充填采矿法在某铅锌矿的应用

孟祥瑞，朱文志，张军奎，马存虎

(四川鑫源矿业有限责任公司， 四川 白玉县 610031)



充填采矿法在某铅锌矿的应用

孟祥瑞，朱文志，张军奎，马存虎

(四川鑫源矿业有限责任公司， 四川 白玉县 610031)

某铅锌矿由于采用空场法回采，多年来形成了多层群空区，为了有效解决地压带来的安全问题和矿山尾矿库的堆存压力，对4100 m以下银铜矿及独立铅锌矿体采用上向水平分层充填法开采，简介了充填方案，包括充填系统、工艺流程、充填制备站以及工艺要求。采用充填法有效解决了该矿面临的问题，为矿山的发展提供了方向。

充填采矿法；充填系统；矿山安全

1 概 述

该矿地处川西北高海拔地区，矿区地质构造复杂，矿岩不稳固，矿山存在两种不同性质的矿石：银铜铅锌矿和独立铅锌矿，矿山选用的采矿方法为分段空场法和浅孔留矿法。由于年处理量的不同，造成了矿体阶梯式下降的现状，随着矿山服务年限的增加，地压活动开始显现：巷道挤压变形、片帮、冒顶现象频发，采场损失贫化指标加大。

2 矿山现状

该矿采用平硐+主溜井(铅锌溜井)+辅助斜井开拓，银铜铅锌矿石和独立铅锌矿石分采分运，矿山生产已近10 a，银铜铅锌矿石的开拓运输系统已经形成，独立铅锌矿石的铅锌溜井系统尚未完全形成。各中段生产的银铜矿石通过主溜井下放到3886 m主平硐后经轨道运输至选矿厂；独立铅锌矿石出坑后先在各中段平硐口堆放，后经地表公路用汽车运至选矿厂。矿山已形成3886 m主运输平硐，以及4250，4200，4160，4100，4050 m和4000 m等阶段平巷，目前正在准备进行3950 m 中段的开拓工作。

4100 m中段以上银铜铅锌矿体，除4100 m中段部分 Cu6 矿体外即将回采结束，剩余部分基本为矿柱，Cu7～Cu12 多为窄小低品位矿体，难以满足回采条件，在 4200 m 中段以上利用无底柱等变通的采矿方法也已基本回采结束。 4050 m 中段8-3线的 Cu1 矿体目前正在回采中。4160 m 中段以上的独立铅锌矿体已经基本回采结束， 4100 m 中段6-3线的大部分Pz1-Pz3独立铅锌矿体已回采，其余铅锌矿体尚未开采。

3 采用充填采矿法的必要性

生产实践表明，随着空场法采场开采的进行，围岩的暴露面积越来越大，围岩冒落量也越来越大，特别是采场回采中后期，局部采场甚至产生大规模片帮冒落，使矿石和围岩在出矿过程中混合，造成矿石损失贫化成倍加大。矿房开采后，部分矿房由于围岩片帮冒落，矿柱回采条件遭到严重破坏，难以正常回收，只能进行残采。部分矿房回采时围岩冒落量较少，矿柱完整性较好，但是按设计用中深孔崩落间柱后，上下盘暴露面积进一步扩大，采空区应力变化加剧，促使上下盘大规模冒落，矿块顶柱和上阶段底柱也发生冒落。

另外，随着空场法开采的进行，多层群采空区越来越多，冒落现象越来越严重。据调查，目前矿山的地压问题是已十分突出，矿山生产的安全压力也越来越大。

目前该矿所用采矿方法的比重为：浅孔留矿法 60%，分段空场法 40%。分段空场法设计损失贫化率为 15%，浅孔留矿法设计损失贫化率为12%，综合损失贫化率为 13.5%。但实际生产中很难达到设计的指标，根据现场调查，矿柱回采的贫化率部分达到50%以上，采矿综合贫化率至少在22%以上；为充分回收矿石资源，满足生产需求，目前形成了多中段同时作业的局面；矿山急需采用充填法来解决上述问题。

根据矿山现场调查，4250 m以上矿体应不予回收，4200，4160 m中段矿柱采用崩落法回收。4100 m中段独立铅锌矿体采用上向水平分层充填法开采，4100 m中段银铜矿体由于只剩矿柱并且大部分空区坍塌，只适合崩落法回收矿柱，调查结果表明：4106，4206，4207矿房可以充填，故采用泵送充填料至该3个矿房。4100 m以下银铜矿体及独立铅锌矿体均采用上向水平分层充填法开采。

4 充填方案

4.1 充填系统

充填系统主要包括地面充填料制备站、选矿厂至充填制备站的尾砂输送系统、充填井和井巷内敷设的管道等设施。在地面搅拌站制备成符合充填工艺要求的充填料浆后，充填料浆通过充填管路输送到井下指定地点充填采空区。

