某铅锌矿充填系统设计及优化

胡建钊

(金诚信矿业管理股份有限公司， 北京 100089)

某铅锌矿充填系统设计及优化

胡建钊

(金诚信矿业管理股份有限公司， 北京 100089)

某铅锌矿采用平硐—溜井开拓，浅孔留矿采矿法回采，在1065 m标高以上形成了大量的采空区，为降低矿山开采对周边环境的影响，提高井下作业的安全性，现采用分段空场嗣后充填法进行回采。根据铅锌矿生产现状，对矿山充填系统进行设计优化，提出了3个充填系统方案。详述了3个充填系统方案工艺流程、工程及设备配置，并对3个方案进行了技术经济方案论证和比较，得出方案一:全尾砂自流充填方案为最优充填系统。

充填系统；全尾砂；充填工艺；方案优选

1 矿体赋存条件

某铅锌矿的矿床类型为银铅锌硫化物型，共圈出8个银铅锌矿体，其中③号工业矿体规模最大，占全区银金属量总储量的94%，银铅锌工业矿体赋存在中寒武统田蓬组第二段第二亚段中部的碎裂状白云石大理岩中，南北走向长1510 m，水平宽度10～164 m，倾斜延伸长41～359 m，平均延伸179 m。矿体最小厚度0.97 m，最大厚度19.72 m，平均厚度3.47 m。赋存标高819～1333 m。

矿区内水系不发育，无地表水体，仅为季节性溪沟，无流水，矿床的充水主要是大气降雨及岩层裂隙水，地形有利于地下水的自然排泄。矿区水文地质类型为以裂隙充水为主的简单类型。

银铅锌矿体顶底板围岩均为片岩、大理岩，属软弱—半坚硬岩组，片岩力学强度较低，为软弱岩层，遇水易软化，稳定性较差。大理岩力学强度稍高，半坚硬，稳定性较好。矿区工程地质条件为以软弱—半坚硬岩组为主的中等类型。

2 开采现状

某银铅锌矿为地下开采，采用平硐—溜井开拓，浅孔留矿采矿法回采。由于区内民采历史悠久，且均属无序开采，在1250 m标高以上形成了大量的采空区，对本矿山井下的安全生产存在较大的安全隐患。矿山现有1095，1065，1035，1000 m四个中段，其中1000 m中段平硐为主运输平硐。目前1095 m中段已基本采空，1065 m中段已大部分采出，现主要出矿中段为1035 m中段。目前1135～1065 m标高范围内已形成大量的采空区，不仅造成上部老采空区地表塌陷影响周边环境，而且对当前乃至今后的井下安全生产存在一定的威胁。本矿矿石中伴生有较高的银金属，具有较高的经济价值，而采用浅孔留矿法需按要求预留一定规格的矿柱，而该矿的矿岩稳固性较差，矿柱多难以按计划回收，极易造成矿柱资源的损失，浪费了宝贵的地质资源。

为降低矿山开采对周边环境的影响，提高井下作业的安全性，以最大限度地回收宝贵的地质资源，本文根据矿山目前开采与即将投入采矿生产范围内形成采空区的实际情况，利用其选厂尾矿充填井下采空区，原单一空场法改为空场法回采嗣后充填，以改善井下安全生产环境，且从根本上缓解因已有尾矿库已经闭库而不得以采用尾矿压滤干堆排放的压力，并提高井下作业安全，解决尾矿的排放及保护矿区生态环境。

3 充填系统优化方案设计

本文根据1000 m中段及1035 m中段采矿现状，及时处理1065 m中段、1095 m中段老采空区以及尽可能地提高资源回收率，及缓解尾矿排放压力，利用选厂尾矿进行井下采空区充填的方案设计及优化。

根据矿山现状及充填系统布置，设计3个充填方案:全尾砂自流充填方案；全尾砂泵送方案；汽车运输尾砂方案。本文对以上3个方案进行经济技术比较，从中推荐最优充填系统方案。

3.1 全尾砂自流充填方案

该方案充填站设于南当厂铅锌矿老矿部1390m标高处，选厂产出尾砂采用加压泵送至充填站深锥膏体浓密机内，脱水浓缩后通过充填钻孔自流输送至1095 m中段，经1095 m中段输送至各充填工作面。

