焦家金矿分级尾砂胶结充填技术优化研究

焦家金矿分级尾砂胶结充填技术优化研究

陈振

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿山东莱州261441

摘要：针对目前焦家金矿分级尾砂胶结充填存在的充填料浆输送浓度低，胶凝材料用量大，充填泄水和跑浆严重，从充填自动化接顶预警系统的研发、井下主充填管网阶梯式倾斜坡降减压技术、“一槽两充”制备输送工艺技术方面进行优化研究，实现充填技术优化和充填工艺升级，提高充填质量和充填效率，减少井下回浆及尾砂清理量，降低充填成本，经济效益和社会效益显著。

关键词：分级尾砂；充填；技术；研究

1.充填现状

焦家金矿下辖焦家分矿、寺庄分矿和望儿山分矿三个矿区，生产能力达到10000t/d以上。矿山生产模式采用分散采矿、集中选矿，主要采矿方法为机械化上向（下向）进路充填采矿法和水平分层充填采矿法，采用分级尾砂胶结充填技术[1]。

三个矿区均建有独立的分级尾砂胶结充填系统，选厂浮选尾矿浓度35%左右，由选厂渣浆泵或经重选后输送到焦家矿区充填制备站的来砂池后自流至吸砂池，经制备站的1#～5#打砂泵将全尾砂浆分别打入4个砂仓顶部的Ф250mm水力旋流器组。经一段分级脱泥粗尾砂自流至砂仓中，形成饱和尾砂，等待充填时使用，细砂浆和砂仓溢流自流至24m浓密池内，经渣浆泵输送选厂Ф35m高效浓密池，浓缩后由渣浆泵排至北海尾矿库[2]。

砂仓内采用高压水造浆，充填用胶结剂为建材公司生产的充填C料，分级尾砂、充填C料和水经焦家矿区5套立式搅拌槽，望儿山矿区3套立式搅拌槽，寺庄矿区4套立式搅拌槽，制备成合格的充填料浆，通过管路自流（泵送）输送至各自矿区井下充填作业面。充填站均设有自动化控制系统，对充填料浆的浓度、流量和灰砂比等集中控制。

2.存在的主要问题

2.1充填主管线布置不合理

充填主管路从地表至09中段92线充填措施井均为平巷加天井方式进行布设，从地表至14中段垂高710m，单趟充填主管路长度2500m，上下共计15个中段，每班充填工共有8人，其中巡管工仅3人，巡管人员无法进行全面巡管；充填管在天井底部破损严重，经常出现破管跑砂事故，每半年需要更换维修更换一次，对破损管路检测发现，充填主管路仅在靠近充填措施天井中下部冲击破损，经常造成破管跑砂事故和管路浪费。

2.2充填自动化低

工作制度每天三班，每班8小时，每班2名充填控制工，需控制5套充填制备系统，6-10个井下空区计600m3/班以上的充填量；充填控制工按照下达的充填通知单不同配比计划量，每次充填后，人工抄录到充填通知单背面，每次充填时，人工核算不同配比充填量，该方法计算错误发生率居高不下，影响充填效率，同时分散正常充填时控制精力；在充填作业过程中，井下充填工主要以回气管回浆作为判断充填接顶的依据，待井下充填工与地面取得联系并停车时，搅拌槽内6m3制备好的充填料的需继续输送至井下，造成浪费，增加井下充填挡墙的跑浆、抽底和倒板墙的事故发生率。

2.3制备系统与输送管路不匹配

由于中深孔采场未能全面推广应用，目前井下充填管线仍采用Φ100*75*12.5的钢编复合管，充填能力40-50m3/h，造成该制备系统制备能力大充填输送能力小，电机功率消耗大，充填效率未能提高；另外在充填作业过程中，井下通知停车后，搅拌槽内6.6m3制备好的充填料的需继续输送至井下，造成浪费，增加井下充填挡墙的跑浆、抽底和倒板墙的事故发生率，特别是接顶时，事故发生率更高。

