水砂充填在羊拉铜矿山的试验研究

2012-09-13李亮

采矿技术 2012年4期

关键词：尾砂扬程采区

李亮

(云南迪庆矿业开发有限责任公司, 云南迪庆州 674400)

水砂充填在羊拉铜矿山的试验研究

李亮

(云南迪庆矿业开发有限责任公司, 云南迪庆州 674400)

羊拉铜矿山是一个新建矿山,井下采空区处理设计为水砂和废石联合充填方案。为了确保井下水砂充填的安全进行,在进行工业充填之前,依据尾矿输送系统设计,进行了尾矿沉降试验、尾砂滤水地表模拟实验,通过对试验数据的分析,掌握了羊拉铜矿山的尾砂容重、尾砂沉降速度,以及水砂滤水情况,为该矿水砂充填的实施提供了基础。

水砂充填;尾矿输送;尾砂沉降;尾砂滤水

0 引言

羊拉铜矿位于云南、西藏和四川交界处的云南省迪庆藏族自治州德钦县羊拉乡海拔3000 m以上的山区,气候恶劣,地质地貌复杂,主要为地下开采。总体上,里农矿段岩石质量等级中等,局部地段较差。

目前矿山开采了两年多时间,形成了大量的采空区没有充填,对目前矿山的正常生产产生了很大的影响,为了保证后期矿山生产的正常运行,需要对采空区进行及时充填和处理。根据上述情况及水砂充填矿山的经验,针对羊拉铜矿矿体开采条件及采矿方法特点,进行了水砂充填采矿工艺试验。

1 前期试验

1.1 尾矿输送系统设计

设计采用全尾砂按60%的浓度(容重1.683)从尾矿泵站3080水平输送至下采区(顶沿3100水平)和上采区(顶沿3235,3300,3310等水平),管线长度见表1。

下采区的充填输送线路:从尾矿输送泵站3080水平经地表(900 m)至3235硐口,经3235平硐(756.87 m)出地表,经地表(228.6 m)进入下采区3100充填顶沿,经3100充填顶沿(1159.137 m)达采场下碴口,总长3045 m,充填下采区。

上采区的充填输送线路:从尾矿输送泵站3080水平经地表(900 m)至3235硐口,经3235平硐(756.87 m)从井下斜上山分别进入3300,3310顶沿水平,经3300,3310水平充填顶沿(1299.13, 982.13 m)达上采区采场下碴口,总长2956 m。管材选用陶瓷内衬复合钢管(d×δ＝219 mm×14 mm),输送管道连接采用焊接或法兰连接,转弯处用法兰连接,直线段每间隔2.5 m设置一对法兰连接。

尾矿输送所需扬程按式(1)计算,加压泵所需扬程、采场输送压力,不同浓度尾砂的输送压力计算结果见表1、表2、表3。

式中:Pk——输送矿浆所需的总扬程,MPa;

H——提升矿浆的几何高度,m;

ρK——尾矿颗粒密度,t/m3;

ρs——水的密度,t/m3;

L——管道长度,m;

Ik——管道沿程磨阻损失,MPa;

Pj——管道局部磨阻损失,MPa;

Pn——泵站内部管道零件局部磨阻损失,MPa;

Pz——所需剩余压力,MPa。

表1 加压泵所需扬程的计算值

表2 各采空区输送压力计算值

表3 尾砂浓度50%、65%的输送压力计算值

根据充填场的标高计算得出上采区充填所需的总扬程为P库＝3.96 MPa,下采区充填所需的总扬程为P充＝3.06 MPa。

根据以上原则及矿浆输送参数,设计选用国内产水隔泵(LSGB160-6.4)2台(1台备用),为考虑充填场不同充填高程的需要,配用两套清水泵,一套清水泵(MD×155-67×7)及电机2台(1套备用),电机功率315 k W/台,负责输送扬程3.06 MPa以上(3300 m高程)的充填场。

根据膏体输送泵房选址技术改进,选择1套清水泵(MD×155-67×9),电机功率450 k W/台,负责输送扬程3310 m的膏体原料。

1.2 尾矿沉降试验

1.2.1 浓度、细度测定

经测定,45 m浓密池底流尾矿浆的浓度为34.91%,尾矿样品的粒度见表4。

表4 尾矿样品各粒级筛析结果

1.2.2 沉降速度试验

用量筒进行自然沉降。将一定量的尾矿试样装入量筒至满刻度,用人工搅匀,抽出玻璃棒,用秒表计时,观察矿浆沉降情况,并记录清水层高度随时间的变化,根据记录作沉降曲线,计算沉降速度,结果见表5和图1。由表5可知,尾矿在30 min内的自然沉降的速度为0.24 cm/min。

1.2.3 尾矿沉降试验结论

因45 m浓密池的回水要供选厂生产使用,底流尾矿的浓度受选厂生产所需的回水量的影响,故尾矿浓度忽高忽低难以控制。所以建议在尾矿进入

泵前增加一个泵池,以保证泵能正常、稳定供料。

表5 沉降速度试验数据

图1 沉降速度曲线

2 尾砂滤水地表模拟实验及结果

滤水管采用PVC管,钻(8～10 mm)圆孔,外包双层土工布,一层棕皮绑扎而成。在池内铺设3根滤水管,1根竖向管,2根平铺管,充入浓度24.74%的尾砂0.5 m深,充入尾砂约14 m3;前1 h均满管排水(含砂率＜5%,在允许范围内),平铺管排水量0.15 m/h,竖向管排水量为0.26 m3/h,经21 h后,池内水面下降0.15 m;排水量约3.6 m3,干尾砂量约2.4 m3;池内积水量约8 m3。继续充入尾砂量(浓度41.95%)约4.2 m3(两次充入尾砂量约6.6 m3),池内尾砂总量为20.5 m3;当池内尾砂上升至1 m处停充。这时平铺管成线状排水,竖向管水位上升后,排水量恢复至0.26 m3/h;出现含泥细粒级浑水排出,2 h后,浑水变清,排水量减小。21 h后观测,池内积水深0.3 m;平铺滤水管现状排水,竖向管点滴状排水。此后,又把平铺管改为单层土工布,单层棕皮包扎,滤水情况与双层土工布排水量相同,竖向管则在第一次加入尾砂浆后其表面滤水层被细粒泥浆、尾砂堵塞,滤水效果变差。

(1)由于羊拉铜矿选厂的磨矿细度较细,要求对采空区充填的滤水管道采用土工布包裹严实。若采用棕包扎,必须包扎四层以上,同时要包扎严实,这样才能满足滤水需要。

(2)根据试验的情况来看,滤水管道采用竖向安装比水平方向安装的滤水效果要好,但在采空区进行竖向安装比较困难,所以,若采用水平方向安装,就必须采用在不同的高度进行分层安装滤水管道,才能满足滤水需要。

(3)滤水速度主要是由泵入的尾砂浓度和滤水材料的面积决定,尾砂浓度越大,进入的水量少,滤水的时间就短,反之滤水时间就长。过滤的面积越大,滤同样的水的时间要求就短,反之需要滤水的时间就长。具体需要安装多少,根据采场的具体情况再进行确定。