焦家金矿无废矿山建设工程实践

陈桢宇 李晓飞 孟文文

摘要：焦家金矿存在尾矿库库容不足，井下采空区难以保证细粒级尾砂全部利用等问题。为缓解排尾压力，实行细粒级尾砂充填、粗粒级尾砂加工销售模式;为增加新的采空区，在井下浅部区域回采低品位矿石，同时增加了金属回收量。实践结果表明，采用废石利用+低品位资源综合利用+尾砂再造及综合利用协同技术生产工艺，实现了焦家金矿无废矿山建设，也为同类矿山实现无废矿山提供了宝贵经验，具有借鉴意义。

关键词：细粒级尾砂;低品位资源;尾砂再造;无废矿山;综合利用

中图分类号：TD7文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2022）05-0093-04doi：10.11792/hj20220518

引 言

随着生产技术水平的提升，选矿处理量逐步增大，产生大量尾矿，易造成环境污染，影响矿业的可持续发展[1]。专家学者研究了分级尾砂充填技术[2]，实现了粗粒级尾砂充填，细粒级尾砂尾矿库堆存。随着尾矿库库容逐渐不足，提出了全尾砂膏体充填技术[3]，实现了尾砂全部充填采空区，但未考虑采空区不足情况下尾砂处理方法，因此迫切需要从工艺、技术手段实现无废矿山建设。

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿（下称“焦家金矿”）位于山东省烟台市莱州境内，属于国内十大金矿之一。尾矿库总库容2 800万m3，为三等库，尾矿工艺系统为细粒级尾砂进入尾矿库，粗粒级尾砂井下充填。随着选矿处理量逐步增大，尾矿堆存量日益增加，导致尾矿库库容不足。焦家金矿通过对整个生产工艺优化，采用废石利用+低品位资源综合利用+尾砂再造及综合利用协同技术[2]，最终实现焦家金矿全过程无废开采，不仅解决了废石提升运输、细粒级尾砂堆存等问题，也提高了资源利用率，同时还利用充填解决了采空区塌陷问题，是保障矿山安全生产的重要举措。

1 废石利用

1.1 废石回填

焦家金矿采用上向进路充填采矿法开采[3]，可将部分废石回填至待充填进路，一方面节省充填成本，减少充填时间;另一方面能有效消耗废石，降低废石运输费用，真正实现废石不出坑，自身消耗。当废石过多难以全部回填时，将废石运至移动式破碎站加工处理后进行二次利用。

1.2 建设移动式破碎站

焦家金矿巷道支护及道路修筑用石子原为外购，成本较高。井下建设移动式破碎站，将废石制成支护材料，实现井下支护材料就地取材，提高了支护效率，降低了支护成本。粗骨料通过混凝土输送泵进行巷道混凝土支护，细骨料通过喷浆台车进行巷道喷浆支护。井下不能直接消耗的废石则提升到地表，进入地表破碎站加工成砂石子，用于井下安全文明生产及巷道砌筑、矿区道路修缮，提升资源利用率。

2 低品位资源综合利用

焦家金矿浅部存在大量低品位矿石[4]，前期因工艺价值不高未进行开采。随着黄金价格的上涨和其附属品砂石子供不应求，以及尾矿库库容不足，井下采空区难以保证尾砂全部利用，亟待增加新的采空区。鉴于以上情况，焦家金矿进行了低品位矿石开采以增加黄金产量，同时形成大量采空区。

2.1 采矿方法及参数

低品位矿石开采采用似菱形采场结构[5]，该结构形式利用了岩体自身拱形承载特性，最大化巖体自身的承载能力，有利于采场围岩的整体稳定性。此外，似菱形采场底部“V”形结构，有利于矿石的运搬，提高了采场的生产效率。低品位资源开采三维图见图1，采场结构见图2。

