武山铜矿分级尾砂胶结充填工艺成功改进与优化实践.pdf

8 铜业工程 2 0 0 9 №4 文章编号1 0 0 9 3 8 4 2 2 0 0 9 0 4 0 0 0 8 0 3 武山铜矿分级尾砂胶结充填工艺成功改进与优化实践 林国洪。周瑞林。周斌 江西铜业集团公司武山铜矿，江西瑞昌3 3 2 2 0 4 摘要全面系统地介绍了武山铜矿分级尾砂胶结充填工艺成功改进与优化的实践，摸索出了一套对胶结充 填系统在运行时发生的一列问题的成功改进解决方法。 关键词胶结充填；工艺优化；浓度 中图分类号T D 8 0 3 l 前言 文献标识码B 武山铜矿自2 0 0 4 年与长沙矿山院合作，在南矿 带试验采场进行下向胶结充填试验成功以后，中国 有色工程设计研究总院在江西铜业股份有限公司 武山铜矿深部挖潜扩产技术改造初步设计中，推 荐北矿带采用分级尾沙胶结充填法。 2 0 0 7 年8 月北矿带胶结充填站建成，同年1 0 月开始在北矿带逐步推广使用，但使用过程中出现 了以下问题，一是逆止喷嘴容易损坏，造成立式沙仓 底部造浆不稳定、沙仓内容易结块造成堵管断流；二 是电磁流量计数据波动大、计量不准确；三是出现井 下通讯不畅、上下联系不通等情况，导致充填质量得 不到保证。矿山工程技术人员及管理人员通过强化 现场管理和考核．精细施工过程的监控；优化采场单 体设计以及依靠科技进步，完善了造浆、计量、通讯、 监控等四个系统，落实了采矿作业现场“三个一”措 施工程，促进了系统稳定和流程畅通；并全面总结了 胶结充填操作标准管理制度和考核办法，制定了一 套应急抢险预案，通过不懈的努力，促使胶结充填工 作朝着正确的方向前进。 随着胶结充填工艺系统的改进与设计的优化，地 表胶结充填站经过不断的生产实践和科技攻关，目前 料浆重量浓度已达到6 8 ％一7 2 ％设计浓度，并取得了 良好效果。采场单产能力得到了大幅度提高。 2 完善底部造浆、尾沙计量、通讯网络、管路 监控等四个系统 收稿日期2 0 0 9 _ 1 0 2 0 1 立式沙仓底部造浆是胶结充填工艺的关键 环节，同时也是胶结充填工艺的技术难点。由于沙 仓内沙子在高压风的作用下，对造浆喷嘴具有强烈 的磨损，造浆喷嘴在使用很短的时间后就失去逆止 作用，沙仓内尾沙从喷嘴倒灌进入造浆环管，直至整 个供风系统，严重时造成整个造浆系统瘫痪，引发严 重的充填事故。从胶结充填站建成以来，矿山不断 研究和实践，前后经过3 次改进，现设计使用了耐磨 性能高、逆止性能好、耗风量小的造浆喷嘴，不但造 浆稳定、用风量大幅度减少，而且造浆喷嘴使用周期 大大延长。同时对造浆环管重新分组，可以根据不 同情况适当开启，从而进一步减少用风消耗。目前 正在加工易于装配、更为耐磨的造浆喷嘴。 2 依据试验数据，正确选择流量计，完善尾沙 计量系统。胶结充填时尾沙的准确计量关系到灰沙 配比的正确性和充填总量的准确度，由于该矿尾沙 中成分比较特殊．铁元素含量大，对原设计使用的电 磁流量计有强大的干扰，导致电磁流量计计量数据 在0 到最大值之间不断变动，基本失去计量功能，充 填的灰沙配比和总量只能靠操作人员的经验调控， 数据失真十分严重。对此，采矿车间与供应厂商经 多次试验和不断沟通，矿山分级尾砂主要成份C u 、 S 、P b 、z n 、A u 、A g 、T F e 、S i 0 2 、C a O 、A s 、A 1 2 0 ”M g O ，根 据实验室数据检测，最终查明在分级尾砂成份中T f e 含量达到1 0 ．8 ％，超过了电磁流量计测量介质含铁 的最大允许含量，是造成电磁流量计计量波动的直 接原因。