大流量充填系统料浆稳定制备技术

周 刚

（山东黄金矿业股份有限公司新城金矿，山东 莱州 261430）

我国某矿山开采工作单位，在实际工作过程中矿床的矿石储备量相对较大，整个矿山开采工作单位的生产能力较高，为了充分满足矿山开采工作效率和稳定性，该矿山开采单位采用的是大结构高效充填采矿工作方式，达到750万t/a的设计生产规模条件下，每年的料浆充填体积总量达到223万m³，如果使用的是常规流量充填系统，根据矿床开采工作条件情况，整个矿区范围内需要设置出10套以上的充填系统来进行充填工作，因此造成前期的经济成本投入量过大、充填工作效率偏低，会影响到整个矿山开采工作单位的经济效益，因此通过大流量充填系统的研发和使用，有效解决这一问题所产生的影响。

1 大流量充填系统料浆输送方案制定

大流量充填系统料浆制备输送工作方案，单套充填系统主要通过两个立式砂仓、一个水泥仓、一套材料搅拌设备、两个充填钻孔以及相配套的控制工作系统所构成。立式砂仓直径大小为15m，高度大小为10m，单仓容积总量为2020m3，水泥仓结构直径大小为8.5m，高度为22.5m。容积大小大约为527m3，可以装600t的水泥砂浆材料。单套系统充填料浆制备输送能力可以达到180m3/h～200m3/h，一次性最大充填量可以达到1600m3～2000m3，充填钻孔和煤矿井下的输送材料管道直径范围在150mm～165mm之间，充填料浆设备输送材料的浓度大小，直接影响到整个矿山的充填工作质量以及充填工作成本。通过使用大流量充填系统，料浆浓度的稳定性问题是其中需要考虑的重点问题之一，对此需要针对大流量充填系统料浆稳定制备技术进行进一步研究和分析，有效保证所充填料浆浓度的稳定性[1]。

2 充填料浆浓度控制及其存在的影响问题

2.1 充填料浆浓度大小控制

由于矿山井下充填料浆材料，主要是由尾砂胶凝剂以及水等原材料，根据特定的比例混合配制而成，由于充填材料的料浆浓度控制工作，主要分为两部分所构成，即尾砂浆浓度大小控制和胶凝剂添加量控制。根据充填工作要求，对于充填材料的料浆浓度大小进行有效控制，对胶凝剂材料配比参数进行掌控，可以有效换算得到其中的尾砂浆浓度，同时作为尾砂浆浓度的标准设定参数。实际尾砂浆浓度大小可以根据放置砂管当中的射线浓度、记忆设备，对料浆材料的浓度大小进行检测，通过设定尾浆浓度和实际检测到的料浆材料浓度，二者之间的差值则为实际料浆的浓度偏差量大小，为了保证尾砂浓度始终保持在标准的充填材料浓度附近，控制系统需要根据上述产生的偏差量大小，有效控制砂仓底部的造浆水阀开度大小，以此来实现对整个要将浓度的有效控制。胶凝剂材料的添加量控制主要是基于胶凝剂材料的配比参数，通过尾砂浆的实际充填流量大小，以及用于控制设定浓度的标准参数，经过进一步计算之后得到交凝剂材料的实际添加量，将其作为标准的参数值进行调节[2]。

2.2 充填料浆浓度控制存在的主要问题

在胶结充填系统的充填站自动控制中,充填料浆浓度的控制直接影响充填质量，为了实现充填料浆浓度的稳定可靠控制，需要从工艺角度出发改变料浆制备过程。因为，在造浆工作过程中经常会受到多方面因素的干扰，比如砂仓材料的位置、尾的到饱和程度、尾砂级配大小、尾砂的存放时间、尾砂的塌方、放砂阀的开关大小，周围环境温度等相关影响因素，并且很多外部影响因素具有较强的随机性特点，进而造成放砂管当中的大量尾砂，将材料的浓度变化程度相对较高，表现出浓度不稳定性情况，无法有效实现尾砂浆浓度大小的稳定性控制，因此无法实现充填料浆的精确配比，会直接影响到整个料浆的输送和充填体的质量情况，这也是现阶段大流量充填系统生产工作当中一种比较突出性的问题之一[3]。

