全尾砂膏体泵送充填及其在格隆德矿的应用与发展.pdf

全尾砂膏体泵送充填及其在 格隆德矿的应用与发展 盒J I l 工程考察组 | 嘿本文根据盒 川工程圭尾砂膏体泵送充填及回栗工艺试瞳的需要，以 考察担成员周成甫一郭 蛙柱 ．封虫荣 ．胡文字等四人， 1 9 8 9 年5 月， 在西德巴德格磕德 B a d Gr u d 和 昔茨近新特 P u t m e i s t e r 公 司 的 宴 地考 察 和讨 论 为基 础 ，结 台 其它 科研 和 生产 实蕲 资 料 较 系统 的 介 鳍了 冀 蔓 ， 特 别是 格隆 德 矿的 回 采与充填工艺的匣用与发展． 一 、概 况 尾砂 水力充填 特别是尾砂胶缔充 填 ，在 国 内外有色金属矿山中得到了迅速发展，人们从 生产实践中逐渐认识到传统的水力充填在地表 制名 - 6 5 “ , -- 7 0 呖浓度的砂浆，通过钻孔、管道输 送至井下采场，这种方法简单、可靠。同时也 认识到由于需要大量的供水和排水，且当浓度 低时，水泥和细泥悬浮在充填采场表面，而水 泥在充填料浆中必须形成高浓度，方能产生较 好的强度，水混和淤泥不易被泄水时带出。而 低浓度砂浆不但增加水泥耗量，且引起坑道污 染和排泥等环境问题，实质上间接地增加了充 填成本。因此， 目前国内外一些充填矿山均在 努力将砂浆浓度提高到7 0 呖的水平，郾所谓 高浓 度或浓砂浆胶结充填 。国外少数矿 山在 此 基础上，叉进一步发展到膏体泵送充填的新工 艺 包括 全尾砂、分级 尾砂、重介 质 细 石 尾 矿、掘进破碎废石 粉煤灰 煤泥等。 1 9 7 8 年西德P r e u s s a g e 金属公司，首 先 在 格隆德铅锌矿进行全尾砂膏体泵送充填试验。 通过该矿6 年的建设和系统试验，现已形 成 了 “ P r e u s s a g e P u rop e d f i l l ”泵压 充 填 新 _T 艺，韭 申请 了 孥刺， 垒世界提供 咨询 服务 。 有 色矿 山一 1 9 9 0． 2 现 已迅速发展 ，用 在煤 矿 核工业 以及其它工 业的废渣处理中。在南 非的矿山如R a Ⅱ d f 0 n r e i n I CI 、 Dr i e f o nt e i n W e l c o m Fr e d b i e s 和We s t e r n Ho l d i n g 等 四 大 金 矿 ；美 国 的 L u c k y F r i d a y 银铅锌矿，澳大利亚 的 E t u r a 和Q u e Ri v e r 等铅锌矿山盼事后充填中。近年 来，还发展了MTP Ma c k P u ra p s f o r t u n - n e 1 隧道 苷续掘进泵送技 术 设 备 ，已 成 功地应用于日本、欧溯一些地铁和隧道。 格隆德和南非四大金矿 以及美国的矿山均 系很深的甚至2 0 0 0 m“下的深井矿山，大都 从 采用 自流输送的水砂充填在近年来改用全尾砂 膏体泵压充填，说明了遗 种充填工艺在一定条 件下具桁 艮 大的优越性，其共同的特点是； I ． 需要利用全部尾砂或废石 或其它工业 尾矿 废渣以改善环境卫生条件 ，否则处理 环卫和排除 泥水所需费用太大叉难 以实现。 2 ． 可用于充填的分级粗尾砂量不足或细粒 尾砂难以堆坝 ，而采石磨砂或筑坝不经济而需 要采用全尾砂 。 3 ． 矿山充填倍线很小，垂深较大，可充分 利用重力 以克服膏体管道输送高摩擦损失的缺 陷 ，减 少泵的段数 。 4 ． 各矿山均根据各 自的特定条件 ，慎重分 维普资讯 析 ，进行材料的物理力学和流变试验研究，认 为在经 济上可行 ，使 用上 可靠 时才逐步推广应 用 。 本文 主要对 全尾砂膏体充填料泵送克填的 特点及其 与传统水力充填间的差异韭 以格陛籀 矿的回采与充填工艺的研究及其应用与发展为 实倒作介绍。 