3.方案措施

3.1主充填管阶梯式倾斜坡降减压技术

方案措施：（1）利用现有提升管缆斜井，合理布设阶梯式倾斜坡降井下充填主管线，主充填管路由原来的2500m/趟缩短到1500m/趟，累计减少充填主管路6000m。该系统分段降压、人员可巡查管路，彻底解决原充填措施天井内充填主管路水锤、不满管等冲击造成服务年限短，维修困难，人员巡管困难等弊端，缩短充填管线架设距离。

（2）创新使用新材质耐压耐磨透明复合管取代钢编复合管，可视化查看料浆在充填管内的满管情况、砂浆流动状态、充填浓度、停车后管路是否清洗干净无存砂。

（3）针对焦家分矿井下充填倍线低，经计算在合适地点（09中段三分巷）设计减压缓冲罐，实现深部14中段管路压力正常可控。

（4）在充填自流小井内安装耐磨陶瓷内衬复合钢管，延长充填管路使用寿命。

（5）将监控系统引进到井下，实现在地表中央控制室即可实时掌握井下充填管路运行情况，并便于充填生产、人员的管理。

效益与效果：（1）减少充填主管路材料费、安装费等直接成本：（2500m-1500m）/趟×50元/m×6趟+10人×10天×300元/天=33万元。

（2）充填主管路的服务年限由1年提高到2年，减少充填直接成本2500m/趟×6趟×50元/m=75万元。

3.2充填自动化接顶预警系统的研发

方案措施：（1）进行充填自动化接顶预警系统的研发，利用PME软件进行编程，利用IFIXS5.0画面控制系统进行充填接顶预警系统控制和预警；解决充填控制工人员少、任务重、每次充填时，人工核算不同配比充填量时计算错误发生率居高不下，影响充填效率，同时分散正常充填时控制精力。

（2）采用充填标线管回浆停车，使充填管内充填料浆刚好满足进路接顶，减少每次搅拌槽内6m3制备好的充填料继续输送至井下，造成浪费。

效益与效果：减少多余充填料浆制备和井下二道板墙内多余充填料浆清理回填的直接成本：6.6×10次/d×365d×（30元/m3+38.76元）=165.54万元/年。

3.3“一槽两充”制备输送工艺的设计

方案措施：（1）充填作业前，首先将左侧搅拌槽放砂阀关闭，打开左侧供风阀门，井下充填工根据安装在管路上的可拆卸风压计数值达到要求，说明管路无破损泄压，电话联系井下进行停风充填；充填作业时，地表控制制备工配合关闭高压风，打开左侧高压供水后引流，打开搅拌槽放砂阀，进行充填。仍然按上步骤进行右侧的充填另一个作业空区。

（2）一个系统停车时，以左侧为例，关闭左侧搅拌槽放砂阀，打开左侧高压水冲洗管路，井下充填工待井下管路清洗干净后，电话联系地表控制制备工配合关闭高压水。

（3）两个系统同时停车时，先按停车流程关闭一侧的搅拌槽放砂阀、打开高压水冲洗管路；另一侧停止充填料浆制备，然后按步骤进行停车，将搅拌槽内剩余充填料浆全部充填至井下。

效益与效果：（1）减少充填水、井下排水和事故处理人工材料等直接成本：E1=20m3/次×10次/d×365d×（0.5元+0.5元）+4人×300元/人×20次/年+40元/m×20次/年×100m=17.7万元/年；

4.结论

结合充填现状及充填系统存在的问题，从充填制备、井下充填管网和充填自动化方面进行充填技术优化改造，实现充填技术优化和充填工艺升级，提高充填质量和充填效率，减少井下回浆及尾砂清理量，降低充填成本，经济效益和社会效益显著，部分技术可以为其他矿山提供借鉴。

参考文献：

[1]刘殿华，吴贤振全尾砂充填技术的应用与发展世界有色金属2012（08）44-45

[2]焦家金矿基本情况介绍（内部资料）

[3]焦家金矿采掘工程质量管理规定（内部资料），2006

[4]周爱民矿山废料胶结充填北京：冶金工业出版社，2007

[5]GB16424-2006金属非金属矿山安全规程

作者简介：陈振男山东临沂人从事矿山生产管理工作