全尾砂胶结充填技术在坝头钼矿的应用

龙云刚（福建省新华都工程有限责任公司,福建 上杭 364200）

全尾砂胶结充填技术在坝头钼矿的应用

龙云刚
（福建省新华都工程有限责任公司,福建 上杭 364200）

摘 要：简述了坝头钼矿的基本情况及全尾砂胶结充填系统工艺流程。通过全尾砂胶结充填，矿山的回采率提高至86%，减少了尾砂向尾矿库的排放量，延长了尾矿库的使用寿命，达到了预期的效果，使矿山整体效益得到了大幅度提高，并有效保护了矿区地表生态环境。

关键词：全尾砂胶结充填;地压控制;回采率;生态环境

0 引言

矿山开采为国家的基础建设提供了必不可少的原材料，但开采过程中也难免会带来负面效应，主要是资源损失、地表塌陷、排放废石及排放尾砂[1]等。随着国家经济的飞速发展和科技水平的不断提高，采矿工艺逐步实现了无轨化和自动化[2]。经空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法进行对比分析，充填采矿法具有回采率高、作业安全、保护地表环境等优点[3]，尤其是对于复杂地质条件下的难采矿体，充填采矿法更能发挥其优势。

矿产资源不可再生，为综合利用矿产资源，提高矿石回采率，并有效控制采场地压活动，保护矿区地表不受破坏，对矿山实施全尾砂胶结充填技术，已刻不容缓。

1 矿山概况

坝头钼矿位于福建省古田县北西方向直线距离约22 km，隶属于凤埔乡管辖。矿体主要赋存于似斑状黑云母二长花岗岩体内，为隐伏矿体，矿体呈似层状，舒缓波状起伏，倾角平缓，一般倾角5°左右，局部10～15°，矿体规模较大， 8线至37线连续长度1040m，北西至南东倾向方向宽80～450m，一般宽340m。

图1 795m中段1104阶段矿房法（嗣后充填）

矿山的生产规模为处理矿石量90万t/a，一期开采795m中段以上矿体，设计4个中段，分别为795m、835 m、865 m、900 m中段，采用平硐溜井开拓。矿块布置为垂直走向布置，选择的采矿方法主要为阶段矿房法（嗣后充填），以795中段1104阶段矿房法为例，见图1所示。分两个步骤回采，第一步骤回采矿柱，采宽10m，出矿结束后及时采用全尾胶胶结充填；第二步骤回采矿房，采宽20m，出矿结束后及时采用全尾砂充填，每个采场均设计两个充填井，便于充填接顶。

2 全尾砂充填系统工艺流程

图2 充填系统工艺流程图

2.1 全尾砂储存供料线

采用选厂浮选全尾砂作为充填集料，坝头钼矿选厂每天处理矿石量为3000t，产生尾砂为2985t，尾砂浓度约22-25%，尾砂浆流量451m3/h。尾砂经砂泵输送至二级泵站砂池，再经二级泵站接力输送到充填站两个立式砂仓进行分级，粗颗料尾砂流入砂仓，细颗料尾砂流入尾矿库。砂仓尺寸均为Ф8.8×18m，直立部分高13.6m，底部为Ф8.8m的半球形，单个砂仓容积约为1100m3，两个砂仓交替使用，以充分发挥系统生产能力。

2.2 充填胶储存供料线

选用充填胶作为胶结材料，充填胶经公路运输到矿山充填站后，通过吹灰管吹卸转运到充填胶储存仓中。为防止垃圾等杂物混入充填胶储存仓中，在吹灰管上安装过滤装置。充填胶储存仓直径6.50m，锥底角约60°，总高13m，圆柱体高8.2m，有效容积330m3，可储存充填胶430t，能满足矿山充填系统连续运行的要求。

充填胶给料量通过核子秤计量，以满足采场不部部位选用不同灰砂比的要求。

2.3 调浓水供给线

在矿山充填站东部山坡标高998m处建设了450m³的高位水池，通过清水泵加压后，为充填作业提供生产用水，用于冲洗搅拌桶、清洗充填管道、调节充填料浆浓度、打扫充填站环境卫生以及消防用水使用。在充填作业过程中，如出现充填料浆浓度过高，不能满足充填倍线要求时，可通过调浓水供给线来调节料浆浓度。

2.4 充填料浆制备与输送

全尾砂浆、充填胶及调浓水混入搅拌桶（搅拌桶配套电机功率为45kw，处理能力达80～100m3/h）进行充分搅拌。充填料各组份经搅拌桶搅拌均匀后形成浓度合适、流动性较好的充填料浆，之后经安装有充填料浆流量计、充填料浆浓度计的测量管进入到充填钻孔下料斗，经充填钻孔及井下充填主管、充填支管自流输送到井下各中段采空区。在钻孔下料斗中用Φ10mm钢筋制作安装格筛网，以防止石块等杂物误入充填钻孔造成堵塞管道；为便于充填开始、结束或处理堵管事故时冲洗管道，在下料斗中还安装有冲洗水闸阀。