二、垒尾砂膏体泵送充填 与传统尾砂水力充填问的差异 传统的水力充填对充填材料的要求主要是 在采场充填后能很快沉降，渗透性要好，易于 脱水，一般均需用分级的方法，将--3 7 细 泥 脱去，渗透率一般在1 O c m l h 左右，这种 方 法 是简单可靠的，但它的缺点是充填材料 砂浆 浓度低，含水量大 3 0 - -4 0 骺 胶结充填中 的水泥易随水溢出，水泥损失及耗量较大 岩 层的稳定时间也只有在水排除 ，充填体凝固后 才能获得；回采后的充填准备工作量和排泄水 量较大，坑下的环境污染 比较严重，同时，有 些矿山也由于可用于充填的合格尾砂量有慑， 从而需要岩石或其它骨料来补 充，使 成 本 增 高。 为克服上述缺点和满足某些矿山充填的特 殊需要，近年来，脱水后的高浓度砂浆用于充 填得到广为重视和应用，使采场充填后的渗透 及其相关问题得到较大程度地解决，充填料的 渗透问题不再成为关键，采场中排出的滥流水 也大大减少，较好的解决了传统水力充填中存 ． 在的问题，但充填体力学强度与水泥耗量仅稍 有改善，未能根除水力充填的弊端。 膏体状充填料泵压输送是借鉴砼泵送的经 验，结合充填料特点要求发展起来的，它具有 比一般浓砂浆 包含粗骨科的某一特定材料 更高浓度的充填材料，尾砂需通过过滤脱水制 备，砂浆呈牙膏状可保持在管道中不沉降，必 须通过活塞泵以低管道速 度层流输送，可泵送 一 2 一 性是这种充填料的关键所在。充填后基本不再 有哆 余水，可不再考虑渗透率和排泄承及排泥 问题，采场的充填准备工作 十分简单，同样强 度情况下 的水泥耗量最小。它的问题是充填料 制备需高效浓缩．脱水设备，所需投资较大 逮三种水力充填方式在充填材料要求、制 备、充填准备 以及其它各方面的区别详 见 表l 所示 。 在力学性质和强度方面，水力充填 与其它 各种传统充填方法一样，充填休在充填后，均 有较大的压缩沉降，因此，它的承载能力较有 限，而高浓度膏体克填 ，它的压缩量很少，可 以较好的克服这一问题 ，这对于下 向充填法回 采，顶板是充填休 的条件是更有意义的。 充填 体的抗压强 度由 以往2 8 天后的强度经 验可知 主要指单轴抗压强度，是 由于水灰 比含 量不 同而不 同，随着 浓度 的增加 ，强 度也 增大的效果明显 表2 。 三 膏体充填与 混凝土泵送的异同 全尾砂膏体状充填料泵压充填是西德 P m 公司在砼泵进经验的基础上发展起来的。 硷泵送首先应考虑其建筑质量的要求，郾 强度 匀质性 耐久性、不产生千缩裂缝等， 在此基础上考虑适合的泵进范围，确定砼的配 比，以 达 到 上 述规定的性能，因此要求 比较 严格也就是拌制砼的质量必须达到规定要求， 在泵送后不得产生和易性下降或发生离析等现 象，因此在设计中不能把考虑的重点放在泵进 上 ，否则将是本末倒置。 对于砼来讲，其长距离泵送标准配比的含 水量为9 ％，在泵送过程中，可泵性的影 响 因 素要很好考虑水与水泥之比；水与 细 骨 料 之 比；以及粗骨科与细骨料之比。 砼泵送设计的重要技术问题是粒度分布， 它的简单原理是粗骨料中所有的空隙必须被水 有 色矿 山一 l 9 9 0 ． 2 维普资讯 充冀材料性謦优缺点对比 裹I 完 壤 材 科 项 目 停 统 的 液 浆 膏 律 状 1 ． 充 填材料渗遗遗 分缎尾砂t o o 关蕾 分级尾砂 降佴分级界琨至 全尾砂 包台租骨科 度， mm， h 2 o u m 3 o 不走关蕾 3 不必考虑 6 0 7 0 7 0 ～7 8 7 s 7 4 9 o 敢麈． 嚼 低于蕾 c 障赦度 精低于沉降浓度 精高于沉障敢廑 2 ．暂送 方式 流 态 牛顿律两相氟 非牛顿律似均值流 非牛顿律结构流 方 式 以 自 流 为 主 自流 或 蒙 压 盛疆 累压 班 遍 高遍 素流 高速 壹流 佴速 层流 3 ．翩备爱管路 制 备 旋汽分级 脱 7 卫 筒仓搅拌浓缩 旋汽浓缩过滤脱水 管 路 系 统 有 备 用 有 备 用 不需备用 水琵毒加处 以翩站备为主 以倒备站为主 坑内或采场人口处为主 ‘ ．环卫条件 条 件 环 好 最 好 坑 道 请 理 田 难 步 与不充填时相似 坑内排承影 响 太 由 很 小 - 5 ．