大流量充填系統(tǒng)料漿穩(wěn)定制備技術(shù)

周 剛

（山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦，山東 萊州 261430）

我國某礦山開采工作單位，在實際工作過程中礦床的礦石儲備量相對較大，整個礦山開采工作單位的生產(chǎn)能力較高，為了充分滿足礦山開采工作效率和穩(wěn)定性，該礦山開采單位采用的是大結(jié)構(gòu)高效充填采礦工作方式，達到750萬t/a的設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模條件下，每年的料漿充填體積總量達到223萬m3，如果使用的是常規(guī)流量充填系統(tǒng)，根據(jù)礦床開采工作條件情況，整個礦區(qū)范圍內(nèi)需要設(shè)置出10套以上的充填系統(tǒng)來進行充填工作，因此造成前期的經(jīng)濟成本投入量過大、充填工作效率偏低，會影響到整個礦山開采工作單位的經(jīng)濟效益，因此通過大流量充填系統(tǒng)的研發(fā)和使用，有效解決這一問題所產(chǎn)生的影響。

1 大流量充填系統(tǒng)料漿輸送方案制定

大流量充填系統(tǒng)料漿制備輸送工作方案，單套充填系統(tǒng)主要通過兩個立式砂倉、一個水泥倉、一套材料攪拌設(shè)備、兩個充填鉆孔以及相配套的控制工作系統(tǒng)所構(gòu)成。立式砂倉直徑大小為15m，高度大小為10m，單倉容積總量為2020m3，水泥倉結(jié)構(gòu)直徑大小為8.5m，高度為22.5m。容積大小大約為527m3，可以裝600t的水泥砂漿材料。單套系統(tǒng)充填料漿制備輸送能力可以達到180m3/h～200m3/h，一次性最大充填量可以達到1600m3～2000m3，充填鉆孔和煤礦井下的輸送材料管道直徑范圍在150mm～165mm之間，充填料漿設(shè)備輸送材料的濃度大小，直接影響到整個礦山的充填工作質(zhì)量以及充填工作成本。通過使用大流量充填系統(tǒng)，料漿濃度的穩(wěn)定性問題是其中需要考慮的重點問題之一，對此需要針對大流量充填系統(tǒng)料漿穩(wěn)定制備技術(shù)進行進一步研究和分析，有效保證所充填料漿濃度的穩(wěn)定性[1]。

2 充填料漿濃度控制及其存在的影響問題

2.1 充填料漿濃度大小控制

由于礦山井下充填料漿材料，主要是由尾砂膠凝劑以及水等原材料，根據(jù)特定的比例混合配制而成，由于充填材料的料漿濃度控制工作，主要分為兩部分所構(gòu)成，即尾砂漿濃度大小控制和膠凝劑添加量控制。根據(jù)充填工作要求，對于充填材料的料漿濃度大小進行有效控制，對膠凝劑材料配比參數(shù)進行掌控，可以有效換算得到其中的尾砂漿濃度，同時作為尾砂漿濃度的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定參數(shù)。實際尾砂漿濃度大小可以根據(jù)放置砂管當(dāng)中的射線濃度、記憶設(shè)備，對料漿材料的濃度大小進行檢測，通過設(shè)定尾漿濃度和實際檢測到的料漿材料濃度，二者之間的差值則為實際料漿的濃度偏差量大小，為了保證尾砂濃度始終保持在標(biāo)準(zhǔn)的充填材料濃度附近，控制系統(tǒng)需要根據(jù)上述產(chǎn)生的偏差量大小，有效控制砂倉底部的造漿水閥開度大小，以此來實現(xiàn)對整個要將濃度的有效控制。膠凝劑材料的添加量控制主要是基于膠凝劑材料的配比參數(shù)，通過尾砂漿的實際充填流量大小，以及用于控制設(shè)定濃度的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，經(jīng)過進一步計算之后得到交凝劑材料的實際添加量，將其作為標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)值進行調(diào)節(jié)[2]。

2.2 充填料漿濃度控制存在的主要問題

在膠結(jié)充填系統(tǒng)的充填站自動控制中,充填料漿濃度的控制直接影響充填質(zhì)量，為了實現(xiàn)充填料漿濃度的穩(wěn)定可靠控制，需要從工藝角度出發(fā)改變料漿制備過程。因為，在造漿工作過程中經(jīng)常會受到多方面因素的干擾，比如砂倉材料的位置、尾的到飽和程度、尾砂級配大小、尾砂的存放時間、尾砂的塌方、放砂閥的開關(guān)大小，周圍環(huán)境溫度等相關(guān)影響因素，并且很多外部影響因素具有較強的隨機性特點，進而造成放砂管當(dāng)中的大量尾砂，將材料的濃度變化程度相對較高，表現(xiàn)出濃度不穩(wěn)定性情況，無法有效實現(xiàn)尾砂漿濃度大小的穩(wěn)定性控制，因此無法實現(xiàn)充填料漿的精確配比，會直接影響到整個料漿的輸送和充填體的質(zhì)量情況，這也是現(xiàn)階段大流量充填系統(tǒng)生產(chǎn)工作當(dāng)中一種比較突出性的問題之一[3]。

