尾砂胶结充填技术在西朝钼矿的应用

邓代强，李夕兵，姚中亮，康瑞海，彭　亮，王　旭

(1. 长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012；2. 国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙 410012；3. 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083)

尾砂胶结充填技术在西朝钼矿的应用

邓代强1,2,3，李夕兵3，姚中亮1,2，康瑞海1,2，彭亮1,2，王旭1,2

(1. 长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012；2. 国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙 410012；3. 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083)

摘要：随着西朝钼矿日常生产的不断进行，部分开采空区也在日益扩大，并且局部已经连接成片，为解决由此而带来的地压及采场顶板冒落逐步显现的问题，采用针对矿山特点进行相关试验与优化设计的方法，并进行了工业试验研究，结果表明目前该矿充填能力为70～90m3/h，由于具备完善的自动控制系统，同时工艺技术经优化后，通过调节与控制，尾砂浆放砂与料浆制备浓度和流量保持稳定，制备出的充填浆体物理性能指标良好，满足了日常生产要求。

关键词：料浆指标；钼矿；工艺优化；放砂流量

西朝钼矿位于福建古田县凤埔乡北溪村西朝自然村，隶属凤埔乡管辖，矿区面积约1km2，钼矿石资源量为37.88万t，矿床远景储量好，是福建省内近些年来发现的矿石品位高、规模较大的钼矿床[1-3]，目前西朝钼矿为国家级绿色矿山试点单位。西朝钼矿设计生产能力为矿石量90万t/a，并有进一步扩大的趋势，为充分回收有限的矿石资源，保护矿区地表，减小尾矿库压力[4]，设计采用充填采矿法。由于矿体倾角在10～35°之间，总体倾角在12°左右，厚度变化较大，主要矿体(Ⅰ号矿体)一般厚度5.05～17.63m，平均厚度12.02m，其中单工程单层见矿最大厚度35.26m，采矿方法选择比较复杂。另外地表不允许陷落，因此不能选择崩落法。设计利用储量钼金属平均品位0.184%，开采品位较高。经过对空场法、充填法的方案比较，结合当地采矿方法的使用技术情况，设计选择的主要采矿方法为分段凿岩的阶段矿房法和房柱法。对厚度≥8m的矿体，采用阶段矿房法，占70%；对厚度大于4m而又小于8m的矿体，采用房柱法，占30%，其余小部分薄矿体采用全面法开采。由于充填法开采对于西朝钼矿来说是个新生事物，其中存在许多技术问题需要进一步了解和掌握，这就需要矿山研究相关的充填工艺技术，以使充填系统正常运转起来，因此需开展尾砂结构流体胶结充填技术研究。

1充填系统工艺技术概况

西朝钼矿选厂的一期两台球磨和二期一台球磨每天处理矿石量的总和约为3000t，产生尾砂为2985t，尾砂浓度约22%～25%，尾矿浆流量约10847m3/d，合451m3/h。生产中尾砂经泵输送至尾矿库，经尾矿库澄清后，将澄清水泵送至选厂循环使用。充填站设置两个立式砂仓，砂仓尺寸约为Ф8.8m×18m，底部为Ф8.8m的半球形，单个砂仓容积约1000m3，两个砂仓交替使用，以充分发挥系统生产能力。由于充填站距空压机总站较远，所以在充填站设置独立的空压机站，为砂仓中全尾砂浆造浆提供压气。结合现场情况，并经过方案讨论，压气造浆系统气源确定为两支，其一来自于空压机站设置的一台螺杆式空压机，供气量20m3/min，排气压力0.8MPa；另一支接自于900硐口的生产用风，以提供压气造浆所必需的压气。

2充填系统建设

经分析研究，生产过程中井下占生产规模的70%的矿房需要充填，井下每天的充填量为800m3。为保障井下开采需求，设计在原尾矿库东南侧800m、标高+980m处建设充填系统，充填钻孔从地表充填站980m标高至900m中段，通过4个充填钻孔向井下自流输送充填料浆进行采空区的充填。

西朝钼矿于2010年下半年开始充填站主体工程施工，充填钻孔于2011年6月底至10月初完成施工及安装，充填系统整体于至2011年10月下旬基本建成，随后完成了井下采场的封闭工程与输送管线的安装与试压。

3充填系统生产应用

投入生产以后，处理了发现的一些问题后充填系统能够良好运行，在逐步积累经验的过程中操作人员对整体工艺有了更深刻的认识，从而使充填系统的平稳运行有了技术保障。对某时段的充填料浆浓度、充填料浆容重、空压机风压运行参数统计，数据处理后得到运行参数直观曲线(图1、图2)。压气造浆过程中空压机风压稳定，尾砂浆体经高压气体的气动搅拌液化后在砂仓内均匀沸腾，呈现出翻滚的粥状性态，充填料浆浓度为68%及以上时，浆体流畅稳定。

