某鉛鋅礦充填系統設計及優化

胡建釗

(金誠信礦業管理股份有限公司， 北京 100089)

某鉛鋅礦充填系統設計及優化

胡建釗

(金誠信礦業管理股份有限公司， 北京 100089)

某鉛鋅礦采用平硐—溜井開拓，淺孔留礦采礦法回采，在1065 m標高以上形成了大量的采空區，為降低礦山開采對周邊環境的影響，提高井下作業的安全性，現采用分段空場嗣后充填法進行回采。根據鉛鋅礦生產現狀，對礦山充填系統進行設計優化，提出了3個充填系統方案。詳述了3個充填系統方案工藝流程、工程及設備配置，并對3個方案進行了技術經濟方案論證和比較，得出方案一:全尾砂自流充填方案為最優充填系統。

充填系統；全尾砂；充填工藝；方案優選

1 礦體賦存條件

某鉛鋅礦的礦床類型為銀鉛鋅硫化物型，共圈出8個銀鉛鋅礦體，其中③號工業礦體規模最大，占全區銀金屬量總儲量的94%，銀鉛鋅工業礦體賦存在中寒武統田蓬組第二段第二亞段中部的碎裂狀白云石大理巖中，南北走向長1510 m，水平寬度10～164 m，傾斜延伸長41～359 m，平均延伸179 m。礦體最小厚度0.97 m，最大厚度19.72 m，平均厚度3.47 m。賦存標高819～1333 m。

礦區內水系不發育，無地表水體，僅為季節性溪溝，無流水，礦床的充水主要是大氣降雨及巖層裂隙水，地形有利于地下水的自然排泄。礦區水文地質類型為以裂隙充水為主的簡單類型。

銀鉛鋅礦體頂底板圍巖均為片巖、大理巖，屬軟弱—半堅硬巖組，片巖力學強度較低，為軟弱巖層，遇水易軟化，穩定性較差。大理巖力學強度稍高，半堅硬，穩定性較好。礦區工程地質條件為以軟弱—半堅硬巖組為主的中等類型。

2 開采現狀

某銀鉛鋅礦為地下開采，采用平硐—溜井開拓，淺孔留礦采礦法回采。由于區內民采歷史悠久，且均屬無序開采，在1250 m標高以上形成了大量的采空區，對本礦山井下的安全生產存在較大的安全隱患。礦山現有1095，1065，1035，1000 m四個中段，其中1000 m中段平硐為主運輸平硐。目前1095 m中段已基本采空，1065 m中段已大部分采出，現主要出礦中段為1035 m中段。目前1135～1065 m標高范圍內已形成大量的采空區，不僅造成上部老采空區地表塌陷影響周邊環境，而且對當前乃至今后的井下安全生產存在一定的威脅。本礦礦石中伴生有較高的銀金屬，具有較高的經濟價值，而采用淺孔留礦法需按要求預留一定規格的礦柱，而該礦的礦巖穩固性較差，礦柱多難以按計劃回收，極易造成礦柱資源的損失，浪費了寶貴的地質資源。

為降低礦山開采對周邊環境的影響，提高井下作業的安全性，以最大限度地回收寶貴的地質資源，本文根據礦山目前開采與即將投入采礦生產范圍內形成采空區的實際情況，利用其選廠尾礦充填井下采空區，原單一空場法改為空場法回采嗣后充填，以改善井下安全生產環境，且從根本上緩解因已有尾礦庫已經閉庫而不得以采用尾礦壓濾干堆排放的壓力，并提高井下作業安全，解決尾礦的排放及保護礦區生態環境。

3 充填系統優化方案設計

本文根據1000 m中段及1035 m中段采礦現狀，及時處理1065 m中段、1095 m中段老采空區以及盡可能地提高資源回收率，及緩解尾礦排放壓力，利用選廠尾礦進行井下采空區充填的方案設計及優化。

根據礦山現狀及充填系統布置，設計3個充填方案:全尾砂自流充填方案；全尾砂泵送方案；汽車運輸尾砂方案。本文對以上3個方案進行經濟技術比較，從中推薦最優充填系統方案。

3.1 全尾砂自流充填方案

該方案充填站設于南當廠鉛鋅礦老礦部1390m標高處，選廠產出尾砂采用加壓泵送至充填站深錐膏體濃密機內，脫水濃縮后通過充填鉆孔自流輸送至1095 m中段，經1095 m中段輸送至各充填工作面。

