河西金礦淺部充填系統改造方案

張培民，曹旭，丁雨慶

(招遠市河西黃金集團有限公司，山東招遠市265402)

河西金礦淺部充填系統改造方案

張培民，曹旭，丁雨慶

(招遠市河西黃金集團有限公司，山東招遠市265402)

河西金礦為解決淺部充填法開采中充填倍線大的問題，在井下利用渣漿泵加壓充填砂漿，從而將淺部采場廢石充填改造為尾砂膠結充填。對該礦淺部充填系統改造的經濟效益等進行了詳細的分析和比較。

尾砂膠結充填;渣漿泵;充填質量;經濟效益

河西金礦－40m以上中段的139、137、145、146、108、147、155等淺部各采區由于距離地表尾砂充填站較遠，充填倍線高達16左右，大于實驗得出的最大自流倍線10.5，70%重量濃度砂漿不能靠自流到達采場進行充填工作，故原－40m以上中段采場均采用廢石充填上向水平進路回采方式。先行進路充填時進路兩幫人工后退式砌筑混凝土隔墻，膠結用的水泥由人工自脈外行人井搬運至采場，人工攪拌廢石。該充填回采方法存在回采安全性較差、礦石貧損兩率較高、對選礦回收率影響大、勞動強度大、費用較高、地表尾砂堆存多、不利于采區周邊遠景儲量保護等較多缺點。因此，提出利用渣漿泵加壓充填砂漿，嘗試改造河西金礦淺部采場的充填方式。

1 全尾砂粒級組成及膠結尾砂強度試驗

河西金礦的全尾砂粒級組成見表1。2010年5月委托山東第四地質礦產勘察院實驗測試中心利用DCY－60萬能試驗機對該礦全尾砂不同膠結比例的試塊強度進行了試驗，7d齡期的試塊強度測試結果見表2。

2 充填改造方案

根據實驗，58%～60%的低濃度充填砂漿在充填倍線小于9時能夠實現自流充填，在管路中砂漿不出現離析。由此分別在－10m中段東西沿脈充填倍線8左右的地方各設置渣漿泵硐室(規格6m×3.5m×4.5m)1個，每個硐室內設本溪水泵有限責任公司產的80XZ－A385型渣漿泵1臺(流量70 m3/h、揚程60m、渣漿濃度≤60%)、單軸雙葉輪1.5 m×1.5m攪拌桶1個，充填砂漿自充填站自流至渣漿泵硐室攪拌桶內，經再次攪拌由渣漿泵送至400 m遠的采場充填井上口，充填管路為Φ100mm壁厚15mm的耐磨高分子聚氯乙烯管。東部渣漿泵硐室設于120線穿脈內完成對145，155等采區的充填，西部渣漿泵硐室設于104線穿脈附近完成對139，137，108，146，147等采區的充填。

表1 全尾砂粒級的組成

表2 不同膠結比例的全尾砂強度試驗結果

采區進路充填時，根據后退式回采原則，在進路合適位置架設木質擋墻。為確保進路充填接頂質量，在充填進路內設兩條普通塑料管路，一條用作充填排氣管，架設于進路最高處，用于充填排氣、泄水，減輕砂漿及空氣對封閉門的壓力，另一條用于充填，該條在封閉門外設三通管用于充填管路沖刷時泄水，減少對充填濃度的影響，確保充填體強度;分批次進行充填，減少濃度低對接頂質量的影響，同時降低對封閉擋墻的充填壓力，避免封閉倒塌跑漏事故。

為降低第一層充填時尾砂的泄露，將采區內各種貫通工程密閉，并在進路底板鋪展編織袋。

為減輕爆破對尾砂隔墻的影響，避免較大的片幫造成安全隱患及礦石貧化損失升高，爆破時以底板尾砂為自由面，采取多打眼、不耦合裝藥、排間微差起爆的爆破方式。進路充填接頂及爆破后膠結充填體情況見圖1。

