膏体—废石联合充填技术及应用.pdf

1、Serial No506June2011现 代 矿 业MODERN MINING总 第 506 期2011年 6 月第 6 期* 国家 “十一五 ”科技支撑计划项目 ( 编号 : 2006BAB02A01) 。严庆文 ( 1963) ， 男 ， 工程师 ， 654211 云南省曲靖市 。膏体 废石联合充填技术及应用*严庆文 陈 进 吉学文 何士林 张 逵( 云南驰宏锌锗股份有限公司 )摘 要 为达到较高的膏体接顶率 ， 根据采场顶板情况采用不同的管线安装方法 。会泽矿区膏体废石充填比例约为 141 177， 空区充填率达到 90% 以上 ， 成本为 91 39 97 74 元 /m3。联合充填

2、体强度高 ， 整体性好 ， 能够支撑铲运机的正常行走且不会开裂下沉 ; 围岩变形小 ， 基本无矿石跨落 。3 a 废石充填量为 23 万 m3， 节约占用土地费用 、提升运输费用 、降低充填综合成本 ， 经济效益达到 3 58535 万元 。联合充填缩短了顶板的暴露时间 ， 减少了顶板垮塌及工伤人次 ， 安全效益突显 。关键词 联合充填技术 膏体 废石 应用效果 经济效益云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿区矿体总体特征呈现小而富的特征 ， 采用上向水平分层充填法开采 1， 采掘比较大 ， 产生了大量废石 。若废石排至地表 ， 不仅投入大 ， 而且占用土地 ， 污染环境 ， 破坏生态 。因此 ， 环

3、境上要求废石尽可能不外排 2。但是单一的干式充填难以接顶 ， 对采场顶板起不到良好的支护作用 ， 给安全回采带来了极大的隐患 。另外 ， 废石易混入相邻矿房的回采矿石中 ， 造成了矿石的二次贫化 ， 使出矿品位大大降低 。采用单一的膏体充填 ， 充填体养护期较长 ， 采场进度不易协调 ， 给采场的正常回采带来了很多困难 。因此 ， 矿山采用了干式充填与膏体联合充填技术 。本研究介绍膏体废石联合充填工艺的关键技术及其在会泽矿区的应用 。1 膏体 废石联合充填系统11 膏体来源及充填能力( 1) 充填材料 。选择选矿厂生产的全尾砂和冶炼厂生产的水淬渣为充填骨料 ， 水泥作为胶凝剂 。其中矿山堆积了

4、大量的尾砂 、水淬渣 ， 同时选矿系统又持续生产新尾砂 ， 因此 ， 充填物料供应充足 。( 2) 膏体充填系统 。驰宏公司膏体充填系统的建设纳入了国家 “十一五 ”科技支撑计划 ， 该系统于2006 年 5 月建成 ， 充填浓度 79% 81%， 充填流量60 70 m3/h， 充填距离约 4 km， 采用自流输送 。膏体灰砂比 : 18， R28 达到 3 5 MPa。充填物料浓度高 ， 充填体强度高 3。12 废石来源及充填能力( 1) 废石来源 。目前矿山有 2 个坑口主采 3 个矿体 。麒麟坑生产能力为 66 万 t/a， 主采 8#矿体和10#矿体 ， 平均采切比为 82. 38

5、m3/kt。跃进坑能力为 6 万 t/a， 主采 1#矿体 ， 麒麟坑主采 8#矿体和 10#矿体 ， 平均采切比为 80. 20 m3/kt。每年生产的切采废石量如表 1 所示 。表 1 年采切废石量项目 矿石量 /kt 采切比 /( m3/kt) 采切废石量 /m3麒麟坑 660 8238 54 3708跃进坑 60 8020 4 812由 表 1 可 知 ， 麒 麟 坑 年 采 切 废 石 量 约 为54 370. 8 m3， 跃进坑年采切废石量约为 4 812 m3，总废石量约为每年 59 182. 8 m3。( 2) 废石充填系统 。废石经工作面采出后 ， 需要经 1. 5 m3铲运

6、机 ( T0R0-151E) 运至溜井中 ， 然后集中由电机车 ( ZK7-6/550-7CS) 牵引列车运输至斜井 ， 经斜井卷扬机 ( 2JK-2. 5/20) 提升或下放至待充填水平后 ， 仍由电机车牵引 ， 运至溜井 ， 由铲运机运至采空区内 。铲运机的运输能力为每天 120 200m3/( d台 ) ， 各斜井提升能力为 144 185. 29m3/d， 各主采水平的运输能力在 187 617 m3/d， 全部达到或超过废石生产能力 ， 满足生产要求 。2 膏体废石联合充填工艺21 废石充填工艺废石充填的关键是利用膏体将废石包裹起来 ，防止废石混入相邻矿房开采出的矿石中 ， 因此 ，

