河西金矿浅部充填系统改造方案

张培民，曹旭，丁雨庆

(招远市河西黄金集团有限公司，山东招远市265402)

河西金矿浅部充填系统改造方案

张培民，曹旭，丁雨庆

(招远市河西黄金集团有限公司，山东招远市265402)

河西金矿为解决浅部充填法开采中充填倍线大的问题，在井下利用渣浆泵加压充填砂浆，从而将浅部采场废石充填改造为尾砂胶结充填。对该矿浅部充填系统改造的经济效益等进行了详细的分析和比较。

尾砂胶结充填;渣浆泵;充填质量;经济效益

河西金矿－40m以上中段的139、137、145、146、108、147、155等浅部各采区由于距离地表尾砂充填站较远，充填倍线高达16左右，大于实验得出的最大自流倍线10.5，70%重量浓度砂浆不能靠自流到达采场进行充填工作，故原－40m以上中段采场均采用废石充填上向水平进路回采方式。先行进路充填时进路两帮人工后退式砌筑混凝土隔墙，胶结用的水泥由人工自脉外行人井搬运至采场，人工搅拌废石。该充填回采方法存在回采安全性较差、矿石贫损两率较高、对选矿回收率影响大、劳动强度大、费用较高、地表尾砂堆存多、不利于采区周边远景储量保护等较多缺点。因此，提出利用渣浆泵加压充填砂浆，尝试改造河西金矿浅部采场的充填方式。

1 全尾砂粒级组成及胶结尾砂强度试验

河西金矿的全尾砂粒级组成见表1。2010年5月委托山东第四地质矿产勘察院实验测试中心利用DCY－60万能试验机对该矿全尾砂不同胶结比例的试块强度进行了试验，7d龄期的试块强度测试结果见表2。

2 充填改造方案

根据实验，58%～60%的低浓度充填砂浆在充填倍线小于9时能够实现自流充填，在管路中砂浆不出现离析。由此分别在－10m中段东西沿脉充填倍线8左右的地方各设置渣浆泵硐室(规格6m×3.5m×4.5m)1个，每个硐室内设本溪水泵有限责任公司产的80XZ－A385型渣浆泵1台(流量70 m3/h、扬程60m、渣浆浓度≤60%)、单轴双叶轮1.5 m×1.5m搅拌桶1个，充填砂浆自充填站自流至渣浆泵硐室搅拌桶内，经再次搅拌由渣浆泵送至400 m远的采场充填井上口，充填管路为Φ100mm壁厚15mm的耐磨高分子聚氯乙烯管。东部渣浆泵硐室设于120线穿脉内完成对145，155等采区的充填，西部渣浆泵硐室设于104线穿脉附近完成对139，137，108，146，147等采区的充填。

表1 全尾砂粒级的组成

表2 不同胶结比例的全尾砂强度试验结果

采区进路充填时，根据后退式回采原则，在进路合适位置架设木质挡墙。为确保进路充填接顶质量，在充填进路内设两条普通塑料管路，一条用作充填排气管，架设于进路最高处，用于充填排气、泄水，减轻砂浆及空气对封闭门的压力，另一条用于充填，该条在封闭门外设三通管用于充填管路冲刷时泄水，减少对充填浓度的影响，确保充填体强度;分批次进行充填，减少浓度低对接顶质量的影响，同时降低对封闭挡墙的充填压力，避免封闭倒塌跑漏事故。

为降低第一层充填时尾砂的泄露，将采区内各种贯通工程密闭，并在进路底板铺展编织袋。

为减轻爆破对尾砂隔墙的影响，避免较大的片帮造成安全隐患及矿石贫化损失升高，爆破时以底板尾砂为自由面，采取多打眼、不耦合装药、排间微差起爆的爆破方式。进路充填接顶及爆破后胶结充填体情况见图1。

图1 揭露的进路充填体

3 安全及经济效益评价

3.1 回采安全性比较

原废石充填采场接顶质量较差，造成采场顶板暴露面积大，整体出现移动变形，尤其是较大的采区，由于每层回采周期长，这种影响尤甚，－40m 139采区因废石充填接顶不实，不仅造成进路顶板整体变形维护费用增加，还造成大量高品位矿石的丢失。改为尾砂胶结充填后，由于充填接顶质量较高，保证了浅部各采区矿石的安全顺利回采。

3.2 资源回收率比较

由于安全及废石充填面不平且空隙较大等原因，造成部分高品位矿石及裂隙充填型高品位粉矿损失严重，损失率高达12.5%。同时，由于隔墙因缺少细骨料，混凝土混入矿石造成选矿回收率下降到88.08%左右。而尾砂胶结充填矿石损失率控制在4.5%左右，贫化率控制在6.8%左右，选矿回收率控制在95.8%～96%。

3.3 经济效益比较

3.3.1 浅部充填系统改造后所需费用

(1)主充填管路。规格直径101.6mm，管路长度1400m，管路单价33.25元/m，管路投资共需4.655万元。

(2)渣浆泵。渣浆泵2.5万元/个，合计5.0万元。

(3)搅拌桶。单价2.8万元/个，合计5.6万元。

(4)工程掘进。掘进渣浆泵硐室2个，需7.77万元。

(5)工资。浅部充填需增加职工4人，按每人3.0万元/a计算共需12万元/a。

(6)其它。管路架设及泵基础浇筑设备安装等需1.16万元。每年木材消耗需6万元。渣浆泵每年检修费用预计0.56万元。胶结材料费用28.03万元。外包队预制800m3/a，费用30万元/a。采矿费用345.813万元/a。每天充填0.7h，每年电费2.65万元。进路一次性充填管路需要约24399m，按8元/m计算，合计195192元，平均59149.1元/a。

浅部充填系统改造一次性投入需24.185万元，按浅部矿石储量平均7.33万元/a。以上各种费用合计为438.298万元/a。

3.3.2 充填系统改造前费用

采矿费用:737.1万元/a。预制费用:外包队预制2200m3/a，费用81.1万元/a。充填用废石剥离费用:5.3万元/a。费用合计823.5万元/a。

3.3.3 浅部充填系统改造经济效益:

(1)直接经济效益。河西金矿浅部充填系统由矸石充填改为尾砂充填后，每年节约费用823.5－438.298=385.202(万元)，整个浅部矿量回采可节约费用385.202×3.3=1271.17(万元)。

(2)间接经济效益。尾砂用于井下充填可延长尾矿库服务年限，相对减少尾矿库征地、基建、管理等费用。根据该矿童家尾矿库设计库容(66.6万m3)及相关费用(920万元)计算，单位库容费用为13.8元/m3。侯西区段用尾砂充填减少尾矿库库容46474m3，相比减少费用64.13万元。此外，用尾砂胶结充填，可为该区段远景储量的回采及－10m以上矿石的回采创造有利条件。

4 充填系统改造存在的不足

该次充填系统改造采用渣浆泵而不是活塞泵加压输送砂浆，充填砂浆浓度较低(≤60%)，造成采场析水较多、采场接顶难度大，同时尾砂充填较废石充填对作业面的展开有所影响，降低了采出矿效率。

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2011－04－08)

张培民(1971－)，男，山东茌平人，工程师，从事采矿工程技术管理工作，Email:zhangpeimin123@126.com。