尾砂充填技术在大红山铜矿的运用与研究

赵丽琼，张应平

（玉溪矿业有限公司，云南 玉溪 653100）

尾砂充填技术在大红山铜矿的运用与研究

赵丽琼，张应平

（玉溪矿业有限公司，云南 玉溪 653100）

简述了大红山铜矿基本概况和尾砂充填技术的基本工艺流程，采用立式砂仓自然沉淀分级制备工艺，将沉砂制备成平均浓度65%～70%的矿浆，用管道自流输送到采空区充填。通过充填减少尾矿排放量，提高矿柱的安全回采，降低贫化率，延长矿山服务年限。

尾砂充填技术；采空区；运用与研究；大红山铜矿

尾砂充填采矿技术是现代矿山开采经济环保的一种新技术，与其它采矿方法相比，具有工艺简单、成本低、回采率高、作业安全、保护环境等优点。并且能回采复杂地质条件下的难采矿体和深部矿体，因此充填采矿技术也越来越受重视，充填技术工艺也在不断创新和发展。同时也是把尾矿视为一种远景资源储存于井下，待将来技术经济成熟再对其进行资源二次开发利用。

1 大红山铜矿简介

大红山铜矿位于云南省玉溪市戛洒镇境内，地理坐标为东经 101°35′30″～101°38′50″，北纬 24° 05′30″～24°08′00″，矿区范围海拔高度 600～1350m。大红山铜矿一期工程于1997年7月1日正式建成投产，工程设计采选能力2400t／d，采用胶带斜井、辅助斜井开拓，中段有轨运输。采矿方法为电耙出矿的有底部结构分段空场法 （占 70%），YGZ－90型凿岩机钻凿落矿炮孔；电耙出矿的房柱法 （占30%），用浅眼凿岩机凿岩落矿；嗣后用废石和自然分级尾砂充填采空区。

二期工程在一期基础上新增采矿能力2400t／d。采用胶带斜井、箕斗斜井、辅助斜坡道开拓，中段有轨运输，采矿方法以分段空场法为主、其次为房柱法，采用进口先进的全液压台车凿岩、4m3电动铲运机出矿为主的机械化无轨开采工艺，采后均采用废石及尾砂充填采空区。

大红山铜矿西部矿段采矿工程也采用空场出矿嗣后废石及分级尾砂充填的采矿法。

2 大红山铜矿充填系统和工艺

2.1 充填材料

大红山铜矿矿床属缓倾斜多层矿体，埋深较大，矿岩稳固，地温高，采用空场类采矿法。为及时处理采空区，有效控制地压，确保井下生产工作及人员安全，防止空区大面积垮落产生灾害性破坏事故，减少矿石损失及顶板冒落造成的贫化，减少地表尾矿库库容和废石堆场，根据空场采矿法采空区嗣后一次充填处理的特点，结合大红山铜矿的具体情况，选取来源丰富、可靠、经济、能满足充填要求、运送方便的选矿尾砂及坑内采掘废石作为充填料。

2.2 充填设施

2.2.1 本区充填站

大红山铜矿一、二期工程建设有充填站 （简称：第一充填站），充填站设施包括：两组 （4个）直径为 φ9m的立式砂仓 （有效容积1000m3／个），1组 （2个）φ7m立式砂仓 （有效容积560m3／个），2台处理溢流的 φ15m浓密机和1台φ30m浓密机及回水泵站、充填高位水池、浓密机底流泵站等。

2.2.2 第二充填站

第二充填站布置在二选厂后山坡 810～842m标高间，立式砂仓置于842m平台，Φ30m浓缩机置于830m平台，回水泵站置于810m平台，φ30m浓密机底流加压泵站置于 807m平台，充填站高位水池置于930m标高，827m平台设置用于本区东部充填的充填加压泵站。

2.2.3 胶结搅拌站

胶结搅拌站设置在923m平台，设置3套水泥添加和搅拌装置。搅拌站为钢筋混凝土框剪结构，水泥仓和搅拌设施在同一建筑物内设置，水泥仓3个，容积300m3／个，配套设置3套双管螺旋给料机，3台 φ2.6m×2.4m高浓度强力搅拌槽。

2.3 充填料制备工艺

一选厂843m平台水隔离泵站共设 3台水隔离泵，选厂浓度池底流经渣浆泵打入水隔泵喂料浆池，由水隔泵加压 （重量浓度45%～50%），送往充填制备站933m平台立式砂仓，尾矿经立式砂仓分级及沉淀储存再造浆 （重量浓度60%～70%），通过管道自流输送到采空区充填，立式砂溢流水进入浓密池沉淀细粒，溢流水再送回水处理系统。细泥由一期充填站渣浆泵加压进入由水隔离泵站引出的尾矿库输送管排入尾矿库。

二选厂尾矿浓密机底流由渣浆泵扬送到675m平台水隔泵站喂料浆池，再由水隔泵加压扬送到842m平台立式砂仓。立式砂仓沉砂 （Cw＝80% ～85%）通过在底部松动和兑水造浆形成浓度68%～72%、平均70%的矿浆，用管道经充填回风斜坡道及下部中央进风充填斜井送往各采区井下采空区充填；立式砂仓溢流 （Cw＝20%～25%）进入830m平台 Φ30m浓密机浓缩脱水，底流 （Cw＝30%～35%）由设于807m平台的加压泵站加压扬送至 865m尾矿结合池，之后自流到龙都尾矿库。