7、 采用梯形堆渣方式 。其核心内容是通过梯形两侧与未采矿体的间隙09利用膏体填充 ， 来实现干渣与矿石的隔离 。在进渣时要求从空区深部开始充填 ， 可以采用分层堆渣 ， 也可采用由外往里推高的方法充填 ， 其高度主要取决于干渣的自然安息角 。梯形堆渣效果如图 1 所示 。图 1 梯形堆渣示意22 膏体废石联合充填接顶工艺膏体充填需要在采场口建立混凝土隔墙或其它形式的隔墙 ， 采场充填最大的难点就在于结顶 。要解决采场充填接顶技术难题 ， 必须要从充填隔墙及管线安装等方面入手 ， 针对不同的顶板情况 ， 采用不同的安装方法 ， 提高接顶率 。( 1) 普通采场充填接顶研究 。对麒麟坑采用上向分层充

8、填法进行分层回采时 ， 采空区标准高度为4 m， 当分层回采完毕 ， 干渣进入采空区后 ， 通过对矿房口处挑高 ( 矿房口挑高高度高于矿房内最高空区约 50 cm) ， 利用膏体的自流来实现矿房或矿柱接顶( 图 2) 。图 2 本分层充填法结顶示意( 2) 超高采场充填接顶研究 。对于超高采场 ，由于空区高度较高 ， 利用挑高出矿道口在安全上是无法保证的 。因此 ， 该技术主要是将充填管接到空区最高位置并固定 ， 同时在最高点接入排气管 ， 安装排气阀进行排气控制 ， 然后建造密闭式隔墙 ( 图 3) 。充填时 ， 当有膏体从排气管流出 ， 即可说明已充填接顶 。图 3 超高空区充填结顶示意3

9、 废石 膏体联合充填效果膏体废石联合充填系统自 2008 年来共向井下输送了近 40 万 m3膏体 ， 利用井下采掘废石 23万 m3， 大支持了采矿活动的进行 ， 改善了围岩的稳定性 。每年的联合充填量如表 2 所示 。表 2 膏体废石联合充填统计表年份统计充填量 /m3膏体 废石实际充填量 /m3膏体 废石体积比2008 138 489 79 4004 11 079117 67 49034 1642009 130 3862 69 1592 104 30895 58 78515 1772010 122 1376 81 55041 97 71005 69 317849 141总计 391 01

10、27 230 1098 312 8102 195 5933在膏体充填过程中 ， 由于管道泄漏 、闸板泄漏 、膏体固结过程中收缩性影响 ， 膏体有一定的耗损 ， 因此 ， 膏体的实际充填量按统计量的 80%计算 。膏体充入后的渗透入废石空隙 ， 改变废石之间的摩擦力 ， 废石向更加稳定 、密实的堆积方式运动 ，因此废石堆体积有一定的收缩 。废石实际充填量按统计量的 85%计算 。31 联合充填体积比例及充填效果表 2 中体积比为膏体与废石的实际充填体积之比 。可知 ， 膏体与废石的体积比为 1. 41 1. 77， 即膏体充填量略大于废石充填量 。3 a 来 ， 膏体含量逐步下降 ， 废石含量逐

11、步增加 ， 大大降低了充填成本 。实际生产中 ， 联合充填体凝固较快 ， 强度较高 ，整体性较好 ， 不仅能够支撑铲运机的正常行走 ， 且膏体层不会开裂下沉 ; 围岩变形冒落少 ， 顶板基本无矿石跨落 。32 膏体废石联合充填采充比统计根据 3 a 来的年空区量和实际充填量 ， 可计算出实际的充填率 ( 表 3) 。表 3 空区充填率年份 总空区量 /m3总实际充填量 /m3充填率 /%2008 17391506 178 2815 102512009 17439521 163 0941 93522010 18189466 167 0279 9183由表 3 可知 ， 膏体废石充填系统建立以来

12、， 充填率都在 90%以上 ， 充填率较高 ， 充填系统生产能力基本满足采矿活动的进行 。其中 2008 年的充填率大于 100%， 表示当年采矿活动产生的空区全部得到了充填 ， 而且对于系统建成以前的未充填空区进行了回填 ， 充填能力较大 。33 联合充填成本分析干渣运输成本包括电力消耗 、设备消耗 、员工工19严庆文 陈 进等 : 膏体 废石联合充填技术及应用 2011 年 6 月第 6 期资等因素 ， 共计 30 元 /m3。膏体充填成本包括材料费 、动力费 、和人工费三大部分 ， 综合成本为 135. 836 元 /m3。联合充填体的成本应结合膏体和废石充填比例来计算 ， 见表 4。其