圖1 揭露的進路充填體

3 安全及經濟效益評價

3.1 回采安全性比較

原廢石充填采場接頂質量較差，造成采場頂板暴露面積大，整體出現移動變形，尤其是較大的采區，由于每層回采周期長，這種影響尤甚，－40m 139采區因廢石充填接頂不實，不僅造成進路頂板整體變形維護費用增加，還造成大量高品位礦石的丟失。改為尾砂膠結充填后，由于充填接頂質量較高，保證了淺部各采區礦石的安全順利回采。

3.2 資源回收率比較

由于安全及廢石充填面不平且空隙較大等原因，造成部分高品位礦石及裂隙充填型高品位粉礦損失嚴重，損失率高達12.5%。同時，由于隔墻因缺少細骨料，混凝土混入礦石造成選礦回收率下降到88.08%左右。而尾砂膠結充填礦石損失率控制在4.5%左右，貧化率控制在6.8%左右，選礦回收率控制在95.8%～96%。

3.3 經濟效益比較

3.3.1 淺部充填系統改造后所需費用

(1)主充填管路。規格直徑101.6mm，管路長度1400m，管路單價33.25元/m，管路投資共需4.655萬元。

(2)渣漿泵。渣漿泵2.5萬元/個，合計5.0萬元。

(3)攪拌桶。單價2.8萬元/個，合計5.6萬元。

(4)工程掘進。掘進渣漿泵硐室2個，需7.77萬元。

(5)工資。淺部充填需增加職工4人，按每人3.0萬元/a計算共需12萬元/a。

(6)其它。管路架設及泵基礎澆筑設備安裝等需1.16萬元。每年木材消耗需6萬元。渣漿泵每年檢修費用預計0.56萬元。膠結材料費用28.03萬元。外包隊預制800m3/a，費用30萬元/a。采礦費用345.813萬元/a。每天充填0.7h，每年電費2.65萬元。進路一次性充填管路需要約24399m，按8元/m計算，合計195192元，平均59149.1元/a。

淺部充填系統改造一次性投入需24.185萬元，按淺部礦石儲量平均7.33萬元/a。以上各種費用合計為438.298萬元/a。

3.3.2 充填系統改造前費用

采礦費用:737.1萬元/a。預制費用:外包隊預制2200m3/a，費用81.1萬元/a。充填用廢石剝離費用:5.3萬元/a。費用合計823.5萬元/a。

3.3.3 淺部充填系統改造經濟效益:

(1)直接經濟效益。河西金礦淺部充填系統由矸石充填改為尾砂充填后，每年節約費用823.5－438.298=385.202(萬元)，整個淺部礦量回采可節約費用385.202×3.3=1271.17(萬元)。

(2)間接經濟效益。尾砂用于井下充填可延長尾礦庫服務年限，相對減少尾礦庫征地、基建、管理等費用。根據該礦童家尾礦庫設計庫容(66.6萬m3)及相關費用(920萬元)計算，單位庫容費用為13.8元/m3。侯西區段用尾砂充填減少尾礦庫庫容46474m3，相比減少費用64.13萬元。此外，用尾砂膠結充填，可為該區段遠景儲量的回采及－10m以上礦石的回采創造有利條件。

4 充填系統改造存在的不足

該次充填系統改造采用渣漿泵而不是活塞泵加壓輸送砂漿，充填砂漿濃度較低(≤60%)，造成采場析水較多、采場接頂難度大，同時尾砂充填較廢石充填對作業面的展開有所影響，降低了采出礦效率。

［1］《充填采礦工程設計手冊》編委會.充填采礦工程設計手冊［M］.北京:礦山工業科技出版社，2008.

［2］惠林，賀茂坤.淺談充填體質量與充填工藝的關系［J］.中國礦山工程，2010，39(5):17－19.

［3］張利華.充填料灰砂比控制方法探討［J］.中國礦山工程，2010，39(5):20－22.

［4］李浩宇.崇禮紫金尾砂充填系統［J］.中國礦山工程，2010，39(5):14－16.

［5］施士虎，李浩宇，陳慧泉，礦山充填技術的創新與發展［J］.中國礦山工程，2010，39(5):10－13.

2011－04－08)

張培民(1971－)，男，山東茌平人，工程師，從事采礦工程技術管理工作，Email:zhangpeimin123@126.com。