同样强度充壤 体水 太 中 小 怩耗t B ．需劳动力 J 多 』 中 少 7 ．箭备系统投资 i 小 f 中 盘 8 ． 地表尾砂处理投费 l 太 I 中 小或无 Q ． 维护管理 c 蔼 单 中 辱 严 格 1 0 ．练台韶源 J 太 l 中 小 l J ． 试 验要 求 I 面 单 I 中 辱 蔓 尊 } 水痰比与抗压强度关系墨 采 矿方 法． 应用范墨 裹2 克壤律 假强度粱f 高强度藁 莰太穗定 【破 射硅戚 项 目 直立 向置 吐 铺 收 小 睁 虚 中 辱 跨 度 I 太 跨 度 太 背 麈 } 8 天詹 ， 单 轴 F 咂 强度． 1 ～2 2 ～4 ‘ ～8 B ～ l 6 3 0 ～‘ O MPa 水农比 墨量 8 0‘ ‘ ～2 ． 2 2 ． 2 ～1 ． 7 I ． 7 ～1 0 ． 8 ～0 ． 8 乘矿方怯 对 宝 弱 法 慧氍律强度 的宴术 上自竞壤 下向充壤法 房枉法 ． 长 壁法 『需在矿拄 上誉建道路 有 色矿 山一 l 9 9 0 ． 2 泥和水所充填满，此外，还应稍有一定的细粒 剩余量以增加泵送的可靠性。砼泵送在建筑工 业 已可 以使 混合料浆进行仔 细设计达 到可泵性 程度韭可制定出标准。 与砼泵送不同的是膏l体克填料中除细颗粒 的水泥外，还有粉煤灰和全尾砂可提供大量的 细粒级材料，在合适的叛配条件下，形成可泵 送的高浓度混合砂浆或膏体，以保证谓合料的 稳定和防止离浙。膏体的防止离浙性能，可使 充填材料在暂停输送或因故停止作业时的一段 时间或几天 无水泥的情况下，粗粒料不沉 淀而不堵管。 砼的铷备一般是在集中的搅拌站生产，用 砼缶车运进给泵喂料而膏体充填材辩其制备除 维普资讯 前述需浓缩 ，脱水，搅拌外，水泥可以在充填 料制备站添加也 可 以在进 入采 场前管路中添加 进去。 因此 ，充填材料 的可 流动性 和稳 定性必 须事先进行研究和优 化，在采 场添 加水 泥后， 最终确定其力学强 度 。 另一点不同的是 ，砼的粗骨料、细砂和水 泥之间的配比及粒度有一定要求，通常是根据 试验确定其标号，可 以人为地较好的控制好组 成成份的食量韭已制定根据不同强度要求时的 国家标准配比在设计中进行选择，但是充填料 的粗粒材料通常是随当地岩性条件的不同而变 化应是一种廉价材料不可能再进行筛分加工， 也不可能是最优的，对其拉制也不会很好。由 于这种原因， 粗细粒之问的比例必须慎重研究。 据西德标准的砼与充填料的可泵性粒度分 布血线可参考图1 所示。 实际矿山采用充填料的 重量比或体积比还必须根据当地的岩石 比重和 岩性条件进行计算获得。格隆德矿南非l金矿等 实际粒度分布与此也韭非完全相适舍 。 在实际试验工作中，还应对 以下影响充填 姐 辩 骨 料 圈1 亮壤料与砼粒级组成的对比 粒0 ． m m ‘ 料性能的各种因素进行很好检查和分析研究。 1 粗粒间的空隙度； - 。 2 固体物料密度； ’ 3 细粒混合科的含水量 ； 4 计量设备的精度； 5 操作工的熟练程度 6 管线阿路的长度及其复杂程度。 四、垒尾砂膏体泵送 充填系统及制备 全尾砂 膏体泵送 充填系统，根槲其工 艺机 一 4一 铷的特点，采用选厂不分级垒尾砂 或不分级 垒尾砂加粗粒级细右再臻加 胶 结 材 料 水 泥、粉煤灰制备成膏体充填料，用活塞式泵 进行压送。这就要求首先对垒尾砂进行浓缩和 脱水，一般采用高效浓密机将选厂来的2 0 嘶左 右浓度的垒尾砂浓缩至4 0 5 o 嘶的浓砂浆，经 过滤机 真空带式过滤机或其它高效过滤机 脱水，滤饼水份约2 0 2 2 嘶左右，并达蓟全尾 砂回收率大于9 5 ％，回水可用于工业生产的要 求 。 在实际生产矿 J Jj 膏体泵送的制备 及输 有 色矿 山一 l 9 9 0 ． 2 维普资讯 送系统，因材料性质和输送及采矿工艺要求而 异，且 在逐渐发展 ，没有一成 不变的模式， 归 纳起来如 图2 所示的 几种 典型 方式。 ． ， 三 季 蚕 ■ 矗 1 一 盘 括囊幕 ， h 孝 尾砧 水 f h 井照尾砂 闺2 水力和 童体泵送典型 勇 统 髓 现有 为效不多 的生产 矿 山申，多 数将 全部 制备和泵送设施设在地面，并视输送距离确定 在坑 内是否再建立接力泵站 ，但 水泥的添加有 在地面和坑内两种方式，且后者有发展趋势， 这对管路清洗和提高膏体到采场的浓度均有好 处 。近年来 在南非某 金矿采取 分离制备方式， 即在池表进行全尾砂 浓缩 ．脱 水，但其浓度达 到浓砂浆 自流输送的要求，自流输送至坑 内搅 拌站，再与坑内破碎的细石混合搅拌成 膏体， 用泵压进至采场。水泥在搅拌站或进入采场前 管线中用压风添加均可。这一系统的特点可充 分 利用 自然压头，减少所需泵压及段数 ，是 值 得研究的。由于膏体充填矿山数量不多，处于 摸索和发展阶段，因此其系统和制备方式，还 需根据具体条件进行研 究确定 。 五、膏体材料的流交性能 膏体充填 料是一 复杂的多相混合料，其流 变性能是不船 以牛颤流体剪切应力定律来解释 有毒矿山一 1 9 9 O 0 的，如果 再添加胶结材料 水泥 和粉煤灰 则 从加水开始水泥颗粒就发生水化反映，随时间 变化膏体将逐渐凝结硬化，体系的粘、弹 塑 性也发生演变，从 开始 时 以牯塑性为主，逐渐 向粘弹性发展，其结构，物理性质等都与流变 参数有密切关系，存在着非牛顿体流变性能， 形成相 当高 的粘 滞性 。 膏 体充填料 的流变参 数， 屈服应力 和 塑 性 牯度q ，除 受物 料的粒级分布 浓度等制 约 外，还 与水 泥成分 、水化 时 间 ，水 灰 比 温 度、 比表面积、 搅拌条件等因素有关。 因此 从流 变学 角度而 言，水 泥在 坑 内添加 也是 有利的。 在环管中膏体在层流时，区段问两点的压 力损失的力的平衡方程与牛顿流体相同为 半 一 旦 一 告 J L D’’ 或一 孚 1 ． 4 式中 ， 、 P 为 区段 P 一 P 。 间压 力损 失 M Pa L ～区段长度 m J L k环 管内 径 m} ～ 管壁切应力 Mp a 。 J 五 力 损失 与剪切应力呈 正比关系，但对非 牛顿流体 性说 ，没 有适用于各种 情况的剪 切应 力 公式 ，而是根 据不 『 可物料研 究其流 变参 数， 建 立不同的流变模型，对其流变性 能 给 予 说 明，总 的来说这种剪切应力又与其粘性有关。 几种非牛顿流体的 流变性能公式 如下 ～ 牯滞塑性流体 B i n h a m ⋯。 t B 一 鲁 结构 i 性流体 Os t wa 1 d K 一 ，n ． 具 有流变极限的结构粘性 流体 ～ 。 十 K 一 ， 篓 ～萎 一 ，， II‘． -_ 维普资讯 式 中K～刚性系数N s ／ m ； n 一流动系数 ； q ～动力 粘度N s ／ m。 ； a ～塑性粘 度N s／ m ； ～ 剪切速率1 ／ s。 U I 流壹参数可由流变仪进行测定，较可靠的 还是 由试验管道输送中，测定管道参数， 由所 得压力损失计算出 ，根据流变槌 型 进 行 计 算，并绘出流变 曲线。 六、膏体充填料的管道泵送 膏体充填 料管道输送 和采 场充 填过程，对 其工作性能，即流动性、可塑性、稳定性等要 有一定要求，但采场工艺又要求充填料浆减少 水泥耗量， 提高浓度以达到所需的充填体强度， 这就存在着相互矛盾而又必须相互协调的统一 体 ； 一 膏l体充填料中固体含量耍合适，并使 其输进到采场后，不需脱水； ～ 膏体充填料在管道中的速度一般仅为 0 ． 6 v 0 ． 8 m／ s ，因 此要求其稳定性要好，使其 在输 送中及较长时间 中断时不离析 不致出现 沉淀 ； ～ 膏体充填料的稠度不能过高， 以便使 压力损失保持在可接受的范围内，使输送距离 尽可箍提高。 膏体充填料由于粒级含量的变化，其形成 膏体并可泵送对的含水量差异甚太。当细粒级 含量多时，如全部为不分级尾矿并添加水泥， 其形成 膏体 可泵进 的浓 度 在 7 4 7 8 晒之 间 变 化，而全尾砂加 一3 0 ram细石 时，则可达 到8 2 8 5 ％，甚至像砼可高达9 0 嘶。 