13、中膏体 、废石的含量由表 2 数据按实际充填量计算得知 。表 4 联合充填总成本表年份膏体含量废石含量膏体成本/( 元 /m3)废石成本/( 元 /m3)联合充填成本/( 元 /m3)2008 062 0382009 064 0362010 058 042135836 30956189773591385由表 4 可知 ， 膏体联合充填成本在 91. 39 97. 74 元 /m3。4 联合充填效益41 联合充填的经济效益膏体废石联合充填系统自 2008 年消耗了大量的废石 、尾砂 ， 大大支持了采矿活动的进行 ， 改善了围岩的稳定性 ， 产生了巨大的经济效益 。节约土地征用及废石建堆费用 。2

14、008 年以来 ，充填废石 23 万 m3， 减少土地占用约 13. 34 hm2， 节约资金达 600 多万元 。减少运输排渣的费用 。废石井下运输的成本为8. 5 元 /m3， 地表运输成本为 15. 4 元 /m3， 则节省废石提升运输费用 549. 96 万元 。降低充填综合成本 。由于废石充填成本远低于膏体胶结充填成本 ， 废石节约了相同体积的膏体 。因此 ， 废石降低了充填的总体投入 ， 节约膏体成本为2 435. 39 万元 。膏体废石联合充填系统建立以来 ，对矿山的生产经营产生了巨大的经济效益 ， 共产生经济效益 3 585. 35 万元 。42 联合充填的安全效益采用联合充填

15、以来 ， 及时有效充填了采空区 ， 缩短了顶板的暴露时间 ， 减少了顶板垮塌次数及造成的工伤人次 。采场顶板垮塌次数和工伤人次如表 5所示 。表 5 采场顶板垮塌次数和工伤人次时间 顶板垮冒次数 工伤人次2007 39 42008 35 62009 24 0表 5 表明 ， 2009 年顶板垮塌次数分别减少了 15次与 11 次 ， 同比减少了 62. 5% 与 31. 4%。工伤人数对比 ， 2008 年工伤 6 人次 ， 2009 年采场顶板垮塌造成的工伤人次为零 。5 结 论( 1) 联合充填中 ， 废石堆采用梯型堆渣 ， 膏体废石充填比例约为 1. 41 1. 77， 空区充填率达到

16、90%以上 ， 联合充填成本为 91. 39 97. 74 元 /m3。( 2) 联合充填体强度高 ， 整体性好 ， 能够支撑铲运机的正常行走 ， 且不会开裂下沉 ; 围岩变形冒落少 ， 顶板基本无矿石跨落 。( 3) 3 a 来 ， 废石充填量为 23 万 m3， 节约占用土地费用 、提升运输费用 、降低充填综合成本 ， 经济效益达到 3 585. 35 万元 。( 4) 联合充填缩短了顶板的暴露时间 ， 减少了顶板垮塌及工伤人次 ， 安全效益突显 。参 考 文 献 1 吉学文 ， 严庆文 驰宏公司全尾砂 水淬渣胶结充填技术研究 J 有色金属 : 矿山部分 ， 2006， 58( 2) :

17、11-13 2 张 逵 ， 王春来 ， 黄学贵 膏体泵送充填采矿技术在会泽铅锌矿的应用 J 采矿技术 ， 2008， 8( 2) : 19-20 3 王洪江 ， 吴爱祥 全尾砂 水淬渣膏状物料可泵性指标优化 J 采矿技术 ， 2007， 24( 3) : 15-17( 收稿日期 2011-04-30櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄)( 上接第 46 页 ) 2 熊 涛 ， 熊大和 . SLon 磁选机在攀钢选钛厂扩能改造细粒级钛铁矿中的应用 J . 矿冶工程 ， 2008( 6) : 48-50. 3 朱格来 ， 张国庆 ， 唐文彬

18、， 等 . SLon 磁选机在调军台选厂改造前后工艺中的应用 J . 金属矿山 ， 2008( 6) : 97-99. 4 赫荣安 ， 陈 平 ， 熊大和 . SLon 强磁机选别鞍山式贫赤铁矿的试验及应用 J . 金属矿山 ， 2003( 9) : 19-24. 5 唐晓玲 . 酒钢选矿厂强磁选工艺流程优化研究 J . 金属矿山 ， 2005( 1) : 34-38. 6 熊大和 . SLon 磁选机在包钢选厂的试验与应用 J . 金属矿山 ， 2007( 10) : 55-58. 7 高新余 . 强磁选设备在梅山矿的应用及其改造 J . 矿业快报 ， 2006( 12) : 63-64.( 收稿日期 2011-04-23)29总第 506 期 现代矿业 2011 年 6 月第 6 期