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2.5 充填系统自动控制

为了确保充填料浆达到需要的浓度、流量以及配比的要求并保持稳定运行，充填站控制室配置完善的PLC自动化控制系统，便于对各项运行参数进行检测和调节。

3 矿山充填实际应用

3.1 充填准备工作

3.1.1 采场准备

采场出矿结束后，及时将各出矿穿、出矿进路进行钢筋混凝土封堵，混凝土强度等级为C25，封堵墙位置尽量选在采空区边界4m以外的巷道断面相对较小且围岩较稳固部位，为提高封堵墙的稳固性，在巷道周边预先施工锚杆，浇筑时将锚杆浇筑在混凝土中。每道封堵墙中部均设置一个规格为400mm×1800mm的滤水窗口,窗口中安装土工布滤水层，滤水层外侧采用φ10圆钢钢筋网加固，以提高滤水层的受力能力，防止漏浆。

3.1.2 充填管道敷设

主充填管道选用φ133×8的锰钢管，从充填站钻孔到900m中段充填硐室，经四沿主运输巷道和37线天井到865m、835m中段敷设，分别承担835m中段采空区和795m中段采空区的充填料浆的输送，充填支管则通过三通闸阀与充填主管连接，沿各采场充填联络巷道敷设到采场充填井。充填管道均通过锚杆固定在巷道壁面上，敷设过程中，尽量避免出现弯曲，以便于充填料浆输送顺畅。充填管道敷设见图3所示。

图3 充填管道敷设图

3.1.3 滤水管安装

在采场端部各设置4条滤水管，从采场上水平中段充填井联络巷道下放至下水平中段封堵墙之外巷道，滤水管采用管卡固定在φ10mm钢丝绳上，管卡每隔3～5m设置一个，滤水管及钢丝绳固定于采场顶部的锚杆上。

3.2 充填作业

每次充填前后均应用清水冲洗管路，以便使放砂管、搅拌桶、充填下料斗、充填钻孔及井下充填管道均得到充分清洗和润滑，冲洗时间以采场充填管出料口见到清水后为准。在每个采场底部充填阶段，必须严格控制单次最大充填高度，保证采场混凝土封堵挡墙的稳定性，底部充填时，单次最大充填高度不得超过0.8m，待充填体凝固达到一定强度后再继续充填。若充填料面最低处超过充填封堵墙最高点后，并且采场充填体表面无积水的前提下，一次充填高度可调整到1.0～1.5m。为便于充填系统连续作业，提高充填效率，每天均准备有两个采场循环充填。

根据采场部位选择充填灰砂比，采场底部6m段采用1：4灰砂比进行充填，然后按灰砂比1：6再充填6m，中部采用1：8灰砂比进行充填，中上部采用灰砂比1：6进行充填，顶部4m段则采用1：4灰砂比进行充填接顶，接顶时尽量一次充满，使充填体支撑顶板。通常情况下，充填料浆的浓度应尽量高些，但过高的浓度其流动性较差，容易造成充填管道堵塞，不利于充填接顶，为此应选择流动性较好且不会有太多积水存在的充填料浆浓度作为最佳浓度。充填料浆输送到空区后基本在充填体表面无积水，且流动性较好，不易产生离析现象，这时浓度对充填接顶极为有利[4]。为避免充填漏浆事故的发生，每次充填前，先检查通讯系统及充填管路是否正常，在充填时，充填工均应时刻保持与充填站的紧密联系，并加强管路巡查，发现问题及时处理，确保充填作业安全顺利进行。

4 结论

全尾砂胶结充填技术在坝头钼矿的应用，充分回收了国家矿产资源，有效控制了矿山开采过程中的地压活动，实现了矿山安全生产，并创造了良好的经济效益和社会效益。

（1）嗣后全尾砂胶结充填，为第二步骤矿房回采创造了安全有利条件，且回采率提高至86%。

（2）采用全尾砂胶结充填技术，控制了采场顶板冒落和片帮，有效控制了采场地压活动，防止了地表塌陷，对保护矿区地表不受破坏起到了关键的作用。

（3）选厂排放的尾砂有50%用于井下充填，有效节约了尾矿库库容，减少了对地表耕地、林地的破坏，保护了地表生态环境。

（4）坝头钼矿全尾砂充填的成功经验，可以在国内其它类似矿山得到应用，具有广泛的推广价值。

参考文献：

[1]周爱民.有色矿山采矿技术新进展[J].采矿技术，2006,06（03）:1-7,48.

[2]李红零,吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属（矿山部分）,2009,61（01）:8-10.

[3]陈劲松.几种充填采矿法的特点及适用条件[J].新疆工学院学报,2000,21（03）:199-202.

[4]赵国彦,胡修章.管道输送充填接顶技术的探讨[J].长沙矿山研究院季刊,1992,12（02）:8-13.

作者简介：龙云刚（1973-），男，江西宜春人，大专，工程师，主要从事：采矿管理与技术工作。