尾砂濃度大小是膠凝劑添加量控制工作的關(guān)鍵所在，尾砂漿的材料濃度不穩(wěn)定會造成膠凝劑添加量的計算和庫存工作失去原有的依據(jù)，為了有效防止膠凝劑添加量出現(xiàn)頻繁調(diào)節(jié)問題，在實際調(diào)節(jié)設(shè)定參數(shù)值工作過程中，需要根據(jù)膠凝劑材料的實際配比宮的參數(shù)，對尾砂漿的濃度設(shè)定值大小以及實際流量值大小進行控制。因為，膠凝劑材料的配比和尾砂漿濃度，參數(shù)設(shè)置之間會存在一定的差異，因此膠凝劑材料的添加量調(diào)節(jié)工作，需要隨著尾砂漿的實際流量大小變化來進行控制，是尾砂漿的實際濃度大小和實際設(shè)定濃度大小之間存在較大的偏差量，膠凝劑的實際調(diào)節(jié)量也不會產(chǎn)生明顯的變化，因此在配置的料漿濃度大小方面，經(jīng)常會產(chǎn)生一定的偏差問題。在礦山實際開采工作過程中，為了全面實現(xiàn)充填材料濃度的穩(wěn)定性控制，必須要對大流量充填系統(tǒng)進行優(yōu)化和完善，有效保證充填材料的速率和質(zhì)量符合要求。一方面可以通過改善控制工作方法，保證大流量充填系統(tǒng)的工作適應(yīng)性；另一方面在大流量充填系統(tǒng)工藝流程方面，可以有效改變料漿的制備工作過程，通過采取二級控制工作方式，實現(xiàn)對整個料漿穩(wěn)定性的全面控制[4]。

3 充填材料濃度二級控制工作策略

3.1 充填材料制備

充填材料料漿濃度大小控制存在問題，會造成尾砂漿產(chǎn)生不穩(wěn)定性情況，為了有效防止尾砂漿濃度不穩(wěn)定問題的產(chǎn)生，在原系統(tǒng)放砂管與攪拌桶之間新增加一級攪拌桶，大小和料漿制備攪拌桶的規(guī)格大小保持相同。尾砂將攪拌桶的出口位置管道當(dāng)中安裝有砂漿泵，電動閥濃度計以及流量計等相關(guān)設(shè)備，同時攪拌桶的正上方安裝有液位調(diào)整劑，主要用于檢測液面高度。砂倉當(dāng)中的尾砂部分主要是通過高壓造漿水流態(tài)化，經(jīng)過放砂管直接引入到尾砂漿攪拌桶內(nèi)部，在材料完全放門的條件下打開出口管道當(dāng)中的閥門，經(jīng)過充分攪拌之后形成溫度更加均勻的被砂漿材料。通過砂漿泵或者自流條件送入料漿制備攪拌筒內(nèi)部，并且通過尾砂漿攪拌筒的出口管道濃度計以及流量計，檢查尾砂漿的實際濃度以及實際料漿濃度和流量大小。根據(jù)料漿充填工作要求，將充填材料的濃度經(jīng)過計算之后，得出膠凝劑材料的實際添加量，因此進行給料調(diào)節(jié)工作，當(dāng)料桶當(dāng)中的充填材料漿夜位置達到標(biāo)準(zhǔn)高度的條件下，需要打開出口管路部分的上部結(jié)構(gòu)閥門，并且通過自流或者泵送的方法進行大流量充填[5]。

3.2 尾砂將攪拌桶控制

因為尾砂將攪拌桶的規(guī)格相對較大，當(dāng)尾部砂漿攪拌桶當(dāng)中的料漿液位高度相對較高的情況下，即放漿工作過程中放上管內(nèi)部的漿液濃度不穩(wěn)定，整個放砂工作過程不會立即出現(xiàn)砂漿濃度的變化問題，而是會直接隨著時間的延長而產(chǎn)生更加平穩(wěn)的變化，因此更加有利于膠凝劑添加量的及時控制。通過增加尾砂漿攪拌桶之后，在實際工作過程中主要起到以下幾個方面作用：第一，通過攪拌保證桶中的尾砂漿始終處于均勻的懸浮狀態(tài)；第二，針對尾砂漿材料等濃度大小變化，可以起到良好的緩沖性作用和效果，可以保證砂漿材料濃度變化速率進一步減緩，同時保證材料的穩(wěn)定性更高；第三，濃度相對比較穩(wěn)定的尾砂漿材料，更加有利于膠凝劑材料的質(zhì)量控制；第四，可以有效保證充填材料配比更加準(zhǔn)確，同時可以實現(xiàn)對充填料漿濃度大小的有效控制，以此來保證充填體材料的整體質(zhì)量和效果[6]。

