硫化矿充填管理工作分析

郑川（云南楚雄矿冶股份有限公司生产技术部，云南　楚雄　675000）



硫化矿充填管理工作分析

郑川
（云南楚雄矿冶股份有限公司生产技术部，云南楚雄675000）

尾砂充填是井下采空区处理的主要方式之一。从采矿技术工作的一些实践经验入手，借助有关理论知识，结合大姚铜矿近年来所发生的几起充填事故案例，对楚雄矿冶公司硫化矿充填管理工作的现状谈了几点认识和体会，并对今后的充填管理提出一些思路和建议。

充填管理；压强；压差；管径

“掘”、“采”、“供”、“充”是矿山生产主要工艺环节，对大姚铜矿来说，“有底部结构分段崩落嗣后充填采矿法”作为主要的采矿方法，为楚雄矿冶公司生产经营工作的顺利推进奠定了坚实的基础。

1　相关参数的计算

笔者翻阅了相关的理论书籍，查阅了一些资料，对与大姚铜矿井下充填工艺有直接联系的主要参数作了理论计算，现介绍如下。

1.1最有利的砂水混合比和最大的充填效率计算（计算一）

①充填系统的平均有效压头（Js）：

②充填物运动的平均阻力系数（As）：

式（2）中：L为管道的水平投影长度，m。

③As与Js之比值：

④因为As/Js的比值（-0.275）小于O，所以最大的砂水比应为1∶1（水砂混合比与管道的直径无关），即充填1m3尾砂需要1m3的水。

⑤直径150mm（6″管）管道的最大充填效率为：

⑥直径200mm（8″管）管道的最大充填效率为：

1.2压强计算（计算二）

①从选厂地表砂仓底部（高程1 983m）计算至充填最低水平1 500m高程的压强为：

P=rH=2×483=966t/m2≈9.47MPa（6）

式（6）中：P为压强，MPa；r为尾砂容重，t/m3；H为充填管入口与出口的水平高度差，m。

②从1825顶沿计算至1500高程的压强为：

P=rH=2×325=650t/m2≈6.37MPa（7）

③部分中段的压强计算结果见表1。

表1　部分中段的压强计算结果

1.3水流阻力造成的压头损失计算（计算三）

在尾砂充填管道中，水流阻力造成的压头损失计算公式如下：

式（8）中：i为压头损失；K为水流阻力系数；vw为水流速；e为水砂比；D为管道直径。

其中：水流速公式如下：

式（9）中，Qp为充填系统效能；S为管道断面积。

将式（9）代入式（8），可将压头损失计算公式简化为：

若用i1表示管径为150mm管道的压头损失，i2表示管径为200mm管道的压头损失，则：

这一计算结果说明两点：①i1与i2之比将近4倍，因此可以说直径150mm管道的阻力较直径200mm管道的阻力将近大4倍，如果将150mm管道改为200mm管道，可以使阻力减小将近4倍，如在充填效能及水砂比不变的前提下，则可将充填距离延长［1］；②以直径200mm的管子与150mm的管子比较，直径增加了33.3%，而断面积由0.017 7m2增到0.031 4m2，即增加77.4%，充填能力可以增加约70%～80%，若充填能力不变、混合物的砂水比一定，在同一平均有效压头的条件下，充填料平均阻力系数不变，则充填范围可扩大。

2　近几年充填事故案例分析

2.1案例一

2005年7月29日，坑口充填工区巡查人员在正常充填巡管中，发现3#回风斜井通地表平硐内充填管有漏砂、漏水现象，经检修人员更换充填管后恢复了生产。8月2日上午，公司生产技术部、坑口、选厂等部门和单位进行检查落实，发现在回风斜井平硐内摆放着已被坑口撤换下来的三节衬胶管，其中一节衬胶管内还镶嵌有已被磨损挤压弯曲的钢筋残留物（钢筋直径18mm，弯曲长度33cm），另外两节衬胶管的内胶已被拉皮、鼓包。经调查分析，该钢筋残留物为地表砂仓内壁上安装环形水圈管的固定附件，因其使用时间较长，氧化锈蚀，加之水砂流动磨损造成断裂落入充填池内，随尾砂进入充填管道，拉坏充填管衬胶并最终形成堵管。

2.2案例二

2006年8月16日上午，坑口调度联系选厂调度，准备对正废石充填的DⅢ2306～08采进行尾砂压碴时，出现充填管道堵塞事故，有2个高压闸阀被压坏，数节管道被堵塞，致使16、17日2d停止充填，组织人员处理管道。经调查分析，其主要原因是因为清水洗管时间不够造成的。

3　对硫化矿充填管理工作的认识和体会

①空区充填后充填体具备相当的顶板支撑能力，缓解了因矿石回采后，地压应力重新分布对相邻工程的破坏作用。②近年来在充填密闭工程上未发生过较大的跑、漏砂事故，这是广大工程技术人员在充填密闭工程设计上精心设计、工区精心组织施工的结果，是加强工程质量管理工作的最终结果。③多年来，大姚铜矿在尾砂充填实施工作中实践出众多行之有效的措施，对大姚铜矿井下充填工作的安全有序进行起到了积极的促进作用。

4　对今后充填工作的建议

①公司各级管理部门应继续加强对充填工作的重视和领导，从根本上保证安全生产的有效进行。②根据水流阻力造成的压头损失计算结果，结合今后生产重心不断向深部转移的发展趋势，建议公司在充填系统的主干线上统一使用8″衬胶管，分支线路可以继续使用6″衬胶管道，其主要目的在于减小充填阻力，提高充填效率，保证充填安全。③随着六苴矿床开采深度的不断增加，建议公司注重对充填管理人员的培养工作，与有关大专院校、科研院所开展专项合作，研究推广高效、快捷的充填工艺，弥补在这一领域的空白。

［1］弗·约伯克（波兰）.水沙充填学［M］.范诚和，严万生译.北京：煤炭工业出版社，1958.

Analysis on the Filling Management of Sulphide Ore

Zheng Chuan
（Production Technology Department of Yunnan Chuxiong Mining Limited by Share Ltd，Chuxiong Yunnan 675000）

Tailings filling is one of the main ways of Underground Goaf Management.Starting with some practical experiences in mining technology，with the help of relevant theoretical knowledge，combined with several cases of filling accidents occurred in Dayao copper mine in recent years，the status of Chuxiong mining and metallurgy company sulfide ore filling management was talked about some understanding and experience，and put forward some ideas and suggestions on the future management of the filling.

filling management；pressure；pressure difference；pipe diameter

TD608

A

1003-5168（2016）04-0082-02

2016-03-11

郑川（1966-），男，本科，工程师，研究方向：有色金属地下采矿。