膏体泵送的工作性用流变参数来表征 ，但 由于 迄今对 可泵性的标准和其流 变 参 数 的 测 定，还没有一个满意的手段和方法， 目前对砼 泵送的控制， 应用最广的仍是坍落度。 坍落度是 与材料的粒级 配 比、含水量等有直接关系， 一 6 一 而且是最直观 最简易地判定其流动性，稳定 性的一种测定方法和指标，当然也是极其粗糙 的和经验性的。砼和类似的膏体充填料其坍落 度在5 v l O c m或扩展度在3 8 v 4 l c m的 条 件 最 适合于泵送 。 其经验 性的管道 压力损失如下 向上泵送每 4 m需压力l O a r 1 0 Pa 水平管道每2 0 m需压力1 b a r ； 9 0 。 弯头每个需压力l O a r ， ， 管接头每2 0 个需压力l b a r ； 泵 启动 需压力 2 0 b a r 。 实践表明全尾砂膏体比全尾砂加细石膏 体其管道压力损失要太，且对浓度变化极其敏 感，全尾砂膏体当浓度超越7 6 ％时每增减1 ％． 其压力损失将成倍增加或减少。 图3 为南非R8 n d f 0 n t e i n 金 矿公司全 尾 砂 膏体管道输送特性曲线。从图中可看出，在不 同膏体含水量时，管径，流量、流速与压力损 失之阉的关系， 当管径为1 5 0 mm， 流量5 0 m。 ／ h ， 流速为0 ． 6 m， s 时，含 水量 呖时压力 损 失为 1 0 b a r ／ l O O m， 而含水量降低为2 2 呖，仅 差2 ％ 时，压力损失刚为2 0 b a r ／ l O O m，提高一倍。 圈5 南R a n d f o n t e i n 金矿全思砖 膏悼蕾输特性 七、格隆德矿应用实例 1 ． 矿山简况 格隆德铅锌矿已有4 0 0 余年的开采 历 史， 近1 6 0 余年以来，一直是西德的主要生产 铅 锌 有邑矿1 9 9 0 ． 2 维普资讯 的矿山。该矿床为一极不规则的沉积型矿床， 含矿带沿走 向全长约8 k in，其 中赋 存有数条断 续 延长 的平行 矿体， 每条 矿体沿走 向长及延谦 均有数百米。lfl 前开采深己达6 5 0 m 1 9 中段 。 矿石为含银方铅矿、冈锌矿和黄铁矿，铅和锌 的平 均品性 各为4 6 呖，银品位 l O 0 “ 2 0 O g ／ t ， 含矿带的脉石 大都均为矿体的直接顶底板 为石英，方解石 菱镁矿和重晶石，含矿带以 外的围岩主要是炭质页岩或砂岩。矿固岩均较 破碎，不稳固，矿体倾角7 0 9 0 。，厚度从i 0 c m到3 0 m不等，一般3 一 I 5 m。 该矿 目前生产能力约年产 矿 石4 0 万t ， 日 产矿石 1 3 O O 一 1 5 0 O t ，采用竖井开拓，全 尾 砂 下 向胶结充 填法回采。全矿共有 职 工 3 2 0 人， 井下工人2 0 0 人， 采选全员劳动生产率4 7 t ／ n 1 d 吨／ 人 日 ， 井下 工人 劳动生 产 率 7 一 S t ／ t a d，工 作面工人2 0 t ／ rod 。 选矿采用先经重介质预选，再经磨浮后获 得铅精矿 约 占1 5 呖，其 余8 5 呖系0 8 3 0 mm的尾矿 重介质尾矿 和2 m ，矿 流水，环境条件很好，充填准备工作很简单。 体厚小于5 m时，各脉分别布置进 路 回 采 当 充填时，人可以站在嚣近充填栅栏 即隔墙 矿脉厚大于 6 m时，多条进路 回采 。 外 面观看 ，栅栏为 一用 8 0 mm左 右的 圆木架 设 采场的进路宽 3 5 m，高3 m 宽 视 矿 体 成 间隔约7 0 0 8 0 0 ram见方的 网格门， 内铺 一 厚有一定变亿，但最大不超过5 m，罘 出 充 层具2 ． 5 3 ． 0 c m孔同的铁丝网， 不再铺设穗 布 有色矿山一l 9 9 0 ． 2 维普资讯 材料。因为没有多余的水，这一结构，足 以挡 住膏体充填材料。为了尽可能的结 顶，每 隔5 一l 0 m架设 一个栅栏 。