图1　充填料浆浓度和容重

图2　空压机风压运行参数

正常充填过程中，风压通常维持在0.5～0.7MPa，放砂浓度处于63%～66%之间，添加水泥搅拌均匀后，充填料浆浓度约为67%～71%左右，但当接近或达到71%浓度时，充填料浆呈现出粘稠状态，此时钻孔下料斗处料浆流动缓滞，浆面有缓缓上升的趋势，由此可以看出71%基本为充填料浆自流输送的极限浓度，充填时不允许超过此浓度。当充填较近的采场时，由于倍线较小，充填料浆瞬时流量有时可达100m3/h，这时极限浓度约为68%～69%，超过此浓度时极易发生堵管事故。放砂浓度与流量的稳定为料浆制备创造了有利的条件，制备出的充填浆体始终能保持较好的物理性能指标，其中灰砂比为1∶4的充填体3～7天强度接近1.0MPa，28天以上充填体的长期强度大多超过了3.0MPa，可以满足矿石开采的技术要求。

4充填系统过程控制与质量检测

西朝钼矿的充填系统使用了先进的自动化调控程序，可以根据需求生成相关报表，如果企业建立了企业内部局域网，还以对系统进行升级，通过以太网相连接，管理者就可以在办公室通过电脑监控充填站生产的全部实时情况及数据，真正达到数字化矿山的要求。

为了检测任何时期的充填质量，于充填站设置了实验室，并配备较为完善的测试与养护设备，以对料浆制备及充填体强度性能进行检测。生产过程中，对取样制作的充填体试块测试其不同龄期的力学参数，通过对比设计参数，及时在1∶4～1∶12之间调整配比与浓度等技术指标。

5结论

通过尾砂胶结充填技术的研究与开发，西朝钼矿的矿石回收率得到了明显的提高，同时，采场地

压也得到了有效控制，实现充填后的尾砂利用率约为40%左右，尾矿库的服务年限大大延长，因此，总体来说采用充填法开采后给矿山带来了较为显著的经济与社会效益。在生产应用中，自充填系统投入生产使用后，系统工艺流程可靠，自动控制先进，一次连续最大充填量≥800m3，在达到设计要求的同时也为矿山开采提供了有力的技术保障，并在华东地区的充填开采方面起到良好的示范作用。

参考文献

[1]贺冰清，李香菊，梁光明.我国新兴民营矿业发展趋势分析-以天宝矿业为例[J].中国国土资源经济，2007(7):15-18.

[2]石礼炎.福建古田西朝钼矿床成矿构造特征及找矿方向[J].福建地质，2009(3):167-174.

[3]雷广文.闽东地区钼矿床控矿因素与成矿模式探讨[J].福建地质，2010(3):194-200.

[4]章立才，李雪平.尾矿库安全在线全数字自动安全监测监控系统在西朝钼矿的应用[C]//中国有色金属学会采矿学术委员会.2010中国矿山安全管理与技术装备大会论文集.大连:中国有色金属学会采矿学术委员会，2010:83-85.

The application of tailings cemented filling technology in Xichao molybdenum mine

DENG Dai-qiang1,2,3,LI Xi-bing3,YAO Zhong-liang1,2,KANG Rui-hai1,2,PENG Liang1,2,WANG Xu1,2

(1.Changsha Institute of Mining Research CO.,Ltd., Changsha 410012, China;2.National Engineering Research Center for Metal Mining, Changsha 410012, China;3.School of Resourse and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract:With the mining process of Xichao molybdenum mine，the related gobs were growing，and some gobs were connected to each other.In order to solve the problem of impact ground stress and roof ground dropping induced by mining，some tests were accomplished and the method to optimize designing was studied.The results showed that：The filling ability in this mine is 70～90m3/h.Because of the impeccable self-control system and the optimized method，the density and flow can keep stable.Besides，the physical parameters can satisfy the requirement of production.

Key words：slurry indicator；molybdenum mine；process optimization；slurry flow

收稿日期：2015-05-09

基金项目：中南大学博士后基金项目资助(编号：126643)

作者简介：邓代强(1974-)，男，新疆石河子人，汉族，博士，高级工程师，主要从事充填系统设计与充填工艺研究工作。E-mail：dengdaiqiang@126.com。

中图分类号：TD853.34+3

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)03-0081-02