武山铜矿全尾砂充填方案探讨.pdf

武 山铜矿全尾砂 充填方案探讨 南 昌有色 冶金 计研 究院 马永彬 摘 要 武山铜矿有南 北两十矿带 南矿带设计选用上向东平分层尾砂充填法． 北矿带技术改造设计采用下向进路 政结充填法． 根据计算， 窟 北 矿带平均每王充填量分别为5 T 0 米 和5 3 0 米 。若采用 3 3 微米分缎尾砂用于采矿 场充填 一3 3 微米细粒尾砂排武 至尾矿 库．由于3 3 微米尾秒 数量满足不了充填需要， 需用磨砂作补充 ．因此要 相应的建设采石场和磨秒厂．由于一3 3 微米细粒尾砂不能用 于堆 规．尾矿库斌必须巍堆石坝 前，后两期。 上述三项工程概算高选3 e 0 0 万元，从而直接影 L 』 建设．为此提出全尾砂充填的设想 力求最大限赛地年 _】 用 选矿 厂的尾 砂 作宽 填料 ．达 到不 建 采 百场和磨砂 厂 ，不薪 建 尾矿 库和 堆石 坝，节省 建 设 资金 ．使矿 山建 设获 得 较好 的经 济效 盏。本 文对 矿 山充 填 料选择 和 割备 进行 了探 对。 全 尾砂充 填是一 项新的科研课 题。 目前阐 北 京矿冶研 究总院试 验报告 粒度分 析 亵1 内有 凡 r J 铅 锌矿等 少数矿 山托进行 试验 ，犯嗣 外生产应用的有苏联的阿其萨多金属联台企业 的 胶体状触变混台料充填工艺 和联邦德国 的格 龙德 铅锌矿 等的 泵压充填 工 艺”。 武 山铜矿分 别由南 ，北两 个 矿带按不 同的 充墨墨 芷2 堕 采．由 一个选矿厂对南、北带 矿石进行混 造。 因此 ，需根 据不 同的充填采 矿 方法的充 填需要 ，对混选 的尾砂的特 性进行台 理的分配，制备不同类型的充填料浆，按不同 的充填 工艺进行充 填 ，达 到最 大 限度的 9 0 ％ 以上 平 { 『用尾砂作充填科的 目的。 武 山矿尾矿 的粒度分级 试验见 表 l 。 全尾砂 粒 度特 性 曲线见 图l ‘ ’一 ’一一一 粒度t 擞 T 4 一 ～ } 4 5 i 一 ～ 3 3 3 3 ～ ％ l 自 j 。 ； l j 8 2 } 1 ． 铀 ‘ 2． 1 B I 5 6 8 1 6 1 ． 1 8】 c 。 臣1全尾砂 粒度 特 性曲线 全尾砂 化学 多元索 分析见 表2 尾 砂 化 学 多 元 素 分 析 表 袭2 同时 征试 验室 内对 尾砂的渗透 系数 进行了 测定 ， 使 用的仪 器s w一 5 5 型 ． 测定 结 果 ．全昆 砂 的渗透 系数K0 ． 1 0 3 厘 米／ 时，从而 排除 丁 } 悯 全 尾砂进行 上 向水 平分层充 填的 可能性 。 只能 对 4 3 微米 以上 渗透 系 数 火予 1 0 厘 米／ 时的粗尾 砂用 于南矿带 的上 向 水平 分层充 填 其数 量可 以满足南 矿带上 向水平分 层充填 的 需 要 。 分级 后 的一4 3 微米 尾砂 作为北矿 带下 向进 路胶 结充填 的充填料 ， 由于其 数量不 足 ．需要 补充三分之一 按充填体积 计算 的其它集料 补充 集 料来 源有 两种 一是 江 砂，二是 掘进 的 有 色矿 山一 l 9 8 9 ． 3 维普资讯 废石。