在设计范围内划分了5 个区域，112个采场，2个分段合计 224个采场。单一似菱形采场体积为6 346.3 m3 ，矿量为17 769.7 t，该区域累计可回采矿量约3 980 413 t，累计采场体积约1 421 571 m3。焦家金矿规划回采规模500 t/d，日处理尾矿量200 m3;于2019年12月开工建设，目前已回采低品位资源5万t，创造采空区1.9万m3。开采出的低品位矿石，经井下运输至斜井，由斜井提升至地表矿仓，然后由卡车运至地表砂石厂。

2.2 低品位矿石利用

井下低品位矿石经振动给料机送至破碎机初碎，初碎后经胶带输送机送至反击式破碎机进行二次破碎，然后经振动筛进行不同粒级筛分[6]。实际生产过程中，根据厂家需要生产不同粒级的砂石子。成品砂颗粒形状好、石子级配合理、粒级可调整，各项指标均满足国家标准要求，是优质的建筑原材料，且成本低、效益好。

2.3 摇床选金

焦家金矿新增设摇床工艺[7]，将生产砂石子过程中的细粒级矿石粉磨后进行摇床选金，使其在摇床上往复运动，根据金与砂石子密度不同，经自重和冲流作用使金分离出来。回采低品位资源，既能创造地下空间，将过剩细粒级尾矿进行充填，还能根据市场需要制备不同粒级的砂石子。通过摇床工艺每月可回收金金属量约2 kg，每年创造经济价值约700万元，实现了低品位资源的回收。

3 尾砂再造及综合利用

3.1 尾矿压滤干排

焦家金矿针对尾矿库库容不足问题，采用尾矿压滤干排工艺[8]，有效解决了许多严重制约生产的问题。尾矿压滤干排工艺流程见图3，现场滤饼见图4。

细粒级尾矿经浓缩后进入隔膜压滤机脱水，得到水分20 %左右的尾矿滤饼，使用装载机装车后，经汽车外运。焦家金矿尾矿压滤干排系统厂房面积1 700 m2。尾矿压滤干排工艺投产以来，共再利用尾矿385万t，节省尾矿库库容300万m3，新增绿化土地500 m2。目前，处理能力6 000 t/d，创造了良好的经济效益和社会效益。

尾矿压滤干排工艺可消耗大量细粒级尾砂，且投资低，市场风险小。但是，成本压力日益增加，外排成本已由最初58.9元/t上涨到目前的68.9元/t，且外排点数量、容量有限。

3.2 细粒级尾砂高浓度充填

3.2.1 工艺流程7D6B990E-B4A4-4D42-AA13-5C2A87377062

铲车将压滤后的细粒级尾砂上料至打散机打散后[9]，落入配料仓中，计量后经斜皮带运输机运至双轴卧式搅拌机[10];浓密机底流通过渣浆泵经管道输送计量后至双轴卧式搅拌机;新型胶凝材料经粉料计量斗计量后至双轴卧式搅拌机;充分搅拌混匀，之后将符合质量要求的充填料浆卸料至料浆缓存斗（设有筛网），通过拖泵加压后将充填料浆经充填管道输送至井下采空区进行充填作业[11]。细粒级尾砂堆见图5，充填站见图6。

3.2.2 配比及强度

对于焦家金矿细粒级尾砂，灰砂比1 ∶10充填体强度满足井下生产需要[12]。采用上向进路充填采矿法开采，当底板为假底时，先采用灰砂比1 ∶4充填料浆充填，充填高度1 m，然后采用灰砂比1 ∶20充填料浆充填至接顶线位置[13]，最后采用灰砂比1 ∶10充填料浆进行接顶充填。

单轴抗压强度测定仪为YAW-50C型压力试验机、YAW-200C型压力试验机[14]，每个龄期取3个试块，每个试块测定5次，结果取平均值。在进行压力试验之前，采用标准测力环对压力机进行调校，以保证结果的准确性[15]。细粒级尾砂充填料浆相关技术参数见表1。试验结果验证了细粒级尾砂充填料浆浓度60 %是可行的，能够满足生产需要。

