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戈壁集料混凝土充填应用研究 喀拉通 克铜镍 矿 刘 德 明 摘 要 本文主要论述 了铜镰矿戈壁集料混凝土充填工艺在应用过程中的经验和教训 ． 并 就存在同题在试验的基础上提出了经济合理的改进措施。 美生 词 戈壁集料混凝土充填应用完善 1 引 言 喀拉通克 铜镍 矿 是 一 座位 于游 牧 区 的 小 型多金属矿 山 ， 目前只 采品位较 高 的特 富 矿 。 年生产 能力为 8～1 0万 t 。 根据 矿 岩条 件及矿 石价值 ， 采用 的主体 采矿方法 为上 向 水平分 层充填法 ， 所产 矿石不 经选 矿 直接冶 炼 ， 其充填 工艺采用 戈壁集料 为骨料 的混凝 土充填 工艺 ， 经 过 多年 的实践 和不 断完 善 ， 已形 成 了较为经 济实用 的独特 充填 工艺 ， 本 文就其在应 用过程 中的一 些经验进 行 总结 ． 供 类似矿 山借鉴 。 2充填 工艺 2 ． 1 充填 材料 2 ． 1 ． 1充填 骨 料 。充 填骨 料 为 戈 壁 集料 ， 采集地 距矿 区约 5 k m， 采 用 其 自然 级 配 ， 系 统设计 最大通 过粒径 为 5 0 mm， 骨 料 级配 如 表 1 。 裹 1 戈壁集料粒级组成 单位 ； mn l 从 骨料级 配表 可以看 出 ， 该戈 壁集料 的 含泥量偏 高 ， 且级 配 模 数 也不 尽 合 理 ， 但 可 用 于低标 号混凝 土 。 2 ． 1 、 2 胶结 材料 。胶结 材料 采用附 近县城 所 产 的标号 3 2 5 普通 硅 酸盐 水 泥。 2 ． 1 ． 3 制 浆水 。制 浆水 采 用 井 下水 ． 偏 碱 性 。 经 实测对充 填体强度 影响不 大。 2 ． 2充填 系统 喀拉 通克 铜镍 矿 混 凝土 充 填 系 统 由采 料场 、 制备 站 和井 下输 送 系 统三 部 分 组成 ． 刘薄嘲工程 师新一 富墓8 3 6 1 0 7 该系 统 的核 心 部 分 为充 填 料 制 备 站 。最 初 制 备站 主要 有戈 壁集 料仓 、 皮 带 、 水泥仓 、 砂 泵 、 搅拌 桶 、 滚 筒搅拌 机等组 成 ， 设 计 生产 能 力为 2 0 m3 ／ h 。 3充填 系统在 应 用 中存 在 的 问 题 1 系统 故障率 高。“ 喀矿 ” 前期 只采特 富矿 ， 矿石直 接进入 冶炼 ， 不需经 过选矿 ， 因 而 没有尾砂 i 同时掘进 工程大 多布置在 富矿 维普资讯 9 中 富 矿 品 位 Cu十Nj 为 1 ． 7 ％ 没 有 岩 石 矿 山根据 自身 所处 戈壁 的特 殊 条件 选 择 戈 壁料 进行 充 填 ， 其 最 大特 点 是 经 济 ， 但 是 也 由 于 戈 壁 集 料 配 级 不 均 ，小 的 只 有 0 ． O l mm， 大 的 有 2 0 0 ram， 而 系 统设 计 最 大 通过粒 径只有 5 0 r mn， 造成故 障发 生频 繁 2 充 填 效 果 差 戈 壁 集 料 含 泥 量 大 含泥 量 为 l 7 ． 8 ％ ， 级 配 模数 极 不合 理 ， 导 致胶凝 材料起不 到胶凝作 用 ， 致使 充填体达 不 到采矿 方法要求 的强度 。 3 生产能 力小 。随着生产 力 的不 断提 高 ， 设计 的 2 0 m3 ／ h的充 填量 满 足 不 了井 下 采矿 发展 的要 求 4 能耗 高 。