因此，北矿带胶结充填工艺方案有两种 选 择 ，分述如 下 一 、以--4 3 微米 尾砂和江砂 作 充填料 的胶 结充填 充填 料 备 流程 见图2 ； 这 工艺 漉程 首先 把选 矿 厂来 的尾 砂片 { 水 力 旋 流器进 行分级 ，底 流 4 3 微米 的尾 砂送入 南 矿带的立 式砂仓 中，作 为南矿带 充填料 ．溢 流 --4 3 微米 尾砂 进 至- I L 带的充填 料制 备站 先进行 脱水 ，这 是 _制备高 浓瘦料 浆所必须 的。 采 用两段 脱 水 ，第 一段用 高教 浓 密机脱水把 尾 砂浆浓 唆提高 到4 0 5 0 ％左右。第 二段采用 压 7 图 2充 填料浆 制备流 程夏 充填 系统示意 图 l 一点力旋流器给料泵；2 一承力旋流器 3 一旋l琉器底 流泵}4 一南矿带立式砂仓．5 一充填科菜输送泵；6 一 带竞 韭1 孔； 7 一 旋 流器 溢流泵 ；8 一 高 教浓 密 机 9 一浓 度 计 }l 0 一 赢置计 ； } 1 一 加入 助磕 剂 l 2 一 压滤 机 ；1 3 一卧 式砂 仓． 1 4 一 抓斗 5 压 滤 机滤 液 泵； l 6 一 倾偏 板浓 密葙 进 辩 菜； 1 一 烦 辩板 浓 密箱 ；1 8 一 浓 密箱 沉砂 泵 ； l 9 一 江砂 仓； 2 0 皮 带秤 ； 2 l 一 聪水 饰 ；2 2 一 球诧 仓 ；2 3 一 给 料器 ； 2 4 一 漂旋 秤 ．2 ； 一双 螺 旋搅 拌 机 2 8 一 匀 化搅 拌器 2 7 一 双柱 塞 泵；2 8 北 带 充 填 钻 孔 滤机脱 水 ，把 尾 砂浆浓度 提高到8 0 ％左 右 l J 1 矿北矿带 的尾 砂 未经 浓密脱 水情况 下 进行的 联邦德 国 卡尔斯 鲁厄工 业 大学 研究所对 武 山钢 压滤试 验，取 得了较好 的脱水 效果 ，见 表3 。 滤 饼 滤 饼 形 f转 数 试 料 干 燥 台 术 衍 孔 随 率 雾 凝 齐 j 压 力 茎 备 注 样 成 时间 重量 时弼 克／ 吨 巴 厚度 号 毫米 秒 ， 转／ 分 克 秒 嘶 嘶 ＼ 有 色矿 L t -- 1 9 8 9， 3 -- 1 5 -- 维普资讯 作 为朴充充 填料的江 砂 ，其 粒度特性 ．力 学性质和化学组务都可 以满足充填的要求。江 砂 中石 英平均古 量8 6 ． 2 4 ％．泥质物平 均含 量 】 ． 7 4 嘶 ．云母 微 量 ， 江 砂 比重 2 ． 6 4 ． 容重 】 ． 4 9 6 ， 细度模 数2 ． 1 6 ．江砂粒度 筛分 可 知 ．粒 径 h 0 ． 1 5 1 ． 2 毫米之 间的平均含 量 占9 6 ． 9 ％．投 有 5 毫米 以 上的大颗粒 。 脱T水 的 一4 3 微米 尾砂 和经过 脱水筛脱水 的江砂按设计 的配 比和 灰砂比 由计量装置 计 量 给入双螺旋混料 机进行混 台 然 后送入 匀化 器 中进行活化搅拌制成高浓度胶体状触变混合 斟 。 北矿 带最 太充 填倍 线 控， 因而采用 柱塞泵 通 过管道将混 合料 浆泵 送到井 下采场充 填。 这 种 胶结 充填 料制备工艺 的优 点是 1 ． 