在确定电磁流量计不符合介质要求后，通 过反复试验和比对，最终选择了适合矿山充填介质 万方数据 2 0 0 9 №4 林国洪，周瑞林，周斌武山铜矿分级尾砂胶结充填工艺成功改进与优化实践 9 的压差流量计，从2 0 0 8 年l O 月份至今，压差流量计 计量效果良好，充填总量和灰沙配比计量准确率均 达到9 7 ％以上，满足设计要求。 3 改造泄漏通讯系统，布设有线电话线路，形 成立体的通讯网络。胶结充填要求现场监控到位、 反应及时，必须与地表充填站保持通讯畅通。受井 下条件影响，泄漏通讯线路经常损坏，严重影响到胶 结充填的过程监控。为此车间完善了井下泄漏通讯 网络．把网络及时跟进到采场，在地表充填站增加了 泄漏通讯电话，并在井下主斜坡道重新布置了有线 电话线路。车间通过重新梳理管理程序，明确了职 责，把通讯系统的维护工作归口到胶结充填管理组， 确保了井下通讯系统的畅通。 4 完善充填管路监控系统，实时监控充填管 网中的薄弱环节。北带充填管路在一4 0 m 及 一1 6 0 m 孔底是容易泄漏和出问题的地方，特别是 - 4 0 m 孔底，管巡工难以到达。由于胶结充填料浆 浓度高达7 0 ％以上，如果出现管路泄漏，一旦不能 及时发现，极易造成堵管而引发严重的充填事故。 车间在一4 0 m 和一1 6 0 m 孔底安装了监控摄像头并 把信号引到充填站主控室，实时监控到这些地方的 情况，一旦出现问题，可以及时采取相应的措施，避 免充填堵管事故的发生。 3 在采场作业现场落实“三个一”措施工程， 解决了井下作业盘区现场出现的难题 1 解决洗管水大量进入采空区措施工程。增 加个闸阀解决洗管水进入采场，解决了底部脱层、 离析的问题。由于北带矿体较薄，回采分条较短，如 果不控制洗充填管的水进入采空区，势必降低充填料 浆浓度而造成底部离析和脱层。为有效提高胶结充 填料浆的浓度，车间在采场排水阀前面增加了一个闸 阀，及时阻截洗管及其它不必要的水迸人采空区，从 而提高了充填质量。图1 为双闸阀安装示意图。 ‘0 ’ 研瑁伐，”用网 1 1 i，| q 采空区 p 开乙软⋯ 密闭墙 圈1 双闸阀安装示意图 2 解决充填过程料浆均衡过程填充空区措施 工程。增加一根顶柱，解决端部充填体离析等充填 质量不均衡的现象在充填过程中，发现同次充填的 胶结体中，存在质量不均衡的现象，主要表现在采空 区端部胶结体的强度明显低于密闭墙附近的强度。 经车间技术人员认真分析发现，原因在于充填过程 中出料口冲击大对充填料浆的扰动大和料浆长距离 流动，水泥和沙子分层沉降造成。针对这一问题，车 间采取“管口打顶柱和多点下料”的方式予以解决。 管口打顶柱是指在管口3 0 0 r a m 一5 0 0 r a m 处打一根 顶柱，让充填料浆从管口出来后碰到顶柱，将料浆打 散，避免料浆直接砸在下面而形成空洞和扰动，促使 料浆平稳有序沉降。多点下料是指在采空区的充填 管上每隔2 m 一3 m 的距离开设一个2 e r a 见方的下料 小口，促使充填分条内充填料均衡上升，避免造成里 高外低的不均衡现象和长距离流动导致的离析和分 层现象。 3 解决采矿作业温度高措施工程。预埋一组 油桶作为采场回风道，解决采场高温现象。由于采 场含硫高和胶结体中含水泥等因素，胶结充填采场 内温度过高，采用压入式通风不能有效降低采场温 度。车间通过在每个采场本分层内预埋一到两组油 桶，作为下分层的排风巷道，采用压入式和抽出式两 种通风方式，有效的解决了采场高温的问题。图2 为胶结充填采场通风示意图。 ①人工顺路回风天井；②人工回风平巷；③抽风机； ④分段无轨运输巷道；⑤采场联络道；⑥采场泄水井； ⑦采场溜矿井；⑧矿体；⑨充填滤水密闭墙 圈2 胶结充填采场通风示意图 进料4 优化采场设计，强化现场管理 万目 1 根据胶结充填特点及采场矿体的不同赋存 情况，对采场进行优化设计，从源头上把好安全关、成 本关、效率关。