谦比希铜矿主矿体排泥系统优化改造与管理*

2018-05-23蒋先尧董大元郭伟涛范恒达

采矿技术 2018年2期

蒋先尧，董大元，郭伟涛，范恒达，姚松

(1.中色非洲矿业有限公司，赞比亚基特韦 22592; 2.东方地球物理公司, 河北啄洲市 072751)

0 引言

多年来，井下排泥一直是困扰泥沙较多的金属矿山生产的问题，尤其是随着矿山开采深度的增加，排水排泥是决定着矿山安全高效开采的一大因素[1-7]。

中色非洲矿业有限公司是有色行业最早走出海外并成功开发运营矿山的企业，主要从事铜矿开发。谦比希铜矿主矿体矿脉含水层多，井下涌水量大，根据近年来的水量监测数据得出其平均涌水量为53364 m3/d。目前，主矿体最深中段为878 m，采矿方法主要为进路充填采矿法和无底柱分段崩落法[8-9]。崩落法崩落区与矿体上盘主含水层贯通，由于矿体疏干进度较矿体回采下降速度慢，矿体降水漏斗曲线随着回采分段崩落区一起下降，导致地下水受采矿影响，污染特别严重。水质监测数据显示涌水平均含泥沙7‰左右，通过计算每天需要从井下清理出的泥沙达370 m3。对泥沙取样进行成分分析，含沙比例约占65%。如果泥沙不及时排除，对生产经营会造成很大影响。

(1) 大量泥沙沉淀堆积占用井下水仓容积，给井下安全生产带来安全隐患；

(2) 清泥作业强度大，效率低，管理困难，清理作业成本高；

(3) 大量泥沙通过井下水泵排出，对水泵磨损较大，备品、备件消耗量大;

(4) 赞比亚是个制造业欠发达的国家，设备、物资基本依赖进口，矿山每年在排水方面投入大量资金。

因此，为保证井下生产安全，提高矿山生产效率，降低成本，需解决井下排泥中的一系列问题。

1 井下排泥现状

矿山排泥系统由沉淀系统和排泥系统两部分组成，目前900 m有两套排泥方案。

(1) 竖流沉淀方案。采用现有的污水仓和清水仓沉淀系统，通过污水仓沉淀池沉淀，污水仓堆满泥沙后更换污水仓，通过人工造浆，利用潜污泵将污水仓泥浆泵送至948 m泥浆搅拌槽，使用油隔离泥浆泵输送至400 m排泥系统。但沉淀池损坏较严重，已经无法实现竖流沉淀效果。水仓容积有限，一周左右时间污水仓便失去沉淀功能，大量泥沙通过溢流槽流至清水仓，进入排水泵，导致排水泵磨损严重，严重影响排水系统正常运行。同时污水仓清理工作需要大量人力和时间，工作时间长，清理难度大，潜污泵损坏快，往往另外两个污水仓已满，第一个污水仓尚未完成清理。

(2) 平流式沉淀方案。900 m平流式沉淀池利用既有100 m废弃巷道，由进水口、沉淀区和出水口3个部分组成，进水口和出水口分别布置在沉淀池的两端，中间部分为沉淀区，沉淀的泥沙存储在池底。进水口设置挡板，使水流均匀分布在沉淀池全宽的横截面上。出水口采用溢流堰，保证沉淀后的澄清水均匀流出。当沉淀区泥量较多时,关闭进水阀门,利用铲运机进行清泥。沉淀效果较差，清理时间较长，且铲运机容易损坏，维修费用高，影响排泥。如图2所示。

图1 900中段排水排泥系统

图2 平流式沉淀方案

2 排泥系统改造思路

2.1 改造思路

针对主矿体涌水量大，含泥沙多，现有设施及排泥工艺无法满足主矿体排泥的关键问题，提出了如下改造思路。

(1) 通过优化沉淀池系统，提高污水仓沉淀效果，实现连续排泥；

(2) 针对排泥管路易堵塞的问题，设置防堵塞设施，保证排泥系统通畅，保障污水仓排泥；

(3) 疏通优化排泥管路，利用现有造浆池，并加装一台柱塞泵，提高排泥效率；

(4) 加强各环节控制和管理，建立标准作业规范。

2.2 连续排泥

现有污水仓损坏较严重，部分钢结构已损坏，水仓底部堵塞，只能当做平流式沉淀使用，不能满足沉淀效果。通过修复现有污水仓，加固沉淀池中的钢结构，优化沉淀流程，实现竖流式沉淀功能，水流由设在池中心的进水管分八条管路沿水池外部的隔水板外侧以45°角自上而下进入池内，使污水在池中均匀分布后沿隔水板内侧缓慢上升，泥沙等沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从隔水板内侧上升，沿设置在池上部的溢流堰流出，同时堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质；沉淀物通过池底部排泥管靠静水压将泥排出，通过调节排泥阀门开度，可实现污水仓连续排泥。

通过优化沉淀系统，提高污水仓沉淀效果，实现连续排泥。

2.3 污水仓防堵措施

为了保证排泥系统通畅，实践中主要采取了“两通一防”的措施。在沉淀池进水口孔至仓底排泥管道安装一条4寸冲洗管，定期用高压水疏通池底排泥管路；沉淀池底部安装鼠笼式过滤，避免掉落大块进入排泥管路，减少排泥管路堵塞风险；在沉淀池底部安装紧急排放水槽及管路，在堵塞情况下可快速排出堵塞泥沙，保证污水仓安全运行。

通过采取以上3种防堵塞措施，排泥系统的堵塞次数大大减少，基本保证了排泥系统通畅，保障了污水仓排泥。