工作面的 充填管 架设 在 栅栏 的顶部 ，随充随拆 ，折 除管 道时，可在充 填体 上架设两 根方术， 人进入栅 栏 内，站在方 木上，便可边拆 边充 ，不 会产 生砂 浆 飞 溅 问 题 。 充填不佳完全接顶 ， 最 后 留 下 2 0 0 3 0 0 mm 阶梯式 空隙。 由于矿体厚薄不同，对膏体充填料的强度 要求 亦需根据 实际情况调 整 ，通 常 为3 3 m 的进路中，水泥添加 量 约3 ％ e o k g ／ m。 ， R z 。 的抗压强度 达 1 ． 5 2 ． o MP a ，矿 体 厚 度 大，进路断面的宽度达5 r n ，要求 的充填体 强度为4 6 MPa ，此时，单位水泥耗 量 约 需 l 0 0 1 2 0 k g ／ m’ 。这种强 度，在 进路上方，实 际看到的人工顶顿是稳定的，也来见铺设钢筋 网，充填及其准备工作很简单。 j ． 尧璃材科曩薹力拳特性 格隆德矿是把粒度 为0 ． 8 3 0 n l r a 的 重 介 质 尾矿和粒度为O 一0 ． 5 ram的浮选尾砂作为 充 填料使用，其各 自的粒度组成及混合后达到泵 送充填料要求的组成如豳6 。 馘 ram 围6 充璃 科粒度分布 曲缝 经过试验研究和实践要求，实际采用的充 填材 料的各项 参数 为 粗粒 与细粒材料 的配 比为 1；1 低于2 5 m的细泥含量要求 占l 0 1 5 ％； 重介质尾矿脱水 后的含水量 为2 3 ％； 浮选尾砂脱水后含水量 为1 8 “ * , 2 0 ％； 有 色矿 山一 l 9 9 0 ． 2 滤饼厚5 ～1 0 mm； 可泵性较好的膏体扩展度为4 0 5 2 c m 混合 后的充填含水量为 1 2 1 5 ％； 充填料 的密度为2 ． 2 2 5 t ／ m ； 膏状充 填料泵送 速度为0 ． 7 m／ s 。 上述充填材料的特性，在格隆德的具体条 件下，能达到避免管遭堵塞，粗颗粒物料的理 论孔隙为细粒级 所填 满，具 有l 0 1 5 秀的细泥 含量也可以具备一种能阻止各种颗粒在管道输 送时不 发生 沉降。试 验和生产 初期，为 了脱水． 要求而采用过三段旋流器，脱水筛处理旋流器- 底流，因细泥损失太大使充填混台料无法蒙送 或难以泵送。在采用叶片式滤清器或澄清离心 机进行脱水对，残余水量不能低刭2 4 卿也没有 采用。 采用这种比倒的详细试验表明，如水灰比 为3 ． 6 时。 可 以达到要求的力学强度 2 ． O MP a 水灰比大小对力学强度的关系如图7 ． 单轴抗压强度 1 ● { l 一 、． - ● 卜 I I 围7 抗 压盥虞、水灰 比、含水量 关系 图示可知，采 用1 2 ％含水量 的充填料 ，达 到 同样 强度的水泥耗量 k g ／ t 要 比I 8 ％含水 量时 大约减少 I ／ s 。 4 ． 充填料制 备 该矿的膏体充填料制备厂设备 配 置 很 紧 凑 。采 用重介质 和 浮选尾砂 分开 脱水 。初期俺 一 9- - 置 卫 L L 维普资讯 ’ 羽的浮选尾砂经旋流器高效浓密机并添加絮凝 剂 与旋 流器底流一起再经真空带式 过滤机 过滤 脱 水后经 两段双螺旋 叶片 及双 螺旋 搅拌机搅拌 后再泵送入井下接力泵站充填。实际生产中， 是浮选全尾砂以l 5 0 m。 ／ h 流量，2 O ％浓度砂浆 直接泵入带式 过滤机，取 消了旋流和高教浓密 机两 个环节，也 不添加 絮凝 剂。据了解，除 了 三段旋流细泥流失太多外，主要还有带式过滤 机选型过大 3 5 m ，如先浓缩给料 ， 在 浓 度提 高到 5 0 缅 以后，用1 5 11 1 过滤 机就 足 够 。 而在既定的设备条件下， 只用3 5 m z 的带式 过滤 机，减少旋 流和 浓缩过程 ，在经济上较合理。 过滤蓿的滤饼厚约5 一l 0 m m，含水量为I 8 2 O ％，由台6 0 0 ram宽皮带运输机运到第一 段搅 拌机。 重介质的尾矿经室外一个高2 0 m ， 直 径5 ． 