系统 中不 能有效地 利用地 表与井下采场间的高度落差， 在采场充填前 用 电耙进行 运输 ， 这 种方法 能耗高 4改 进 方 法 针对上述 存 在 的 问题 ， 在 充 填实 践 中 ， 我们对 系统 作 了设 备 方 面 的部 分 改 造 和工 艺参数 的探索 与研究 。 4 ． 1 戈壁集料 仓 的格 筛改造 原设计 中 卧式 砂 仓上 方 有 一 台水 平振 动格筛 ， 要求通 过该 系统对 戈壁 集料进行 级 配调节 ， 控制最 大入料 粒 度小 于 5 0 ram。实 践 中 ， 戈壁 集料 在 筛 面振 动后 细 料 入 仓 ， 大 于 5 O ri o n的粗料 堆积在筛 面 上 ， 致使 充填 系 统停止 。将 水 平 格 筛 改 为倾 角 为 3 O 。 的 斜 面振 动格 筛 ， 这样 用 铲车 从 一 方 上料 ， 经 振 动后 ， 粗 骨料 从对 面滚落 到 料 厂 ， 经 运 输 到 指定 位置 ， 从 而保 证充填 骨科 的连续供应 。 4 ． 2 水泥制浆和输送 系统的改造 原设 计制 备好 的水泥 浆 体 用 泵 送 至搅 拌 桶与骨 料混 合 ， 这 套 系统 需 要 泵压 输 送 ， 设备 常常 出现故障 ， 严重 干扰充填 工艺 的正 常运 转 同 时 ， 泵 压 输 送 的 流量 不 便 于调 节 ， 严 重制约 了充填浆 体制作 的灵 活性 。在 使用过程 中， 我们将泵 压输进 改造为 自流输 送 ， 这样既便于操作又节约 了成本。 遥过上 述改造 ， 使 戈壁集料 的通过 能力 提高 6 0 ％ 以上 ， 稳 定 _『骨料 的供 给 ， 提 高 了 骨 料 的给 料 能 力 水泥 浆 由泵 送 改 为 自流 输送后 系统 的故 障率 明显降低 ， 整个系统 的 制 备能力 由 2 0 m ／ h到 5 O ～7 0 m ／ h ， 降低 j ， 系统能耗 ． 为 采充 的 正常衔接 和降 低成 本创 造 r条件 。 4 ． 3改善 骨料 级配 针对 目前戈壁 集料细 泥 含量偏高 、 强 度 低 、 脱 水 难 的 问 题 ． 进 行 了 在 戈 壁 集 料 中 掺 加 水 淬 渣 和 锅 炉 渣 的 试验 。 水 淬渣 为铜 镍矿冶 炼 厂冶炼 废 渣 ， 具 有 比重 大 、 粒 度 分布 范 同小 1～5 n u n 占 8 O c 以 的特点 ， 而其粒度 分布经 测定 ． 正好介 于 目前 戈壁 砂 含屠相 对 较 少 的 范 围 锅 炉 煤渣 具 有粒 度分 布好 、 重量 轻 ， 活 物 质 可 改善 后 朗强度 的特性 通 ．吐不 同掺人量 筛分 试验 ． 水淬渣 的掺 入 量 在 2 O％ ～ 4 O ％ ． 煤 渣 掺 A 鼙 在 l 5 ％ ～ 3 0 ％时 ， 对 改善 骨料 的级 配 模 数较 台 理 ， 在 此范 围 内进 行 了配 合 比强度 对 比试 验 和输 送模拟 试验 ， 强 度 对 比 试验 结 果 如 图 1 【 米 车 灰 比 为 6 1 ， 浓 度 为 8 5 ％ 。 ～ 戈壁集料 ～ - 一 2 水雌碴 一 3 0 q 6 承滓涪 ⋯ X -嘻 。 ％ 水淬蠹 一 *- 2 0 * 4 水 1障 2 煤羞 图 1 强度 对 比试验 结果 从 强度 曲线可 以看 出 ， 加入 水淬渣 和煤 渣后 ， 其强 度有明 显提高 。 维普资讯 1 0 由输 送 模拟试 验发现 ， 随着 水渣 量的加 大 ， 其 自流能力 变差 ， 沉降速 度加快 ， 均 质性 变差 ， 但需水 量减 少 。 综合 上述试 验 ， 推荐 工业 应 用单独 掺加 水渣 为 2 5％左 右 。