设计图上详细标注了上分层各次充填 万方数据 1 0 铜业工程 2 0 0 9N 0 4 的轮廓线，充填各项数据及相邻工程实测和地质界 线，并依据上述各项工程合理地布置切回采巷道．使 设计巷道尽量规避隐患点并与上分层巷道呈大角度 交叉布置，最终让顶板最大限度的保持稳定状态。车 间坚持每周四的“安全技术交底会”，在会上对各采掘 工作面的安全技术情况进行梳理，并集中会审采矿设 计图纸，集思广益．共同探讨，使设计在安全上更可 靠、经济上更合理、技术上更可行。 2 进一步完善采空区的配筋参数。长期以 来，竖筋的长度为2 ．2 5 m ，并沿着进路布置两排，随 着充填工艺的不断稳定成熟，采场回采断面逐步扩 大至设计断面 4 m 4 m 。面对这一情况，车间及 时将竖筋长度调整为2 ．4 m ，且将竖筋托板尺寸稳定 在1 5 0 m m 1 5 0 r a m 。在采空区内视断面宽度增补 竖筋，使之满足1 ．6 m 1 ．6 m 的网度。通过以上改 进，使采空区的配筋参数与江西理工大学的充填体 稳定试验数据相符。 3 积极开展新型钢筋网试验，解决钢筋网散 落现象。为解决长期以来采空区钢筋网扎制质量难 以保证，导致下分层顶板钢筋网散落的问题，车间积 极稳妥的配合矿相关部门试验使用预制钢筋编织 网，通过在北带W 1 、E 8 两个盘区试点，效果良好，散 落现象大幅减少。并极大降低了采场作业人员的劳 动强度，提高了扎筋工作的效率。 4 充分利用新型支护手段维护采空区的边邦 稳定。北带东部采场矿体多为松散，且普遍存在被 风化的黄斑岩、花岗岩切割破坏的现象，导致矿岩 的稳定性较差，极易产生偏帮。而大量的偏帮物体 会打倒布置好的竖筋或者混人正在充填的胶结体 中，极大地降低充填体质屏，给下一分层的采矿作 业带来极大地安全威胁。针对这一现象，在采空区 清理扎筋之前对不稳定的边邦进行喷浆护邦，不仅 减少了偏帮而且采空区趋于稳定后，生产组织更为 灵活。 5 进一步规范胶结充填的报量制度。首先是 严格采空区的验收工作，车间测量人员将日常的实 测图跟进工作与采空区报实测工作相结合，相互对 应，互相检查．最大限度的减少误差，且在密闭墙砌 筑完成后，由车间采矿技术人员校核密闭墙位置和 高度，进一步精确采空区空间。其次认真测定胶结 充填灰沙配比量，通过做沉降试验与配比试验，发现 初期确定的充填报量公式与现场不相符合，通过多 次试验最终测定了t 4 和l 8 不同情况下，水泥和尾 沙的体积比与重量比存在一定的差异，为充填报量 提供了科学、准确的依据。 5 结论 胶结充填是一个系统性工程，涉及到技术和管 理的多个层面，该矿经过改进与优化，流量稳定在 5 ％的变化范围内，充填沙量、水泥量计量准确，灰沙 配比准确率达到9 8 ％，充填浓度达到6 8 ％一7 2 ％， 胶结充填质量稳步提高，充填工艺系统稳定、均衡、 高效、安全，达到设计要求。 T h eM o d i f i c a t i o na n d0 p t i m i z a t i o nP r a c t i c et ot h eC e m e n t e dB a c k f i l lP r o c e s s 谢t h C l a s s i f i e dT a i l i n gi nW u s h a nC o p p e rM i n e L I NG u o h o n g ，Z H O UR u i l i n ，Z H O UB i n W u s h a nC o p p e rM i n e 矿J C C ，R u i c