灰仓双用技术在充填工艺优化中的应用

孙铭骏，赵书尧，刘广成，赵纯龙，赵联信

(山东黄金矿业有限公司三山岛金矿，　山东 莱州市　261442)



灰仓双用技术在充填工艺优化中的应用

孙铭骏，赵书尧，刘广成，赵纯龙，赵联信

(山东黄金矿业有限公司三山岛金矿，山东 莱州市261442)

摘要：随着地表深部资源开发，受地表不允许陷落，开采条件复杂等因素制约，同时为了更好的对地压、围岩以及地表移动的控制，充填采矿法得到了广泛应用。而作为生产环节中最重要的工序，生产能力与充填量平衡问题是制约矿山发展的关键问题。三山岛金矿在生产能力提升、现有充填量不匹配的现状下，同时充填站空间布局受限的条件下，成功对现有灰仓进行优化改造，实现对深井充填生产的需要，解决了采充不平衡的技术性难题。

关键词：三山岛金矿；采充平衡；充填工艺优化；灰仓双用

1矿山背景

山东黄金集团三山岛金矿位于山东省莱州市工业园区，生产能力达到8000 t/d，是国内黄金矿山企业中机械化程度最高的地下开采矿山，是最早发现的破碎带蚀变岩型特大型金矿床。由于作业范围涉及海底开采，以及居民区地表不允许陷落等因素，故采用矿房交替上升式机械化盘区上向充填法以及机械化上升式上向水平分层充填法进行回采[1]。充填采用全尾砂充填及胶结充填2种方式。随着开采深度的增大和生产能力的提升，需要的胶结充填量也大幅增加，原有充填站的胶结充填量已不能满足井下充填要求，影响了井下充填生产的正常运行，不能保证井下采充平衡，如何解决胶结充填量的问题迫在眉睫[2-4]。

2灰仓双用技术方案与设备改造

2.1 灰仓双用技术方案

三山岛新立矿区8000 t充填站配备4套充填搅拌系统，在工艺优化前3#、4#系统含砂仓、搅拌桶、灰仓，既能进行全尾充填，也能做胶结充填，1#、2#系统含砂仓、搅拌桶，没有建灰仓，只能进行全尾充填，不能做胶结充填用[5]。本文提出的灰仓双用技术是在现有3#充填系统的水泥仓下灰锥斗仓壁上增加一侧下灰口，采用2台螺旋输送机将水泥接力输送到1#和3#充填系统的搅拌桶，实现了一个灰仓同时为两个搅拌槽输送水泥。下灰改造系统涉及螺旋输送机、闸板阀、脉冲式布袋除尘器、冲板流量计等主要设备；同时为了保证下灰过程的顺畅，需要在水泥仓仓壁上安装振打设备；另外，为了保证新增胶结充填系统下灰量能够满足胶结充填要求，螺旋输送机最大下灰量需不小于30 t/h。改造系统流程见图1中虚线框内部分。

图1　灰仓双用技术方案

2.2灰仓双用技术设备改造

(1) 螺旋输送机。考虑到现场空间布置以及实际改造需要，采用单管螺旋输送机，水泥通过3#充填系统水泥仓新增加的侧下灰口，经过新布置的螺旋输送机输送至流量计，再经冲板流量计计量下灰量，最后输送到1#搅拌桶。确定给料机最大转速为63 r/min，此时下灰量达到33.6 t/h，完全满足充填站要求的最大下灰量30 t/h。

(2) 脉冲式布袋除尘器。由于1#搅拌桶与3#搅拌桶所用脉冲式布袋除尘器距离较远，原有除尘器除尘效果已不满足除尘要求，因此需要在1#搅拌桶新增加一台脉冲式布袋除尘器。确定改造下灰系统中的新增脉冲式布袋除尘器选用DMC(A)-32型脉冲式布袋除尘器，功率为1.5 kW。

(3) 冲板流量计。根据新增螺旋输送机的布置情况，需要在出料口下方布置流量计，对下灰量进行监控，再将水泥输送到1#搅拌桶中，新增下灰系统中采用冲板流量计。

(4) 振打器。考虑到水泥仓下灰口经常出现下灰不畅的现象，方案确定采用CZ800仓壁振打器，保证下灰的顺利进行。

(5) 自动化控制。三山岛新立矿区8000 t充填站已有一套自动化控制系统。此次下灰改造系统属于现有自动化控制系统的扩展部分，需增加相应的控制柜、PLC模块、柜内器件等，实现下灰改造系统与原有系统的无缝对接。具体改造内容包括：上位机画面的组态与调试、PLC程序的编写、控制系统的调试等。控制系统须实现下灰流量的在线检测、下灰量的自动控制、增加设备的启停控制及状态监测及下灰及除尘系统的连锁控制等。

3技术指标与经济效益

3.1技术指标

通过系统改造使得1#充填系统能实现胶结充填功能，单体调试期间，冲板流量计经过了4次标定，精确度达±1%，满足现场工作要求；2台螺旋给料机接力给料，接近工频时，瞬时流量可达到40 t/h，满足现有充填最大配比时的要求，且下灰流量与频率线性度较好，可精确控制。满足充填生产需求，最终实现安全、高效自动化充填控制模式，减轻工人劳动强度。通过对灰仓的技术性改造，使其在原有条件下优化升级，既满足了生产需要又对成本进行了节约。表1为改造前后的技术参数对比：

表1　改造前后的技术参数对比

3.2经济效益

按照每天增加胶结充填量400 m3，每天提高采矿量140 t，年新增矿石产量50000 t计算，按每吨黄金含金量2 g，每克黄金平均价格245元计算，年新增产值2450万元，按吨矿成本200元计算，年新增利润1450万元；同时减少建一座灰仓的投资成本100万元，灰仓双用技术在三山岛金矿的应用取得了较好的经济效益。

4结语

三山岛金矿通过对灰仓的双用技术改造，解决了采充不平衡的技术难题，同时实现对成本的节约、效率的增长，取得了明显的经济效益，具有很好的应用效果，并且为实现绿色矿山的目标上迈出扎实有力的一步。同时为类似条件矿山充填问题起到了示范作用。

参考文献：

[1]瞿群迪，姚强岭，李学华，等.充填开采控制地表沉陷的关键因素分析[J].采矿与安全工程学报.2010,27(04)：458-462.

[2]王运永，邓代强，高艳华.西南某矿充填系统运行调试研究[J].矿业研究与开发. 2015，35(5):8-10.

[3]郭明明.太平山铁矿全尾砂充填系统的设计研究[J].矿业研究与开发,2015,35(02):9-12.

[4]李兴尚，吴法春，许家林.上向水平分层充填采矿法的优化研究[J].金属矿山.2006，358(04)：1-3.

[5]王喜兵，庞计来，李红桥.新型全尾砂胶结充填采矿工艺技术研究与应用[J].采矿技术.2010，10(03)：1-5.

[6]柳小胜.短流程无砂仓分级尾砂胶结充填工艺[J].矿业研究与开发.2015，35(5):16-18.(收稿日期：2015-07-21)

作者简介：孙铭骏(1986-)，男，山东莱州人，助理工程师，从事井下充填管理工作，Email：735997042@qq.com。