皿，容积4 0 0 m‘ 的筒仓贮存，经皮带运到 制 备 厂的一 台振动 脱永筛经脱水 至3 缅含水量 并 计 量和 过滤 后尾砂 一起同时 给入 第一段双轴 叶片 搅拌机 多余的重介质尾矿可从筒仓下卸，由 汽车运走，再进入第二段双螺旋搅拌输送机 中再 次搅 拌混合， 然后经双活塞泵 泵 入 5 0 0 m 水平 的井下 泵站接力 送入采场进 路。原 设计安 装 与实际应用 充填制备流程见 图8 和图9 。 圈8 原 竞薅料地面 利鲁 蔡统 l 一泵培辩；2 旋摘量} 一系箍浇器痛流； 一浓度计 } 一 流 量 计 ；6 一添 加絮耀剂I 7 5 m’ 带式过蔼机 }8 --泵 溢_硫；0 一叶片式泣情器，J o 一鹿带轷瀑矿脱水 ；l J 一料仓 ； l 2 一电磁输送槽{1 _皮带称； l 4 一脱永筛和泵送设施 ；l 5 一 双轴器台器；I 6 一双熏旋讽台器；J T 一双 活塞花浆幕 圈9 现充填料制备系统 系统中还有’一套应急备用的搅 拌 式 贮仓 图9 ，当遇有事故或其它原西停泵时 ， 选 2 5 m。 ， 2 ． 5 3 m和一套小型P m 泵 系 统 厂尾砂和带式过滤机仍可工作1 小时。制 备 厂 -- 1 O -- 有 色矿 山一 l 9 9 0 ． 2 维普资讯 有 一小 型控 制操作盘，可遥控设备 和监测 地 表 及 井下泵站的泵压变化 ，全 厂仅 名工 人 管 理全部操 作。 这个 制 备厂配置 紧凑 ，设 备运行可靠， 充 填 很有保证 。 5 ． 充填管路 系统 格 隆德矿 的管 路系统采 用水泥和充填材料 分 离输送 图j O 明 1 0 格隆镰矿充 填系统明 一 淖选尾矿佃重介费分选浮矿 5 0 t 5 0 2 --稠度潮定 仪； 一 双活塞泵 e o k W ；4 一测压传感器}5 一弹簧昔槊； 一 遥 控闸 门 7 一 中 间泵站 }e 一双 蔷塞 泵 l 6 o k W 充 填材料通过地表2 台 KOS一 2 1 O O P m泵 功率1 6 0 k w， 台 泵压6 0 b a r ． 流量3 0 m ／h ， 一 台工 作，一 台备用 经地 面输 送8 0 m水平 距 离 由竖井进 入井下，管径 为1 5 2 ram，在 井 口弯 管处 ，设有一 垂直三通供放海 棉球 和进压风 ， 用以清洗管道。垂直管垂深约5 1 l m 至 1 4中 段 ，在 底部压 力达 l O O h r ，再 向西输送 1 3 0 0 m至井下接力泵站 有一台KOS 1 4 0 6 P ro泵 和 一 台双嗓蔽搅拌机，搅拌后再接力泵送至采 ．场充 填。 水 泥通 过地表水泥仓用风力输送至井 下， 其 添加方式 存两种， 一种是在坑 内 泵 站 内 添 加，由坑内水泥仓用压风将水泥吹入泵站内专 制的制浆设备 1 ． 5 2 ． 5 1 ． 5 m小设 备 剩 成 水泥浆后直接加入双螺旋搅拌机 坑 内泵 站 中与充填料混合。另一种是在采场前管线 末 端 3 O 5 0 m处的充填管道 上安装 一4 5 。的 喷 有 色矿 d -- t 99 0． 2 射头直径2 5 5 0 c m，由此用强压风 吹 入干 水 泥，用 以吸收残余水分，促 进水泥与充填料混 合后入采 场。 水泥在坑 内添加 的优 点是管道清洗简单， 一 般每次充填仅清洗加入 水泥后的一段管路， 绝大部分垂直和水平管路 近2 0 0 O re因 膏体 充填料不加水泥且不沉降，因此不需要清洗。 目前，该矿在每星期五充填工作结束后，管子 内充填料 不放 空，等下星期一上 班时再继 续泵 送充填。 另一好处是加承 泥前前 膏体状 充填科流变 特性，扩展值等可根据管道输 送条件调整， 以 适应管道特征，即可根据需要 的浓度 即扩展 值改变管道的阻力变化。另外，还可最大限 度的提 高充填体强 度。 格隆德矿认为，在长管路系统中，采用坑 内接力 泵站 比在地表设一段大泵更有 利， 它可 较安全可靠的进行高压输送。 充填管路的管 壁厚 ． 竖井直管段 为l O mm， 中段水平管为6 ． 6 mm，靠近采场及工作面处为 4 ． 