4100 m以下矿体充填线路为：充填料制备站充填泵出料口→4100 m平硐→充填井→4100 m以下各中段巷道→充填联络平巷→充填采场。充填料采用充填泵输送，到各中段后自流输送到充填采场。

4100～4160 m矿体充填线路为：充填料制备站充填泵出料口→4100 m平硐→充填联络平巷→充填采场。此充填线路根据4100 m中段已采矿房空区的稳固程度来确定，如果矿房已坍塌则不存在充填的可能性。

4.2 充填系统工艺流程

将选矿厂经浓密后浓度55%的尾砂输送至砂仓。尾砂由仓顶中心注入仓内，溢流水由仓顶内环形溢流槽排出。仓内尾砂用压气(压水)造浆均匀后，打开放砂管向搅拌机供给尾砂浆。为了对放砂流量进行检测及调节，在放砂管上布设有电磁流量计，手动调节阀及流量阀。散装水泥由罐车运至充填站，经吹灰管吹卸入水泥仓，水泥仓底部设有闸板阀、双管螺旋给料机及螺旋电子秤，水泥经计量输送至搅拌桶中。尾砂浆和水泥通过各自的供料线进入双轴搅拌机，充填料浆经双轴搅拌机初步搅拌后，通过锥形连接件进入高速活化搅拌机进行强力活化搅拌。充填料浆经上述两段搅拌均匀后，通过充填井及井下管网泵送至井下采场进行充填。

4.3 充填料制备站

充填站制浆能力100 m3/h。尾砂通过管道全部输送到尾砂仓(Φ8.0 m砂仓两座，每座砂仓的几何容积737 m3，有效容积583 m3)。水泥用罐车运送到搅拌站附近，用自带压气将水泥吹到水泥仓(1座，Φ8.0 m，高26 m。水泥仓容量693 t)内储存。充填时，尾砂通过仓底的放砂管输送到搅拌槽内，用浓度计和流量计控制造浆浓度和尾砂流量；水泥通过仓底的双管螺旋给料机输送到搅拌槽内，水泥用冲板流量计进行计量，变频调速双管螺旋给料机进行调节；水采用电磁流量计进行计量，用电动阀进行调节。浓度68%左右的尾砂浆、水泥及适量水经各自的供料线进入进料斗后供给搅拌机。搅拌机选用双轴搅拌机+高速活化搅拌机两段连续搅拌。两段搅拌机用连接斗进行连续。充填料经两段连续搅拌均匀后制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，而进入测量管，通过充填工业泵输送，在搅拌槽料浆出口管路上依次安装浓度计、流量计和电动管夹阀，用以检测和控制充填料浆的浓度和流量。

制备好的充填料通过充填井下放到各中段内，采用水平管道和垂直管道组成充填料浆输送管线，将充填站制备的充填料浆输送到充填地点。充填管路主管采用Φ180 mm×10 mm复合耐磨钢管，采场外水平管道选Φ180 mm复合耐磨钢管，采场内选内径110 mm聚乙烯增强塑料管。

4.4 采场充填工艺要求

矿山采用上向水平分层胶结充填采矿法。为充分回收矿石资源，实现低贫损低成本高效回采，降低充填成本，减少井下污染，加快采场循环速度，充填系统的工艺和输送性能必须满足上向水平分层胶结充填采矿法对充填的要求。

(1) 为保证充填体的强度，充填料浆须浓度>68%，充填料浆充入采场基本不脱水。

(2) 充填站必须能对各充填材料实现自动控制，包括其流量和浓度，在进入充填管道前进行检测并实现对各充填材料的给料调整。

(3) 根据上向水平分层胶结充填采矿法的要求，其充填体分为假底层、中间层和浇面层。假底层充填料浆灰砂比为1∶4，浓度>68%，中间层充填料浆灰砂比为1∶12，浓度>68%，浇面层充填料浆灰砂比为1∶4，浓度>68%。

(4) 充填挡墙在砌筑2 d后，能抵抗4 MPa以上的侧压力。

(5) 主充填管末端必须有事故池和冲洗管道的阀门，保证充填前后管道的冲洗水不进入采场。

5 结 论

根据矿山现状及能具备充填条件的采场情况，充填站基建结束前期，矿山拟先选择部分4050 m银铜铅锌采场、4100 m独立铅锌采场进行先期的充填试验，以达到锻炼充填队伍和熟悉充填工艺的目的。该矿选矿生产所产出的尾砂，是矿山充填所需的主要材料，可减少尾矿库库容以及减轻征地建库压力。矿山实践证明，尾砂胶结充填工艺可以满足井下充填需要，采用充填采矿生产工艺，可有效解决该矿所面临的地压问题、片帮冒落问题、安全生产问题，为该矿今后生产的发展方向。

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孟祥瑞(1983-)，男，河南罗山人，助理工程师，主要从事矿山设计和管理工作，Email：303449619@qq.com。