水 渣 和 煤 渣 混 合 掺 人 时 ， 其 总量控 制在 4 O ％ 以内较为 经 济合 理 。 在此 加 量 的 条 件 下 ， 达到 同样 强 度 的 充 填 体 ， 通 过降低 水 泥 量 和减 少 戈壁 砂 用 量 ， 每 方 充填体 可节 约成 本 2 O ％ ～4 O ％， 而且 有 利 于采场脱水 。 4 ． 4采用废石 胶结充填 由于铜镍 矿 充 填 主 电耙 所 在 中 段 以上 矿体 尚未 回采 ， 而 7 7 0～8 3 0 m 中段 矿 体 的 开拓 和采切 工程需掘 进大量 废石巷 道 ， 因此 通过台 理布 置采 掘 工程 来 利 用 部分 掘 进 废 石进 行 充填 ， 是行 之 有 效 的 。具 体工 艺 为 将工作 面掘进 废 石 由矿 车或 电耙 运 人 充填 电耙道 内充填 溜 井 旁 ， 人 工 翻人 充 填 井 ， 利 用井下 采场 电耙 耙平 ， 然后将 由地表 制备站 的水 泥浆或 水 泥砂 浆 由钻 孔 自流进 入 该 充 填采 场 ， 完成 废石 胶结 充填 。 从 目前我 矿 二期 工程 已开 始采 切 的条 件看 ， 该方 案 也具 有 实施 条 件 ， 这 样 不 但 可 以少提 升部 分 废石 ， 缓 解 主 井 提升 压力 ， 而 且可 降低充填 成本 。 4 5 改进 充填 工 艺 在 充填工 艺上 ， 目前 的充填 能力 虽 比设 计有 大幅度提高 ， 但仍 制 约着生产 。经改造 后 充填站 的皮带输 砂系统 能力较 大 ， 但 水泥 给料系统 能力相对 不足 ， 如加 大水泥给 料能 力 即将 叶轮给 料机能力 和 高位水仓 容量 加 大 可 将 现 在 的 充 填 能 力 提 高 到 6 5～ 8 5 -n 3 ／ h ， 从 而节省充 填时问 ， 加快采 充循环 。 在 充填 料 浆 输 送 上 ， 根 据 现 有 采 场 布 局 ， 可将距钻孔 出 口较 近 的采 场 3 0 m 以 内 直 接用和钻 孔 同直径 的管路 接至充 填井 口， 自流进入采 场 ， 这 样可省 去耙运 费用和减 少 准备时 间 ， 其 技 术经 水力 计 算 也 是可 行 的 ， 因为在 此距离 内 ， 其 充填倍线 1 ． 5 MP a 外 ， 其 下 部 约 8 O ％ 的充 填 体 可采 用 非胶结 充填 。 对于铜 镍矿 特 富 矿周 围部 分 尚 有 富矿 的特点 ， 在 布 置特 富矿 采 场时 ， 要 充分 考 虑 兼顾特 富矿 、 富 矿 回采 的 同 时 ， 合 理布 置 矿 房 、 矿 柱采 场 ， 最大 限度 地采 用非胶 结充填 ， 以降低 充填 成本 。 4 7 开发胶 结材料 铜镍 矿在胶 结 充 填 代用 品上 曾进 行 过 用普通水 泥 熟料 加入 矿 渣 等 具有 一 定 活性 的材料共 同粉磨 取代水 泥的试验 ， 并 取得 了 一 定 效果 。 目前 为 了配合 二期工程 的开展 ， 正进 行快 凝 材料 的试 验 研 究 。该 材 料半 工 业 试 验结果 表明 用快凝 材料充 填对改 善井 下充填 体质 量 ， 减 少 井下 泥 水 污 染 ， 实现 安 全 、 高效 生产 ， 降低贫 损有较 好的作用 。 上述试验 研究 和设 想 ， 如能在 铜镍矿 尽 快 展开 深入研究 ， 必将 使铜 镍矿 的充填工艺 和 充填 技术 跨 上一 个新 的高度 。 