尾砂的穩態放砂；通過充填站的自動化升級，實現充填料各組分的準確給料計量及制備參數的有效調節；在保證充填質量滿足采礦方法要求的前提下，提高充填尾砂用量，降低戈壁集料及膠結劑用量，同時研究采用礦渣微粉替代部分水泥，以節省水泥用量，從而降低充填材料成本；對膏體充填料管道輸送各參數進行分析研究，計算濃度、流量、流速、壓力分布等參數相互關系，采取卸壓、減壓、節流等技術措施，控制管內料漿流速，降低管道壓力，減少堵管、爆管事故的發生，實現膏體充填料漿的低壓滿管流自流輸送，充填工藝流程見圖1。

4 料漿制備工藝改造

對立式砂倉進行適當改造，增設壓氣造漿及高壓水清倉環管系統，充填作業前對立式砂倉進行整體壓氣造漿，從而實現高濃度尾砂漿的穩態放砂；對戈壁集料及水泥給料進行準確計量和調節，實現充填料各組分的精準給料；對充填料漿攪拌設備進行適當改造，實現膏體充填料漿的均勻攪拌；對控制系統進行升級或完善，實現充填系統運行參數的有效檢測、調節及自動控制；利用大水泥倉儲存礦渣微粉并進行制漿，由泥漿泵輸送至攪拌機以部分替代水泥。

5 低壓滿管流輸送技術保障措施

分析計算濃度、流量、管徑、流速、壓力分布等管輸參數，采用卸壓、減壓、增阻等措施降低管道輸送壓力，控制料漿流速。通過提高全尾砂添加比例及避免溢流帶走細顆粒，提高充填料漿中-20μm含量，實現穩態結構流充填料漿的可靠輸送（由于充填倍線小，開采深度大，若采用泵壓輸送，將進一步增大管道壓力，所以在下部采區不考慮泵壓輸送）。通過料位檢測、流量自動調節及視頻監視等手段，實現低壓滿管流的自平衡穩定運行。

6 效果評估

膏體充填料漿低壓滿管流輸送技術的開發應用有效降低管道磨損，避免爆管、堵管等事故的發生，提高了充填作業效率，減輕工人的勞動強度。實現全尾砂膏體和全尾砂—戈壁集料膏體充填，充填料漿進入采場后不離析、不脫水，充填體強度及整體性好，避免對井下環境及采場圍巖產生不利影響，從而為采礦提供更好的條件，有利于礦山復雜條件下礦石資源的更有效利用。