全尾砂膏体充填自动控制的研究

姜新宇　刘欣　梁浩洋

[摘 要]应用充填采矿经过多年发展，提升了充填质量，开展了多次实验室与工业试验，结合膏体充填技术，生成了新的全尾砂膏体充填工艺，具有许多优点，适宜应用于地下矿山中。以实验室与工业试验为切入点，研究了全尾砂膏体充填自动控制，希望这项新的全尾砂膏体充填工艺较好地投入应用中。

[关键词]全尾砂膏体；充填；自动控制

[中图分类号]TD853.34 [文献标识码]A

金矿充填站借助网络平台集成与监控管理，实现了对控制过程的监控，防止出现错误操作。尾砂充填提高尾矿库服务寿命，保护周围环境，节省充填骨料，普遍应用在有色金属矿山中。充填工艺质量的提升，严格把控材料配比。一般充填自动控制只限定在单回路简单配比控制。为满足企业精细化管理要求，本文研究运用先进的控制手段，通过试验实现了全尾砂充填自动控制，解决了自动控制难题，确保尾砂充填自动控制，稳定、安全。

1 全尾砂膏体充填（半）工业试验-全尾砂膏体充填料自流输送试验

改变充填倍线条件，研究灰砂比与浓度不同的全尾砂膏体自流输送特性，水泥一全尾砂膏体充填料L型管道、单一全尾砂膏体井下分别进行了自流输送半工业试验、自流输送试验。

在自流输送半工业试验中，水泥一全尾砂膏体采用1：12的灰砂配比，划分试验为6组，以125min钢管作L型管道，第1组试验允填倍线N=3.2，第2组试验允填倍线N=3.2，第3～6组试验充填倍线增加到N=4.2。将减水剂添入至第6组充填料浆中，相同浓度条件下，明显提升了料浆流动性。

试验结果：ZL1 实验组、ZL2试验组的充填倍线N=3.2，料浆输送浓度为76%时，不宜形成自流输送，料浆输送浓度为73.6%时，可实现自流输送，形成了66.8～88.2m3/h的膏体流量，符合生产能力所需。增加充填倍线到N=4.2，ZL3 實验组与ZL4试验组的料浆重量浓度为73.6%时，水泥添加与否，料浆流速非常慢，无法形成自流输送。只有加入减水剂抑或只降低浓度至71.5%，才能形成有效的自流输送，形成了52.2～77.76m3/h的膏体流量。

全尾砂实验室。测试分析试验数据得出，要逐步提升充填质量，一定要在膏体条件下进行充填。为获得适用于矿山情况的膏体充填技术工艺与流程，使用合适的设计参数，开展了多次膏体充填工业试验。

全尾砂井下自流输送试验。配合压气造浆工业试验，单一全尾砂膏体管道自流输送试验运用了现粗砂井下充填系统，从试验结果获得，全尾砂膏体造浆均匀后，通过地表充填钻孔和井下充填管道，能够充分流至采场空区。在本次试验中，获得了全尾砂料浆71. 23%的平均浓度，通过计算获得了88.74m3/h的自流输送流量。

水泥一全尾砂膏体充填料试验强度测定。选取地表泵送试验与L型自流输送试验中的样品，制作水泥一全尾砂膏体充填料试块，测量其强度，测得其3龄期、7龄期、28 d龄期的单轴抗压强度。

试验结论：①全尾砂与水泥――全尾砂均能制备具备良好输送性能的膏体充填料；②全尾砂自然沉降最大沉降浓度约为70%，水泥添加依照1：4～1：12的水灰配比，生成的全尾砂一水泥膏体充填料的浓度为71.47%～74.47%，压气造浆方式可行，生成的膏体浓度较为均匀；③全尾砂膏体及全尾砂――水泥膏体的管道输送性能较好；④全尾砂充填料浓度的增大，可获得良好的充填体强度，少用胶结水泥，节省充填成本。

2 全尾砂充填自动控制问题及解决

2.1 全尾砂充填自动控制中水泥结块问题与措施

水泥在水泥仓中容易结块，导致水泥给料不均匀，影响了充填控制系统的稳定。针对这一问题，将1台振动电机安装在水泥仓底部，连入多路压缩空气管道，通过程序进行判断，如果水泥仓料位无异常，同时双管螺旋喂料机喂料，冲板流量计无法测定出水泥流量，可能水泥仓底部水泥出现了悬空，开启相应的压缩空气管道控制阀，对空气冲击水泥仓内部进行压缩，让水泥顺利下料。

2.2 全尾砂充填自动控制尾砂结块问题与措施

非充填期，根据仓内尾砂料高度，系统按时开启相应环列造浆分支管道，通入高压空气，实施搅拌，避免出现尾砂结块。考虑现场实际，调整高压空气调节阀的开度与间隔时间。在尾砂给料过程中，造浆水流量较小、尾砂料高无异常，而底流放砂浓度并不高时，表明，可能尾砂中出现贯穿底流的水道抑或由结块，在系统控制下，压缩空气调节阀与造浆水调节阀开度自动增加，尾砂仓高强度搅拌强度，迅速击碎尾砂结块。

3 结语

为保证较高的充填质量，完善充填系统，开展了多次实验室及工业试验，成功设计了新的全尾砂膏体充填系统。通过控制系统运行，实现了尾砂连续制浆、连续充填、有效控制充填尾砂料浆浓度。全尾砂膏体充填系统操作便捷，简化了操作流程，具有良好的可靠性与稳定性，节省了运行成本，备受中型以上地下开采矿山的青睐。地下矿山要坚持科学发展，保护好矿山环境具有深远的意义。

[参考文献]

[1] 邓兴全.某金矿充填自动控制系统的研究应用[D].青岛理工大学，2015.

[2] 刘晓俊，高连月，麦强.新型尾砂充填智能化自动控制系统[J].现代矿业，2015（06）.