可 以 1 0 0 ％利用 细粒径 尾 砂作 充 填料 ； 2 ． 混 台料 浆通 过管 道直接 泵 送 到 采 场充 填，工 艺环节 少 ； 3 ． 混料搅 拌和匀 化搅拌设 备都 比较简单 ， 容 易制造． 这 种工 艺自 { j 缺点是 1 ． 料浆浓 度受到 限制； 2 ． 单位水 泥消耗 量 犬； 3 ． 充填体抗 压强度 的合格 率低． 目前 国 内一些 矿山生产 实践表 明，采用 尾 砂 或磨砂 等软性集 料制备 胶结充填 料时 ，当要 求 充填体 的单轴抗 压强度 太于2 兆帕时 ， 料浆 的 灰砂比不小于 l 4 ，每立方 米充填料 的水 泥用 量 在3 0 0 公斤 以上，充 填成本很 高。例 如 凡 口 铅 锌矿的 充填成本 ， 1 9 8 6 年 是5 0 ． 7 3 元／ 米 ， 其 中水 泥费用 占充填成 本的 6 2 ． 7 嘶。根 据矿 山统 计 ．克 填体抗压 强度的 台格率仅 2 0 ％左 右。 表4 列 出国 内外 一些矿 山采 用 软性 集 料制 备胶结 充填料时 的料浆浓 度 、水 泥消耗量 及充 填体抗 压 强度 的实例。 采用细粒 集料胶 结 充填矿 山实例 表 4 采矿 方法 投 充’ 料浆 浓度 捉 水 泥消 耗量 单轴抗 压强 度 砂 矿山名称 填采空医 部位 充填集料种类 嘧 比 硅斤／ 米。 兆帕 凡 口铅 锌矿 盘 J 二 矿 苏 联 阿其萨联 台盘 业 瑞典 加 尔潘皿 里矿 矿 房 矿柱 两步 固采 0 上 向承平 分层充 填采 场 ②底柱 下 向进路 和人 工假 顶 爆力崩矿采矿法充填矿 房 下 向进路 充填 法 分 疆尾砂 磨砂 一 3 毫 米磨 砂 一 3 毫米磨 砂 一 3 毫米磨 砂 一 4 祥＆ 来 占 3 5 ～1 0 O 嘧来 脱 尾 砂 脱记尾 砂 7 0 T 8 7 8 7 8 80～ B3 B 8～ 7 0 Rj 暑 2． 4 5 3． 92 R 0． 6 8 Ri 4 ． 9 6 ． 9 设计 R7 2 ． 1 5 Ri a i 一 1 ． 5 二 、以～4 3 微米尾砂和 碎石作 充填料 的胶 结充填 扯尾砂 中加 入一定 数量 的刚性集料 可 以提 齑充 填体 的力学 指标 ，降低充 填 费用。土 耳其 伊 斯坦 布尔大学 阿勒尼卢在乌 卢选钨 矿进行 的 试验证 岍了在尾 砂 中加 2 , ． 6 o ％粗 粒大 理石不 仅 改善 了充填体 的强度 ．而且 降低 了充填 费用 。 一 】8一 联 邦德 国格 龙 德铅锌 矿研究成 功 泵 压充 填 工 艺” ．其工 艺特 点是用 3 3 o 毫 米 的 重 介 质 尾 矿和 0 0 ． 5 毫米 的浮选 尾矿 ．这 两种集 料 经过机 械 脱水 之后 ．约 以ll 的比倒混 台成一 种类似 混凝土的 料浆 ，料浆 的 浓 度 达 到8 5 8 8 ％，用柱塞 泵通过 管道压送到 井下。水 泥是 用压 气送料 罐通过专用 管道压 送副井 下与充填 斟 浆的管道 中混 匀后 ．送 入采 坜进 行充 填。通 常加 入 3 4 ％ 重量 百分数 相 当于 6 0 8 0 公 有 色矿 山一 l 9 8 9 ． 