(1)工藝流程:選廠尾砂→充填站深錐膏體濃密機→攪拌機→充填中段→充填作業面。

(2)工程及設備配置:選用NGT-9型深錐膏體濃密機，濃密池內徑9 m，濃密池深度10.6 m，干料處理量25 t/h；螺旋輸送機輸送能力為5～15 m3/h；連續攪拌機型號為JS3200，攪拌能力為60 m3/h；活化攪拌機型號為GJ503/80，攪拌能力為60 m3/h。隔膜泵型號為DGMB80/7.5，充填管路長度為2320 m，充填鉆孔深260 m，充填巷道長500 m。

3.2 全尾砂泵送方案

該方案充填站設于南當廠鉛鋅礦選礦廠壓濾車間旁900 m標高處，選廠產出尾砂采用渣漿泵輸送至充填站深錐膏體濃密機內，脫水濃縮后通過充填泵輸送至1000 m中段，經1000 m中段輸送至各充填工作面。

(1)工藝流程:選廠尾砂→充填站深錐膏體濃密機→攪拌機→充填中段→充填作業面。

(2)工程及設備配置:選用NGT-9型深錐膏體濃密機，濃密池內徑9 m，濃密池深度10.6 m，干料處理量25 t/h；螺旋輸送機輸送能力為5～15 m3/h；連續攪拌機型號為JS3200，攪拌能力為60 m3/h；活化攪拌機型號為GJ503/80，攪拌能力為60 m3/h。充填工業泵型號為HSP2180HS，地表管路長度為2030 m，井下管路長為2860 m。

3.3 汽車運輸尾砂方案

設計充填攪拌站位于五口硐岔路口1050 m標高處，1000 m中段作為主充填中段，選廠產出的尾砂經板框壓濾機壓濾脫水后，通過汽車運輸至充填站尾砂堆場，由裝載機給入下料斗倉，通過電磁振動給料機、大傾角皮帶機輸送至攪拌機，攪拌均勻后采用充填泵通過管道經1000 m中段運輸道揚送至1095 m中段、1065 m中段及1035 m中段，通過采場充填小井充入采空區。

(1)工藝流程:選廠尾砂→充填站深錐膏體濃密機→攪拌機→充填中段→充填作業面。

(2)工程及設備配置:螺旋輸送機輸送能力為5～15 m3/h；連續攪拌機型號為JS3200，攪拌能力為60 m3/h；活化攪拌機型號為GJ503/80，攪拌能力為60 m3/h。電磁振動給料機型號為GJ503/80，輸送能力為150 t/h，充填工業泵型號為HBMG80，地表管路長度為530 m，井下管路長為2860 m。

3.4 充填系統方案比較及選擇

對3個充填系統方案從技術及經濟方面進行分析對比，充填系統方案綜合比較結果見表1。

表1 充填方案綜合比較

根據以上對比，方案3雖其投資費用最低，但其充填成本遠高于方案1及方案2，且存在二次制漿，影響充填效果及充填質量的不足，因此優先予以排除。方案1投資略低于方案2，而充填成本略高于方案2，但尾礦采用水力揚送，工藝成熟可靠；而方案2中充填料漿輸送距離較遠，且揚程較高，充填設備長期處于高壓狀態下工作，對充填設備的正常使用存在一定的隱患；經了解，目前國內尚無類似工況條件，無法確定其設備的可靠性，而方案1中尾砂輸送工藝成熟可靠，投資較低，運營成本相差不大，因此本次設計本著技術可行、經濟合理的原則推薦方案1為最終方案。

4 結 論

礦山充填系統的選擇和布置是否合理，對礦山充填運營成本影響較大。本文通過對礦山充填系統設計優化，充分利用現有老礦部的場地，針對3個充填方案著重從基建投資、運營成本和技術優缺點方面進行比較，選用了技術成熟、基建投資較低、運營成本最低的方案1，即全尾砂自流充填方案，對類似礦山充填系統的設計提供了一定的借鑒。

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2016-02-21)

胡建釗(1978-)，男，河北石家莊人，工程師，碩士，主要從事有色、黑色礦山的采礦設計和咨詢工作，Email: hjz115@sohu.com。