5 ram，管道磨损值为每I r a m厚管壁能输 送5 7 万m。 充填 料。在 竖井垂直 段中的管道 安装 采用空气弹簧管座以防冲击震动和温差变化时 管 子伸缩。中段管路 的安装 均不固定死 ，而是 用废锕绳或链条外套胶管惹 在巷遭 的侧， 允许管子摆动，全都管道均采用专门1设计的快 速 接头联接。 格隆德矿生产实际的管道压力 损 失 见 图 l1 。 蛩]8]I t嚣el4 留mte L留tH B E ” p in l 1 格 隆鲁 矿管道压力损失明 从 图中可看 出 维普资讯 1 ． 地 袭水 平管 路8 0 m长，压力 由 3 6 b a r降 至3 0 b a r ，则每 1 0 0 m管 长 压 力 损 失 约 为 7 ． 5 b a r 。 2 ． 竖井 段管路垂 深5 l 1 m，压力 由 3 0 b a r 加 膏体重力 1 0 7 b a r 共1 3 7 b a r 降至井底 1 0 0 b a r 则每 1 0 0 m管长压力 损失 约7 ． 2 b a r 。 3 ． 1 4 中段西部水平管道 至 中间泵站长为 1 2 2 0 m ，其压力损失可根据膏体的扩展度 ，即 含水 条件而 变化， 当扩展 度为4 7 4 4 8 c m时 为 每 1 0 0 m管路 压降约7 ． 6 47 ． 7 b a r ，如果扩 展 度 加大到5 6 c m时则降低至5 ． 5 b a r l O O m。这说明 在系统既定条件下可通过改变膏体浓度来调整 一 定范 围内的泵送距 离。 八、几点认识 1 ． 全尾砂膏体泵送充填，已经通过国外一 些生产矿山实践对比证实是一种具宥较好的社 会效益和经挤效益，极有暖弓 I 力的新工艺。 2 ． 全尾砂膏体泵进充填目前尚处于应用和 发展的韧期阶段，无论从设备和工艺上均非很 成熟，其技术关键在于高效脱水设备和对充填 材 料流变特 性、可泵性 、管道阻力等 的研 究， 不能简单引用外来经验，必须进行技术经济分 析和半工业试 验才能确定其应用。 3 ． 全尾砂膏体泵进充填的应用是有 条件 的 不能简单取代浓砂浆水力充填工艺，最适合用 于下列条件 i 胶结充填的下 向分层 充 填 和事后充填； 2 要求利用全部不分级 尾 砂 综合经济效益 和社会效 益好 的矿 山； 3 埋 藏深 度大 的深 井矿 山， 用高 自然压头 弥补 膏体 管道输送 阻力大的缺陷 。 4 全尾砂膏休泵送充填半工业试验已在金 川有色金属公 司二矿 区取得可 喜进展，须进一 步进 行各种条件下 的管道输 送参数和流变参数 的测定及理论研究工作，进一步作井下的工业 试 验。 ●考文越 略 本文由刘大荣整理，特邀黄燮中协助编写 上接第1 3 页 BC 1 曲压曩带式钻机 l 台 日车小橙 T- - 4 向下离毫 占 机 t 台 2 - 轱式 袭戴机 wO 冀藏机斗窖i o ． 5 m。1 白日 车小格 C 个2 C冀藏机斗窖i 0 ． 3 m0 1 台 C T ● 9 C冀截机斗春● ． 5 皿 l 台 c T ． Q 2 A糖载机斗窖7 ． 7 m l 台 3 ． 自卸 车 C ATT B自卸车 4 6 吨 2 台 H 5 6 自卸车4 6 吨 3 白 小拯 HDl d 0 自卸车 4 B 吨 l 台 小糙 4 ． 推土机 D3 5 5 A型推土机 5 3 吨1 台 小橙 CTD9 N型推 土机 4 d 吨l 台 Dl 5 6 型推土机4 1 吨1 台 -- 1 2一 四 原矿外运设施 津久 见工 厂位 于海 边，具有独 特 的有利条 件，石灰石的出售，主要靠工厂码头． 主码 头t水深 1 6 米 ，长 i 6 8 米，装船 能 力 2 0 0 0 吨／ 时。海岸 贮矿 堆量6 万 吨，贮仓 容 积 万吨。 辅助码头 水深8 ． 6 米 ，长1 0 0 米，装 船自 邑 力1 5 0 0吨／ 时。 海岸贮矿 堆；水泥厂用l 0 万 吨， 烧 结厂用4 ． 6 万 吨。 有 色矿 山一 l 9 9 0 2 维普资讯