h a n g3 3 2 2 0 4 ，J i a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e ri n t r o d u c e st h em o d i f i c a t i o na n do p t i m i z a t i o np r a c t i c et ot h ec e m e n t e db a c k f i l lp r o c e s sw i t hc l a s s i f i e dt a i l i n g i nW u s h a nC o p p e rm i n e ．S o l u t i o n sa r | es t u d i e da n dg i v e nf o ras e r i e so fe a s i l yh a p p e np r o b l e m sw h e nu s i n gt h i st y p eo fh e c k f d ip r o c e s s ． K e yw o r d s c e m e r i t e dB ∞如U ；P r o c e s sO p t i m i z a t i o n ；D e n s i t y 万方数据 武山铜矿分级尾砂胶结充填工艺成功改进与优化实践武山铜矿分级尾砂胶结充填工艺成功改进与优化实践 作者林国洪， 周瑞林， 周斌， LIN Guo-hong， ZHOU Rui-lin， ZHOU Bin 作者单位江西铜业集团公司武山铜矿,江西,瑞昌,332204 刊名 铜业工程 英文刊名COPPER ENGINEERING 年，卷期20094 本文读者也读过10条本文读者也读过10条 1. 林国洪.LIN Guo-hong 尾砂胶结充填新工艺在武山铜矿的研究与应用[期刊论文]-铜业工程20083 2. 周瑞林.ZHOU Ruilin 分级尾砂胶结充填在武山铜矿的应用[期刊论文]-有色金属（矿山部分）2010,623 3. 吴已成.赵永和.WU Yi-cheng.ZHAO Yong-he 三中段开采在武山铜矿的研究应用[期刊论文]-铜业工程20093 4. 赵传卿.胡乃联.ZHAO Chuan-qing.HU Nai-lian 焦家金矿充填物料的颗粒级配优选研究[期刊论文]-矿冶 2008,172 5. 支学艺.刘艳.唐敏康.黄洪祥.ZHI Xue-yi.LIU Yan.TANG Min-kang.HUANG Hong-xiang 武山铜矿深部通风系统 优化设计研究[期刊论文]-江西有色金属2005,192 6. 邓代强.高永涛.姚中亮.吴顺川.朱伟亚.DENG Dai-qiang.GAO Yong-tao.YAO Zhong-liang.WU Shun-chuan.ZHU Wei-ya 水泥-分级尾砂充填材料渗透性能研究[期刊论文]-西安建筑科技大学学报（自然科学版）2009,415 7. 段龙银.彭小刚.Duan Longyin.Peng Xiaogang 武山铜矿下向胶结充填试验方案探讨[期刊论文]-铜业工程 20071 8. 江亲才 浅谈武山铜矿分级尾砂的综合利用[期刊论文]-矿业快报200114 9. 付毅.谢源.刘道昆.李政.邹贤季 膏体浆料管道自流充填新技术试验[期刊论文]-有色金属矿山部分 2003,555 10. 邓代强.姚中亮.杨耀亮.孟稳权.DENG Dai-qiang.YAO Zhong-liang.YANG Yao-liang.MENG Wen-quan 水泥-分 级尾砂充填料浆的凝结性能[期刊论文]-有色金属2008,603 本文链接