焦家金矿现已完成J21086采场2条进路工业性试验，充填采空区约300 m3，充填料浆浓度为60 %。通过现场制作试块测得：灰砂比1 ∶4充填料浆充填量约140 m3，充填体单轴抗压强度1 d为0.72 MPa，3 d为1.84 MPa，7 d为3.11 MPa;灰砂比1 ∶10充填料浆充填量约160 m3，充填体单轴抗压强度1 d为0.20 MPa，3 d为0.52 MPa，7 d为1.05 MPa，较原分级尾砂充填工艺强度性能更优越。

3.3 粗粒级尾砂综合利用

粗粒级尾砂输送至加气混凝土砌块厂[16]，配以石灰、水泥、石膏等材料自制成新型墙体材料（见图7），实现“变废为宝”。该材料获得国家生态绿色建筑产品荣誉称号，年销售额7 500万元以上。其中，B05级、B06级用于墙体材料的加气混凝土砌块年产量30万m3。加气混凝土砌块见图8。

4 结 论

焦家金矿通过废石利用+低品位资源综合利用+尾砂再造及综合利用等技术形成协同化作业，直接处理了井下废石产生量的89 %，尾砂产生量的94.5 %。

1）基于井下废石不出坑设计理念，采用废石回填充填进路、建设移动式破碎站，将井下废石加工成砂石子，实现了井下支护、浇筑等就地取材，不仅节省了废石提升费用，且节约了支护材料和运输成本。未利用的废石通过提升井提升至地表砂石厂进行二次加工销售，真正实现矿山无废开采。

2）面对当前黄金市场行情，进行了低品位资源回收利用，选取浅部低品位矿石，进行大范围开采，每月回收黄金约2 kg，砂石子产品销量稳定可靠。同时，井下形成大范围采空区，为细粒级尾砂利用提供保障。

3）建设细粒级尾砂高浓度充填站，通过新型胶凝材料的使用实现了细粒级尾砂充填;当充填料浆浓度为60 %时，灰砂比1 ∶4充填体单轴抗压强度3 d为1.84 MPa;灰砂比1 ∶10充填体单轴抗压强度3 d为0.52 MPa，较原分级尾砂充填工艺强度性能更优越。粗粒级尾砂经加工后外销，销量较好。

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Construction practice of waste-free mine in Jiaojia Gold Mine

Chen Zhenyu1，Li Xiaofei2，Meng Wenwen2

（1.Jiaojia Gold Mine of Shandong Gold Mining（Laizhou） Co.，Ltd.;

2.Shandong Gold Group Co.，Ltd.）

Abstract：The tailing pond in Jiaojia Gold Mine has insufficient capacity，and the fine-grained tailings can not be fully utilized as backfill into goafs.In order to alleviate tailing discharge pressure，the pattern that the fine-grained tailings are backfilled and the coarse-grained tailings are processed and sold have been implemented.In order to add new goafs，a production model of mining low-grade ore in shallow areas of underground mines，at the same time increasing the amount of metal recovered.The practice shows that waste rock utilization+low-grade resource comprehensive utilization+tailings recycling collaborative technology production process has realized the construction of a waste-free mine in Jiaojia Gold Mine，and also has provided valuable experience for similar mines to achieve a waste-free mine，which is of reference significance.

Keywords：fine-grained tailings;low-grade resources;tailings recycling;waste-free mine;comprehensive utilization

收稿日期：2021-12-10; 修回日期：2022-03-15

作者簡介：陈桢宇（1964—），男，湖南邵东人，高级工程师，从事采矿技术、基建工程、岩土工程方面研究工作;山东省莱州市金城镇焦家村，山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，261441;E-mail：chenzy@sd-gold.com7D6B990E-B4A4-4D42-AA13-5C2A87377062