西矿段按机械化点柱式上向水平分层充填法的工艺要求，尾砂充填分为分级尾砂充填和胶结尾砂铺面两个环节。分级尾砂充填直接采用立式砂仓制备工艺，胶结尾砂充填需增加水泥等胶结材料添加和搅拌系统，立式砂仓放砂放出浓度68%～70%的尾砂浆，自流进入搅拌槽，由螺旋给料机按1∶4 ～1∶5的灰砂比例添加 Ps42.5水泥，每个系列充填制备能力 80～100 m3／h。经搅拌均匀后，再经管道自流进入分层回采工作面充填。要求胶结尾砂强度3d达1～1.5MPa，7d＞2MPa。

3 实际运用

3.1 充填准备

采矿场出矿完成后交付充填，进行采空区密闭构筑物 （密闭墙封口）的施工及滤水设施的安装，在充填盘区各回采分段进行装矿进路砌筑滤水墙，沿分段穿脉和盘区矿柱内的穿脉巷道，向采空区钻凿中深孔做溢流透水钻孔。盘区充填以矿块为单元进行，对于全面法，由于矿体厚度相对较薄，每一矿块空间尺寸较小，因此在每一矿块开采后进行一次充填；对于房柱法和分段空场法，由于矿体厚度相对较大，采 2～3个矿块后，充填2个矿块，按采3充2考虑，每两个条带回采完毕，即进行充填准备工作。

3.2 输送管道铺设

井下尾砂采用 DN150管道输送，一、二期的充填管道均由二期的充填进风斜井进入到井下各水平，在斜井中共铺设 3管道 （2条工作，1条备用），在回风顶沿铺设一条管道，设计输送重量浓度65%～70%，输送能力130～200m3／h，输送流速控制在2～3m／s，再根据具体的充填采区铺设相应的管道到充填采空区。

西矿段井下充填输送管径选择DN150，在充填回风斜坡道、500m充填回风斜坡道至充填进风斜井间的联道、充填进风斜井内铺设 DN150耐磨陶瓷钢管三根，两根工作一根备用，各中段充填回风平巷及充填回风平巷至充填进风斜井联道内铺设DN150无缝钢管一根，中段充填回风平巷至各充填盘区铺设 DN100无缝钢管一根。

3.3 立式砂仓装载及溢流脱水

由于尾砂粒度细，立式砂仓沉降面积小、浆量大的特点，在砂仓数量有限的条件下，采取立式砂仓，分两组，每组两个。采取间隔进料、交替溢流，延长砂仓装载时间，以控制溢流粒度。φ9m的立式砂仓装载时间19～23.8h，制备充填时间为8～10h；φ7m的立式砂仓装载时间13～15.5h，制备充填时间为5～6h。

砂仓溢流水在上半部仓身溢流圈以下，沿竖向布置3层溢流排水孔 （间隔2.0m），和仓顶溢流圈将两个砂仓沟通排出。通过间隔进料，流出颗粒沉降时间，控制溢流浓度 Cw≤20%，确保浓密池的处理效果。立式砂仓入料口设置滴落散流器，减小对砂仓内浆面的冲击，改善尾砂沉降环境。

3.4 充填作业

根据充填采矿法的要求，分层采空区先用井下采掘废石和自然沉淀分级尾砂充填，之后再用胶结尾砂浆铺面，每一次分层开采高度 3.3m，废石和自然沉淀分级尾砂充填2.7～2.8m，胶结尾砂浆铺面0.5～0.6m。胶结充填比例18.15%，分级尾砂和废石充填比例占 81.85%。尾砂充填前、结束后用清水清洗管道5～10min，并有专人负责对充填管道的巡视和采场充填管理，如有充填跑漏现象要及时进行处理或停充，当溢流放水孔出沙时，应及时堵孔。

4 结论

（1）大红山铜矿采用尾砂和废石充填工艺，有效地充填采空区，充分回采矿石资源，矿石回采率可达90%以上，矿产资源可得到有效利用，创造了较大的经济效益、环境效益和社会效益，同时可延长矿山生产服务年限。

（2）采用空场出矿嗣后尾砂及废石充填采矿法，可有效防治矿山采空区崩落，防止上覆盖层塌陷，地表、村庄和农田被毁。

（3）有效地保护地表生态环境。每年按 450 万t／a总规模考虑，尾矿产出量371.56万t／a，按采空区充填率80%，尾砂充填率61.34%计算，每年充填尾矿227.92万 t，节约尾矿库的建设和管理维护费用，减少尾砂库占地面积，减少地表尾砂扬尘污染空气、尾矿坝下游水质污染，采用尾砂充填井下采空区，不仅尾砂得到充分利用，而且有效保护了地表生态环境。

［1］张新立.全尾砂胶结充填技术在李楼铁矿的应用 ［J］.有色金属 （矿山部分），2012，64（2）.

Application of Tailings Filling Technology in Dahongshan Copper Mine

ZHAO Li-qiong，ZHANG Ying-ping
（Yuxi Mining Limited Company，Yuxi Yunnan 653100 China）

This paper gives a brief introduction about Dahongshan Mine and the process of the tailings filling technology.The sediment is made up as the mineral pulp with an average concentration of 65% －70%by using the vertical sand bin in which the natural sedimentation and graded preparation take place.The pulp is conveyed to fill the gob through pipelines and by gravity flow.It could reduce the discharge of the tailings，and enhance the safe extraction of the ore pillar.The dilution rate is less，and the service of the mine is prolonged.

tailings filling technology；worked－out section；application and research；Dahongshan Mine

X75

A

1673－9655（2013）03－0058－03

2013－01－21