(1)工艺流程:选厂尾砂→充填站深锥膏体浓密机→搅拌机→充填中段→充填作业面。

(2)工程及设备配置:选用NGT-9型深锥膏体浓密机，浓密池内径9 m，浓密池深度10.6 m，干料处理量25 t/h；螺旋输送机输送能力为5～15 m3/h；连续搅拌机型号为JS3200，搅拌能力为60 m3/h；活化搅拌机型号为GJ503/80，搅拌能力为60 m3/h。隔膜泵型号为DGMB80/7.5，充填管路长度为2320 m，充填钻孔深260 m，充填巷道长500 m。

3.2 全尾砂泵送方案

该方案充填站设于南当厂铅锌矿选矿厂压滤车间旁900 m标高处，选厂产出尾砂采用渣浆泵输送至充填站深锥膏体浓密机内，脱水浓缩后通过充填泵输送至1000 m中段，经1000 m中段输送至各充填工作面。

(1)工艺流程:选厂尾砂→充填站深锥膏体浓密机→搅拌机→充填中段→充填作业面。

(2)工程及设备配置:选用NGT-9型深锥膏体浓密机，浓密池内径9 m，浓密池深度10.6 m，干料处理量25 t/h；螺旋输送机输送能力为5～15 m3/h；连续搅拌机型号为JS3200，搅拌能力为60 m3/h；活化搅拌机型号为GJ503/80，搅拌能力为60 m3/h。充填工业泵型号为HSP2180HS，地表管路长度为2030 m，井下管路长为2860 m。

3.3 汽车运输尾砂方案

设计充填搅拌站位于五口硐岔路口1050 m标高处，1000 m中段作为主充填中段，选厂产出的尾砂经板框压滤机压滤脱水后，通过汽车运输至充填站尾砂堆场，由装载机给入下料斗仓，通过电磁振动给料机、大倾角皮带机输送至搅拌机，搅拌均匀后采用充填泵通过管道经1000 m中段运输道扬送至1095 m中段、1065 m中段及1035 m中段，通过采场充填小井充入采空区。

(1)工艺流程:选厂尾砂→充填站深锥膏体浓密机→搅拌机→充填中段→充填作业面。

(2)工程及设备配置:螺旋输送机输送能力为5～15 m3/h；连续搅拌机型号为JS3200，搅拌能力为60 m3/h；活化搅拌机型号为GJ503/80，搅拌能力为60 m3/h。电磁振动给料机型号为GJ503/80，输送能力为150 t/h，充填工业泵型号为HBMG80，地表管路长度为530 m，井下管路长为2860 m。

3.4 充填系统方案比较及选择

对3个充填系统方案从技术及经济方面进行分析对比，充填系统方案综合比较结果见表1。

表1 充填方案综合比较

根据以上对比，方案3虽其投资费用最低，但其充填成本远高于方案1及方案2，且存在二次制浆，影响充填效果及充填质量的不足，因此优先予以排除。方案1投资略低于方案2，而充填成本略高于方案2，但尾矿采用水力扬送，工艺成熟可靠；而方案2中充填料浆输送距离较远，且扬程较高，充填设备长期处于高压状态下工作，对充填设备的正常使用存在一定的隐患；经了解，目前国内尚无类似工况条件，无法确定其设备的可靠性，而方案1中尾砂输送工艺成熟可靠，投资较低，运营成本相差不大，因此本次设计本着技术可行、经济合理的原则推荐方案1为最终方案。

4 结 论

矿山充填系统的选择和布置是否合理，对矿山充填运营成本影响较大。本文通过对矿山充填系统设计优化，充分利用现有老矿部的场地，针对3个充填方案着重从基建投资、运营成本和技术优缺点方面进行比较，选用了技术成熟、基建投资较低、运营成本最低的方案1，即全尾砂自流充填方案，对类似矿山充填系统的设计提供了一定的借鉴。

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2016-02-21)

胡建钊(1978-)，男，河北石家庄人，工程师，硕士，主要从事有色、黑色矿山的采矿设计和咨询工作，Email: hjz115@sohu.com。