某铜矿采空区尾砂充填滤排水实践

杨光勇

(云铜迪庆矿业开发有限公司， 云南德钦县 674400)

某铜矿采空区尾砂充填滤排水实践

杨光勇

(云铜迪庆矿业开发有限公司， 云南德钦县 674400)

迪庆矿业开发有限公司某铜矿采矿方法为空场法嗣后尾砂水力充填。采空区中的尾砂浆滤排水是充填工作的一个重要环节，对充填工作有序进行和矿山安全生产有重要影响。主要介绍了该矿尾砂充填中的滤排水工艺。

采空区;尾砂充填;滤排水

迪庆矿业开发公司某铜矿矿区处于青藏高原南缘，横断山脉北段，金沙江河谷西岸，山高谷深，位于滇、川、藏3省区交界处。采用空场采矿法采矿，为控制地压并有效处理选矿尾砂，对部分采空区采用全尾砂水力或者全尾砂胶结充填。空区尾砂充填的滤排水是关系到采空区的安全隐患能否根治、工业废弃物能否合理利用并不对环境产生二次污染的重要工作。尾砂充填滤排水的关健是如何将尾砂中的水从采空区中按计划安全地滤排出。

1 尾砂特性

尾砂特性主要包括尾砂的矿物组成、粒级分布、沉降速度、比重和饱和浓度等(见表1、表2、表3、表4)，尾砂的沉降速度与其矿物组成、粒级、比重关系密切，尾砂的沉降速度快，则充填后滤排水的速度就快，充填水对采空区周围围岩的强度影响就小，充填安全性相对提高。一般情况下，尾砂越细、矿物比重越小，尾砂的沉降速度就慢;尾砂越细，对滤排水管用的滤水材料要求就越高。

表1 尾矿多元素化学分析结果 单位:%

表2 尾矿粒级分布

表3 尾矿浆比重

表4 尾矿浆不同时刻沉降7 min时的平均沉降速度 单位:mm/min

从实验可知，尾砂浆进入采空区沉降3～6 h后，砂面可形成清水层，清水层的高度与充填量及空区的形状有关，尾砂沉降速度快，有利于滤排水。

2 滤排水方式及使用条件

尾砂进入采空区前，在充填密闭设计中，就要选择确认滤排水方式，滤排水方式包括横向、竖向管道滤排水，工程孔滤排水、围岩裂隙滤水和泵排水。

(1)横向滤排水。管道一般是铺设在采空区底板或底板上方1～2 m的采空区壁上、巷道顶或壁上，在安全确认的前提下，可将铺设范围扩大，下砂后，砂上升至滤排水管上方3 m以上时，横向滤排水管以滤水为主，排水功能降低，在3 m以下，横向滤排水管以排水为主，若先进行废石充填，将进入空区的废石覆盖于横向滤排水管的上方，则废石充填的厚度越大，横向滤排水管的功能发挥越好，滤排水效果越好。

(2)竖向滤排水。管道一般是铺在采空区四周的壁上，从四周的排水硐室引出，在安全确认的前提下，可将铺设范围扩大。其作用是:对于沉降砂面上方的水，主要以排水方式为主，砂面下方的水主要以滤水方式为主，若先进行废石充填，滤排水效果也同上述方式一样变得理想。本法的使用条件是，采空区四周为未采的盘区，且借助采切工程可实施滤水工程。

(3)工程孔滤排水。工程孔施工于采空区四周的岩体内(顶底柱、间柱内)，当水面上升至孔口附近(低于孔口)，以滤水为主，水面上升至孔口或孔口上方，以排水为主，砂面上升至孔口上方后，滤排水效果将快速降低。

(4)围岩裂隙滤水。围岩裂隙滤水也称自然滤水，自然滤水前期有跑浑现象，巡管人员，工程技术人员必须认真观察，提供下一步的处理措施，若跑浑现象衰减甚至结束，证明可正常充填，若跑浑现象有加重趋势，必须及时停止充填，认真分析后作封堵或支护处理，若不及时停止充填，将导致充填跑砂事故。自然滤水不允许出现排水现象，排水现象会导致跑砂事故。跑砂事故已列为重大危险源，因此，对于水砂充填，必须制定完善的应急措施。

(5)泵排水。泵排水也称动力排水，此方法是在尾砂沉积后，用泵将砂面以上的水排出，排水过程中停止充填，适用于采空区稳固、便于下泵的条件。

3 滤排水材料及使用

滤排水用的主要材料是具有一定抗压强度的聚乙烯管，与之管径匹配的钢管、刺头、闸阀、十字销、土工布、棕、铁丝等。滤排水管的长度、数量取决于采空区的大小、滤排水工程的分布。滤排水管上钻直径为3～5 mm的滤水孔，滤水孔间距一般为30～50 mm。钢管长度取决于安装方式、闭密墙的厚度，一般是密闭墙厚度的0.8～1倍;钢管中部的1/3～1/2(一般是400～600 mm)段用十字销锁定，该段内用滤水材料填充(一般用棕)，作为出水前的最后一次滤水;钢管的一头同刺头焊接连接并用铁丝与滤排水管捆扎连接，另一头与闸阀连接(见图1)。在滤排水管上均匀缠绕土工布，土工布的选择和层数与尾砂粒级有关，每隔30～50 mm用铁丝捆扎固定，一般情况下，尾砂越细，使用的土工布单位面积越重，层数增加，土工布的作用是阻止尾砂进入滤排水管。

图1 滤排水管连接示意

4 充填过程需重视的问题

(1)待充填的采空区应形成密闭空间，即周围有完整的矿柱，矿柱和围岩中无大的破碎带，在一定时间内遇水后不出现大范围的垮塌。若待充填的采空区四周有工程贯通的，要根据受力情况用钢筋混凝土密闭。

(2)待充填采空区周围要有完善的排水系统，即:各水平有完善的水沟，以便充填滤排水能顺畅的排放到安全的地方再利用。

(3)形成可靠的充填管路系统和排水系统，有完善可行的事故应急方案。

2011－05－20)

杨光勇(1966－)，男，云南嵩明县人，主要从事矿山技术管理工作。