5结 语 我 矿通过 多 年 实践 ， 面 对 地处 偏 远 、 开 采条件 较差但 资源价值 较高 的实际情 况 ， 在 实践 中不 断摸索 和改进 ， 使 得充填 工艺在 向 经济 、 实用 、 低 成 本 转 化方 面取 得 了一 些经 验 ， 同时面对 日新 月 异 的技 术 进 步 ， 我 们 也 着手进 行 旨在使 充 填系统更科 学合 理 、 充填 成本更低 的试 验研究工 作 ， 并有 以下几方 面 的 突 破 1 从使 用单一 的戈壁集料 向炉碴媒 下转第 2 5页 维普资讯 再 随意拉 动网络 。 5 优 点 及存 在 的 问题 5 1 优点 1 导爆管 起爆 系统 不仅 安全 、 准确 、 可 靠 、 成 本低 ， 而且 灵活多 变 ， 容 易 实现 多段起 爆 。 2 从起 爆 的 能量 角 度 看 ， 每 一 个 炮 孔 里 的雷管均 得 到相 等 的起 爆 能 量 ， 所 以 ， 网 络联接 前无需进 行烦琐 的计算 ， 网络联接后 可 以直观检查 ， 从 而大大 的减 少 了工作量 。 3 作业 条 件较 好 ， 操 作 程序 简单 。 网 络 联接可 以在灯光 照 明下进 行而没 有危险 ， 大大改善 了作业条 件 ， 提高 了工作效率 。工 人 经过 短期 培训 都 可 以掌 握 该 系统 的操 作 技 能。 4 爆 破效果好 。 由于保证 了可靠 的逐 段微 差爆破 ， 爆 下 的矿 石块 度 均 匀 ， 并有 明 显的碱震作 用 ， 这 对保护 采场 人行 天 井的 支 护 十 分 有 利 。 5 ． 2 存在的问题 1 没 有 考 虑 爆 炸 冲 击 波 对 网络 的 影 响。在使 用该 系统的过 程 中， 有 时会 出现几 个 或成 组 的雷管拒爆 。经 分析研究 ， 我 们发 现 ， 一部 分是 由于雷 管 质量 问题 引 起 的 还 有一 部分是 爆 炸 冲击 波或 由其 引起 松 石 掉 落打 断导爆 管致使 相应 的传 爆 雷管拒爆 ， 当 传爆 导 爆管被 打断 时 ， 则至少有 一组雷 管拒 爆 2 L P b 有 传爆 雷管 ， 增 加 了操作 中的 不安 全 因素 而且 联 接 好 的 网络 目前 只 能 凭直 观检查 ， 尚无 检测 仪 器 和探 测 方 法 ， 网 络 中的故障不 易 发现 。 3 在一 次 爆破 炮孔 数 量 较 多 时 ， 网络 联 接线会 显得 零乱不 易检查 ， 有时会 产生错 段 、 漏 联或 联接不 牢靠等 问题 。 6 e -g倍 1 为 了 避 免 爆 炸 冲 击 渡 对 网 络 的 破 坏 ， 可 以使 用爆 速 6 5 O 0 1 2 2 ／ s 高 于爆 炸 冲击 波速度 的导爆 索作传 爆元件 ， 特 别是在 工作 面较为 殃小 的爆 区进行 爆 破 ， 网络 中即使采 用 瞬发雷 管 ， 其 网络 也不 会被 冲击渡或 飞石 破坏 ， 并 且不 必进行 网络计算 。 2 多年 的 生产 实 践证 明 ， 使 用 塑 料 导 爆管起 爆 系统 进行微 差爆 破时 ， 在微 差结构 的选择 上要 比使 用 其 它 爆 破 系 统 灵 活 、 方 便 。 因此 ， 我 们 可 以根 据 不 同 的爆 破 条件 ， 设计 尽 可能完 善的起爆 网络 。 f 上接 第 1 0页 灰一 戈壁 料混合 的充 填材 料过 渡 ， 可使充填 成本 降低 1 2 ％左 右 2 充 填工艺 的改造 ， 在加 大充 填能力 、 降低劳 动强度 的同时 ， 可 节能 3 0 ％左右 。 3 充填 系统改造 后 ， 操作将 更 为简洁 ， 便 于保证充填 体质 量 。 维普资讯