尾砂浓度大小是胶凝剂添加量控制工作的关键所在，尾砂浆的材料浓度不稳定会造成胶凝剂添加量的计算和库存工作失去原有的依据，为了有效防止胶凝剂添加量出现频繁调节问题，在实际调节设定参数值工作过程中，需要根据胶凝剂材料的实际配比宫的参数，对尾砂浆的浓度设定值大小以及实际流量值大小进行控制。因为，胶凝剂材料的配比和尾砂浆浓度，参数设置之间会存在一定的差异，因此胶凝剂材料的添加量调节工作，需要随着尾砂浆的实际流量大小变化来进行控制，是尾砂浆的实际浓度大小和实际设定浓度大小之间存在较大的偏差量，胶凝剂的实际调节量也不会产生明显的变化，因此在配置的料浆浓度大小方面，经常会产生一定的偏差问题。在矿山实际开采工作过程中，为了全面实现充填材料浓度的稳定性控制，必须要对大流量充填系统进行优化和完善，有效保证充填材料的速率和质量符合要求。一方面可以通过改善控制工作方法，保证大流量充填系统的工作适应性；另一方面在大流量充填系统工艺流程方面，可以有效改变料浆的制备工作过程，通过采取二级控制工作方式，实现对整个料浆稳定性的全面控制[4]。

3 充填材料浓度二级控制工作策略

3.1 充填材料制备

充填材料料浆浓度大小控制存在问题，会造成尾砂浆产生不稳定性情况，为了有效防止尾砂浆浓度不稳定问题的产生，在原系统放砂管与搅拌桶之间新增加一级搅拌桶，大小和料浆制备搅拌桶的规格大小保持相同。尾砂将搅拌桶的出口位置管道当中安装有砂浆泵，电动阀浓度计以及流量计等相关设备，同时搅拌桶的正上方安装有液位调整剂，主要用于检测液面高度。砂仓当中的尾砂部分主要是通过高压造浆水流态化，经过放砂管直接引入到尾砂浆搅拌桶内部，在材料完全放门的条件下打开出口管道当中的阀门，经过充分搅拌之后形成温度更加均匀的被砂浆材料。通过砂浆泵或者自流条件送入料浆制备搅拌筒内部，并且通过尾砂浆搅拌筒的出口管道浓度计以及流量计，检查尾砂浆的实际浓度以及实际料浆浓度和流量大小。根据料浆充填工作要求，将充填材料的浓度经过计算之后，得出胶凝剂材料的实际添加量，因此进行给料调节工作，当料桶当中的充填材料浆夜位置达到标准高度的条件下，需要打开出口管路部分的上部结构阀门，并且通过自流或者泵送的方法进行大流量充填[5]。

3.2 尾砂将搅拌桶控制

因为尾砂将搅拌桶的规格相对较大，当尾部砂浆搅拌桶当中的料浆液位高度相对较高的情况下，即放浆工作过程中放上管内部的浆液浓度不稳定，整个放砂工作过程不会立即出现砂浆浓度的变化问题，而是会直接随着时间的延长而产生更加平稳的变化，因此更加有利于胶凝剂添加量的及时控制。通过增加尾砂浆搅拌桶之后，在实际工作过程中主要起到以下几个方面作用：第一，通过搅拌保证桶中的尾砂浆始终处于均匀的悬浮状态；第二，针对尾砂浆材料等浓度大小变化，可以起到良好的缓冲性作用和效果，可以保证砂浆材料浓度变化速率进一步减缓，同时保证材料的稳定性更高；第三，浓度相对比较稳定的尾砂浆材料，更加有利于胶凝剂材料的质量控制；第四，可以有效保证充填材料配比更加准确，同时可以实现对充填料浆浓度大小的有效控制，以此来保证充填体材料的整体质量和效果[6]。

