矿山膏体充填低压满管流输送技术改造实例

许爱荣

（新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司哈巴河 836700）

1 引言

某铜矿位于新疆阿勒泰地区，目前矿石生产能力6000t/d，200 万t/a，主要采矿方法有大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法、扇形中深孔分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，少量采用下向进路充填采矿法。为进一步优化充填结构，在现有充填系统基础上增加矿渣微粉充填工艺，通过对膏体充填料浆精准制备及低压满管流技术改造，有效提升充填体后期强度，达到了减少水泥用量，降低充填成本的目的。

2 充填工艺概括

矿山现主要采用全尾砂—戈壁集料胶结充填，主体充填工艺为：尾矿通过水隔离泵输送至充填站立式砂仓，用于尾砂沉降。立式砂仓沉砂经高压水或压气造浆后放砂至搅拌机，戈壁集料通过圆盘给料机给料及皮带输送机计量后输送至搅拌机，水泥经双管螺旋给料机给料及冲板流量计计量后给料至搅拌机。充填料各组分经双轴搅拌机+双螺旋搅拌输送机两段搅拌后，制备成尾砂和戈壁集料胶结充填料浆，然后通过充填管网自流输送至井下采场进行充填。

通过取样数据及实际生产运行状况分析，现充填系统存在充填料浆制备输送浓度较低且波动大、配比准确性差、泌水率高、结石率低，远未达到结构流或膏体充填要求，从而严重降低充填体质量并增加充填成本；由于浓度低，充填料浆在管道中呈典型的两相流输送，流速无法控制，常出现负压、吸入空气等现象，管道出口呈喷射状。料浆流速过快、冲击力大使管道磨损严重。立式砂仓放砂不畅、管道磨损泄漏、密封垫破坏、充填料浆断流等还导致堵管事故的发生。当下部中段出现堵管事故时，还将使管道压力过大并存在爆管等安全威胁。

3 充填工艺设备改造

通过选厂尾砂供砂方案及立式砂仓作业制度研究，解决目前生产中存在的溢流浓度较高、尾砂充填利用率低的问题；通过立式砂仓改造实现高浓度全尾砂的稳态放砂；通过充填站的自动化升级，实现充填料各组分的准确给料计量及制备参数的有效调节；在保证充填质量满足采矿方法要求的前提下，提高充填尾砂用量，降低戈壁集料及胶结剂用量，同时研究采用矿渣微粉替代部分水泥，以节省水泥用量，从而降低充填材料成本；对膏体充填料管道输送各参数进行分析研究，计算浓度、流量、流速、压力分布等参数相互关系，采取卸压、减压、节流等技术措施，控制管内料浆流速，降低管道压力，减少堵管、爆管事故的发生，实现膏体充填料浆的低压满管流自流输送，充填工艺流程见图1。

4 料浆制备工艺改造

对立式砂仓进行适当改造，增设压气造浆及高压水清仓环管系统，充填作业前对立式砂仓进行整体压气造浆，从而实现高浓度尾砂浆的稳态放砂；对戈壁集料及水泥给料进行准确计量和调节，实现充填料各组分的精准给料；对充填料浆搅拌设备进行适当改造，实现膏体充填料浆的均匀搅拌；对控制系统进行升级或完善，实现充填系统运行参数的有效检测、调节及自动控制；利用大水泥仓储存矿渣微粉并进行制浆，由泥浆泵输送至搅拌机以部分替代水泥。

5 低压满管流输送技术保障措施

分析计算浓度、流量、管径、流速、压力分布等管输参数，采用卸压、减压、增阻等措施降低管道输送压力，控制料浆流速。通过提高全尾砂添加比例及避免溢流带走细颗粒，提高充填料浆中-20μm含量，实现稳态结构流充填料浆的可靠输送（由于充填倍线小，开采深度大，若采用泵压输送，将进一步增大管道压力，所以在下部采区不考虑泵压输送）。通过料位检测、流量自动调节及视频监视等手段，实现低压满管流的自平衡稳定运行。

6 效果评估

膏体充填料浆低压满管流输送技术的开发应用有效降低管道磨损，避免爆管、堵管等事故的发生，提高了充填作业效率，减轻工人的劳动强度。实现全尾砂膏体和全尾砂—戈壁集料膏体充填，充填料浆进入采场后不离析、不脱水，充填体强度及整体性好，避免对井下环境及采场围岩产生不利影响，从而为采矿提供更好的条件，有利于矿山复杂条件下矿石资源的更有效利用。