3.3 充填料漿濃度的自動化控制

在大流量充填系統(tǒng)要將穩(wěn)定制備工作過程中，充填料漿濃度大小的自動化控制工作主要分為兩級來加以實現(xiàn)，一級作為尾砂漿的濃度大小進行控制，立即作為充填料漿濃度大小進行控制。大流量充填系統(tǒng)尾砂漿濃度控制級別，和原有的系統(tǒng)尾砂漿濃度控制級別基本保持相同，尾砂漿濃度調(diào)控工作，主要是安放在放砂管以上的濃度計當(dāng)中進行檢測，主要是實現(xiàn)將尾砂漿的濃度大小，有效控制在較小的工作范圍之內(nèi)，同時材料的濃度大小不能過低，防止出現(xiàn)不能匹配出較高濃度充填料漿為止，同時料漿的濃度不能過高，如果過高會造成充填材料在輸送過程中存在困難甚至是堵塞情況，因此該級別的料漿濃度控制工作，需要為下一步要將充填工作做好準(zhǔn)備。

充填料漿濃度大小控制工作級別標(biāo)示通過將充填材料的濃度比較精確的控制在標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍之內(nèi)，要保證料漿的濃度大小符合后續(xù)的管道輸送濃度要求，可以通過使用膠粘劑材料的添加量實現(xiàn)進一步調(diào)節(jié)和控制。因為，尾砂漿攪拌桶在送入制備攪拌桶當(dāng)中的尾砂漿濃度不斷的變化速率相對比較緩慢，同時材料更加穩(wěn)定實際的濃度和流量大小，可以通過尾砂漿攪拌桶出口位置的濃度計，以及對應(yīng)流量計進行檢測和分析，同時要求粗填料漿的濃度已經(jīng)確定，可以實現(xiàn)更加精確的計算出所需要的膠凝劑材料的實際添加量大小，通過控制給料機械設(shè)備的轉(zhuǎn)動速率以及有效調(diào)節(jié)膠凝劑材料的添加量大小，可以實現(xiàn)控制料漿的濃度大小。由此可以看出，尾砂漿濃度控制工作是一種主動量控制工作方式，膠凝劑給料量需要從動量控制回路當(dāng)中來加以實現(xiàn)。

4 具體案例分析

某煤礦開采工作單位通過使用大流量充填系統(tǒng)，對煤礦采空區(qū)域進行料漿充填，充填料漿制備系統(tǒng)為全場濃度30%的全尾砂，經(jīng)過分流管直接輸送到煤礦井下處，砂池內(nèi)部尾砂漿材料使用禁止沉淀上層排水工作方式，有效調(diào)整要將濃度大小。砂池內(nèi)部設(shè)置三臺攪拌機設(shè)備，每臺攪拌機設(shè)備工作范圍控制在2.5m～3.0m之間。與此同時，沿著砂池兩側(cè)區(qū)域安裝有壓器噴管，通過攪拌機設(shè)備的攪拌處理和加氣噴嘴的吹風(fēng)攪動，可以保證料漿池內(nèi)部的砂漿處于均勻懸浮的工作狀態(tài)，以此可以更加有利于充填料漿制備工作，然后通過使用渣漿泵漿攪拌均勻之后的尾砂漿材料，直接輸送到兩個料漿制備攪拌桶內(nèi)部，并且根據(jù)尾砂漿的實際濃度大小及其料漿流量大小[6]。分別向其中添加一定比例的高水平之后，分別通過渣漿泵將其輸送到煤礦井巷，然后再通過使用混合機設(shè)備，將兩種各種類型的料漿材料混合處理之后直接輸送到開采廠內(nèi)部。由此可以看出，在料漿制備工作過程中需要對大流量充填系統(tǒng)的控制工作模式進行合理應(yīng)用，儲漿池相當(dāng)于二級攪拌交接充填系統(tǒng)當(dāng)中的尾砂漿攪拌桶，在要將穩(wěn)定輸送管中具備儲砂和材料攪拌的作用和效果，充分實現(xiàn)材料配比更加可靠，充填材料濃度更加穩(wěn)定的工作目標(biāo)。

5 結(jié)語

綜上所述，針對大流量充填系統(tǒng)料漿穩(wěn)定制備技術(shù)而言，需要針對料漿的濃度大小展開自動化控制工作，并且需要從實際控制工作角度出發(fā)，在原有的充填工作系統(tǒng)組織上，向其中添加一級尾砂漿，攪拌桶可以有效改變整個料漿的制造工作過程，并且通過增加一個尾砂漿濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將其轉(zhuǎn)化成二級控制工作模式，因此來充分發(fā)揮出大流量充填系統(tǒng)的工作優(yōu)勢，保證料漿制備濃度更加穩(wěn)定整個料漿輸送可靠性更高。