3.3 充填料浆浓度的自动化控制

在大流量充填系统要将稳定制备工作过程中，充填料浆浓度大小的自动化控制工作主要分为两级来加以实现，一级作为尾砂浆的浓度大小进行控制，立即作为充填料浆浓度大小进行控制。大流量充填系统尾砂浆浓度控制级别，和原有的系统尾砂浆浓度控制级别基本保持相同，尾砂浆浓度调控工作，主要是安放在放砂管以上的浓度计当中进行检测，主要是实现将尾砂浆的浓度大小，有效控制在较小的工作范围之内，同时材料的浓度大小不能过低，防止出现不能匹配出较高浓度充填料浆为止，同时料浆的浓度不能过高，如果过高会造成充填材料在输送过程中存在困难甚至是堵塞情况，因此该级别的料浆浓度控制工作，需要为下一步要将充填工作做好准备。

充填料浆浓度大小控制工作级别标示通过将充填材料的浓度比较精确的控制在标准的要求范围之内，要保证料浆的浓度大小符合后续的管道输送浓度要求，可以通过使用胶粘剂材料的添加量实现进一步调节和控制。因为，尾砂浆搅拌桶在送入制备搅拌桶当中的尾砂浆浓度不断的变化速率相对比较缓慢，同时材料更加稳定实际的浓度和流量大小，可以通过尾砂浆搅拌桶出口位置的浓度计，以及对应流量计进行检测和分析，同时要求粗填料浆的浓度已经确定，可以实现更加精确的计算出所需要的胶凝剂材料的实际添加量大小，通过控制给料机械设备的转动速率以及有效调节胶凝剂材料的添加量大小，可以实现控制料浆的浓度大小。由此可以看出，尾砂浆浓度控制工作是一种主动量控制工作方式，胶凝剂给料量需要从动量控制回路当中来加以实现。

4 具体案例分析

某煤矿开采工作单位通过使用大流量充填系统，对煤矿采空区域进行料浆充填，充填料浆制备系统为全场浓度30%的全尾砂，经过分流管直接输送到煤矿井下处，砂池内部尾砂浆材料使用禁止沉淀上层排水工作方式，有效调整要将浓度大小。砂池内部设置三台搅拌机设备，每台搅拌机设备工作范围控制在2.5m～3.0m之间。与此同时，沿着砂池两侧区域安装有压器喷管，通过搅拌机设备的搅拌处理和加气喷嘴的吹风搅动，可以保证料浆池内部的砂浆处于均匀悬浮的工作状态，以此可以更加有利于充填料浆制备工作，然后通过使用渣浆泵浆搅拌均匀之后的尾砂浆材料，直接输送到两个料浆制备搅拌桶内部，并且根据尾砂浆的实际浓度大小及其料浆流量大小[6]。分别向其中添加一定比例的高水平之后，分别通过渣浆泵将其输送到煤矿井巷，然后再通过使用混合机设备，将两种各种类型的料浆材料混合处理之后直接输送到开采厂内部。由此可以看出，在料浆制备工作过程中需要对大流量充填系统的控制工作模式进行合理应用，储浆池相当于二级搅拌交接充填系统当中的尾砂浆搅拌桶，在要将稳定输送管中具备储砂和材料搅拌的作用和效果，充分实现材料配比更加可靠，充填材料浓度更加稳定的工作目标。

5 结语

综上所述，针对大流量充填系统料浆稳定制备技术而言，需要针对料浆的浓度大小展开自动化控制工作，并且需要从实际控制工作角度出发，在原有的充填工作系统组织上，向其中添加一级尾砂浆，搅拌桶可以有效改变整个料浆的制造工作过程，并且通过增加一个尾砂浆浓度调节系统，将其转化成二级控制工作模式，因此来充分发挥出大流量充填系统的工作优势，保证料浆制备浓度更加稳定整个料浆输送可靠性更高。