3 维普资讯 斤／ 米 。 水泥 ，充填体抗 压 强度 可达 到 ， 5 2 兆 帕． 这 项工艺成 功地用于 水平 分层矿体 回采 和 下 向回采 。不难 发现 ，采 用加 入剐性 集料的胶 结 充填 ，不 仅充 填体抗压 强度犬 ，而 且水 泥用 量 少 。 武 山铜 矿北矿带 技术 改造采 用下 向进 路 肢 结充填 要求充 填锗 有 足够的抗 压强度 五 j l 果 欲 达 抗 压强度 R ≥2 ． 5 兆帕 ，在全部 If } { 软性 集料时，势必水泥用量多，充填成本高。技术 上还难于 保证 困此 ，北矿 带的胶结 充填耕 亥 入刚 性集料碎石 破碎成3 0 毫米块崖 ，与尾砂约’ 按 11 重量 比混合 成高浓度充 填料 浆，用柱塞 泵 压送。 碎石 取材于 井下掘进 的废石 ，其数量 与质量都 满 足充 填的需要 。 只顽 经过机 械破碎 成 3 0 毫米块度 成为 刚性 集料． 克 填料 制备 工艺流 程见 图3 。 充填料制备流程中脱水以前 的 过程与第 T 固5充 填料浆 l制备流 程及 充填 系统示意 固 、 j 一水力旋舌 }c 器绪鹳泵2 一水力旋流器 ；3 旋沆 器底流泵 ，4 一南矿带立式砂仓；5 充填料浆输送泵，6 一南矿带 充 填珏 I 孔1 7 靛 器溢流系8 一高鼓浓密机，g 一谳度计 I l 0 一流量计1】 { 一加助谴帮，】 2 一压漶机f l 3 哥 式秒仓；l 4 一抓斗I 3 5 一压滤机穗攘泵’1 6 一懂辩液板 密箱 进科系I 1 7 --浓密箱沉砂裂I】 8 一烦斟板液 密藉 l 9 一碎石仓 l 2 0 一江砂仓J 2 】 一皮 带 秤F 2 2 一脱东筛I 2 3 一飘螺旋搅拌机I 最柱塞泵；2 5 一永汜仓；2 6 一水沱压 气进料锺1 2 7 一空气压培机I 2 8 一坑内农罹仓， 2 9 ．螺旋皓料器，3 0 --水泥压气送料双罐；3 1 -- 水泥输送管道 I 3 2 壳靖辩装输送 管道3 3 一舟层平巷 ，3 4 一凰采进 路宽 域l 5 一 矿 体 l 3 6 -- 亮 体 方案 是一致 的。 但 在第二 段采用压 滤机 脱水时 ， 加入适 量的助滤剂 ．两段 脱水过 程 中溢 出的细 泥采 用倾 斜板 浓 密箱 沉淀 后再 返 回 压 滤 机 压 滤 ，倾斜板浓 密箱溢 出澄清 水排放 ，最终使 昆 砂 浆浓度达 到8 0 呖以上 按 设计要求把 脱水 尾砂和经过脱 水筛脱 水 的3 0 毫米 碎石 通过计 量装置按 11 重 量比绐 入双螺旋搅拌机中进行初次搅拌，再进入第 有 色矿 山一 1 0 8 9 ． 3 缴 双螺旋搅 拌机 中二 次搅拌 ，最终 翩成8 5 ％以 上 的高浓度 混合料浆 。为了 提高充填 体的密实 度可 以加入适 量江砂改 善充填 料的粒度 级配． 水泥是 由设茌地面 的水泥 仓用 压 气进 科罐 通过 管道压送到 井下水泥 仓 中，然 后用螺旋给 料器 给入井下 压气送料 罐 ，通 过管道 压送至 充 下 转第 9 页 维普资讯 一6 0 1 J 坡面角 5 。 { { 蠢 3 0 { 意 伴 边 鹱 角 腰 J 圈 3 各 种 总 律边 坡 角 下 破 坏 岩 体 溢 蔓 j 平 台的 概率 拄一计葬概率的假定条件是边坡干燥无后冲破碎或破 坏 处平台宽度无损失 子，在图2 b 中显示 出承受这一 破 坏 的 最 小 平 台宽度 为 1 2 ． 5 m 相应 的整 体 边 坡 角 为 55。 ，必须清扫的破坏岩体大约为3 1 o m ／ 破 坏 单位 长度 如 图2 a ．如果 台阶单位长度 的破坏 大小能 被估 汁出．则 需要清扫 的破坏岩 体总体 积就能 求 出，对 于沿平 台要 求有 出入通 道的平 台宽度 应增大到能使 设备 通过破 坏段 。而 对于 不 连续 面很大而 且贯通于 一个 以上 的台 阶，则 整体边 坡角必须适 当地 降缓 。 5 ． 破坏岩石 溢 出平 台的 台阶滑 坡概 率 上述 方法 与概 率论 相结 合可 确定为 承 受 上接 第 1 7 页 填采场 附近 ．将 水泥喷入 充填料 浆管道 中与 商 浓度充 填料 浆均 匀混 合成 高浓度 混凝土 料浆充 填采空 区。 这 种工 艺 的优点 1 ． 充填 后无 多余 水量 ； 2 充填体 抗压 强度大 ； 3 ． 单 位水 泥消耗 量少 ； 4 ． 水 泥 由专用 管道 单独 输 送，杜 绝 混凝土 有 色矿 山一 l 9 8 9 ． 上面 局部小破 坏的最 优 台阶形状 。 一般 况 情下， 楔体的破坏倾角及平面破坏倾角在其均值中心 里 正态分布 ．运用概 率 论 ．可 以估计 出导致 产 生作业问题的不稳定的可能性 ．因此 ，在选择 总体边坡角 与之有 关的平 台宽度 ．要 使发生 边 坡不稳定 问题的可能 性保 持到一个能 容许 的程 度 ．如对 一特定的 整体 边坡 角 ．不 稳定楔体 飞 出平 台之外的概 率 由类似于 图3 所示的 曲 线 来 确 定 ．这 样能使设 计者和 矿山生 产 管理者方便 地 决定 可 选择的边 坡设计及 边坡管理 ． 四、结论与建议 这种地质 调查 ，几 何及概 率分析 方 法简单 明了，便于应用。但也有不足之处，如破坏简 化太 多与实 际有一定 的偏差 ，特别 是 不 能 考 虑 岩 石 性 质 及破 坏岩石 的运动状 态 ．再 苦橙 散系数考 虑不精确 会 造成较 大的误 差 。边坡研 究的 目的是 指导实 际生产在 安全条件 下争取最 大的经济 效益 ， 所 以 ， 边坡稳定 性分析 必须种具 体设 计相 结合 才 能 起到这 一 目的 ，而不能 仅 仅 停 留在稳定 分析 上 。由于 边坡 具体 情 况蛇复 杂性 ，必须 在对 具体 边坡的研 究基础之 上 做 出相应 的设 计方案 。最 终 边坡 的最佳设 } } 取决 于 台阶参数的最 优 化，今后应加 强这方 面Ij 句 研 究 参考 文献 略 “ 料 浆在管道 中固结事 故。 这 种工艺 的缺 点 1 ． 工 艺环 节多 ，复杂 ； 2 ． 输送 充填制和 压送水 泥，能耗较 高 ； 3 技术 上难 度大 ．如副性 充填料浆用 柱塞 泵输 送的流 变特性 和 参数 的 研究；水 泥与充 填 辩浆 管道 中混 合机 理的研 究等等。 参考文献 略 维普资讯