尾砂胶结充填工艺在鸡笼山金铜矿二期工程的应用

2019-05-27朱先艳

世界有色金属 2019年5期

朱先艳

（大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿，湖北黄石435122）

鸡笼山金铜矿一期工程采矿方法有留矿法、干式充填采矿法二种。一期工程当时为了早日投产，缓解生产压力，在充填系统不具备的条件下，在-90m中段新建两个留矿法的采场，留下了安全隐患，因在采场正上方地表有一条常年不竭流水人工河，采场回采结束后，没及时充填,顶板塌到-32m水平，防止继续塌方，在地表打两个充填钻孔通到这两个采场，建了个临时分级站充填。留矿法初期压矿多，生产能力受限，采场回采不安全，考虑地表还有大量的农田、村舍需要保护，同时-130m中段、-170m中段掘进的废石提升到地表排放，增加提升费用，决定消化井下废石,采用上向式水平分层干式充填采矿法。鸡笼山金矿是一座大型金矿，中型铜矿，是有开发潜力的多金属矿山。二期工程进行扩大再生产规模，由北京有色冶金设计研究总院进行了初步设计，南北缘采选能力规模为1200 t/d。因采用干式充填，采场生产能力较低，采充严重失调。故采用上向式水平分层充填采矿法、机械化盘区充填采矿法[1]。尾砂胶结充填系统1992年7月开工建设，1998年投入使用，利用分级尾砂充填，扭转采充失调局面。

1 二期工程尾砂胶结充填系统及工艺流程

（1）尾砂胶结充填系统：在地表副井工业场地建立尾砂充填站，设有二座直径φ8m砂仓可容1000m3，二座100 t水泥仓，三个直径φ130m m垂直充填钻孔直达-130 m中段，用钢塑管从-130 m中段经-170 m中段12#人行天井，-210 m中段14#人行天井，到-210 m中段。

（2）充填工艺流程：选矿的尾砂经分级站，尾砂+30μm分级后由砂泵经管道输送充填站砂仓，高压气和高压水对砂仓内沉积的尾砂进行造浆，造活的砂浆进入搅拌槽。按照设定的灰砂比和料浆浓度，水泥仓经螺旋机自动加入搅拌槽内输入水泥，生产水同时进入搅拌槽。搅拌槽将输入进来的尾砂浆、水泥、水搅拌均匀后流入垂直充填钻孔，再经水平的钢塑管输送到指定采场充填。见图1。

图1 尾砂胶结充填工艺流程

（3）充填材料。胶结材料是湖北省阳新县富池镇水泥厂生产425号散装水泥。充填骨料：分级+30μm尾砂，尾砂利用率为70%，其余不足部分需河沙、掘进废石补充。

（4）充填参数：充填能力60～75 m3/h；浓度68～72%，充填倍线不大于6，有自行设备正常运行时，表面强度达到2MPa以上，其余达1～2MPa以内[2]。

2 采场充填工艺

除第一分层用1：4灰砂比尾砂胶结充填3～3.5m高和每分层的充填0.5m作抹面层外，其余分层用1：8～1：10灰砂比尾砂胶结充填或尾砂充填、河沙、掘进废石充填2.5m高。

3 二期工程尾砂胶结充填工艺评价

3.1 尾砂胶结充填工艺优点

（1）保持采充平衡，提高采场生产能力。干式充填是利用掘进的废石充填采场，产生废石量有限，转运环节多，机车运输，容易出工伤事故，电耙平场，充填时间在15d以上，有时多个采场等待充填，造成严重采充失衡，采场生产能力小只有30 t/d。采用尾砂胶结充填工艺是连续充填的过程，充填时间1～3d，养护期3d以下，缩短充填时间，先充生产能力大的采场后充能力小的采场，能缓解采充间不平衡的矛盾，基本保持采充平衡，明显提高采场生产能力，电耙生产能力达60～70t·台班-1，0.75m3电动铲运机生产能力达100～150t·台班-1。

（2）回采作业安全性增强。采场稳定性在一定暴露面积、一定时间内不自行垮落的性能。尾砂胶结充填工艺缩短充填时间、顶板暴露时间，胶结充填料能有效控制上盘移动，回采作业较以前安全了。

（3）降低了矿石贫化损失率。鸡笼山矿床产状复杂，上盘为花岗闪长斑岩，普氏系数4～6，不稳固，干式充填时，斑岩易冒落，混入矿石中；人工拌和抺面，强度达不到要求，充填的废石易沉降，导致抺面层开裂严重，铲车、电耙作业时破坏了抺面层，有废石进入溜井，造成矿石贫化。在上盘留有2.5～3m护壁，10 m以上厚矿体，采场矿房内留矿柱，这样的护壁、矿柱不能回采，造成矿石损失。采用尾砂胶结充填工艺后，抺面层强度增大，破坏减少了，极少有废石混入矿石溜井中引起矿石贫化，矿石贫化率由原来8.56%降至5.91%；当矿体厚大时，分盘区回采，不留护壁、矿柱，减少了矿石损失，矿石损失率由原来10.53%降至8.4%。

（4）延长了尾矿库使用服务期限。30%左右尾矿排入尾矿库，排砂量减少了，尾矿库使用年限增长。

3.2 尾砂胶结充填工艺存在问题

①充填成本增加。尾砂胶结充填系统建有充填站、尾砂分级站，管道输送，胶结料，维修更换设备设施和充填材料，因此尾砂胶结充填成本比干式充填多21.6元/m3。②环境污染，影响文明生产。采场充填时跑漏的尾砂泥浆和尾砂中过滤时的水，因流速变缓，尾砂产生沉淀、随即结块，易堵泄水孔、水沟，污染了巷道和水仓，清理时还影响巷道运输能力。