第13卷第1,2期2005年2月黄金科学技术Gold Sc i ence and TechnologyVol.13,No.1-2Feb.,2005提高充填体强度的技术措施3田　波,李殿辉(湖北三鑫金铜股份有限公司,湖北大冶市,435100)摘　要:针对尾砂水泥胶结充填体强度如何提高的问题,总结了湖北鸡笼山金矿几点经验与建议。

关键词:关键词:充填采矿法;胶结充填体;提高充填质量中图分类号:T D853.34　文献标识码:A 文章编号:100522518(2005)01-0220051-041　矿山开发简介湖北省鸡笼山金矿位于湖北省黄石市阳新县富池镇港下村,1969年由阳新县筹建,用小露天开采北缘矿体露头,设计采选规模100t/d,1974年投产,1980后闭矿,1981年开始地下开采,设计规模200t/d,1986年投产,随着地质勘探工作的不断进展矿区储量的大幅增加,采、选规模也由建矿初期的100t/d 发展到现在的1000t/d,完全成为一座大型的金矿,但由于矿区位于良田湖泊及建构筑物之下,保护地表成为矿床开采的一个重要问题。

2　矿床开采条件及采矿方法2.1　矿床开采技术条件鸡笼山金矿以岩浆期后热液成矿为主,为中低温热液叠加矽卡岩型铜金矿床,工业矿化受岩体与三叠系大冶组碳酸盐岩石接触带控制,具有明显的带状展布特征,根据矿体赋存的控矿构造位置,可将矿体分为北、中、南三个矿带,矿体厚度1～35.6m,平均厚度6m左右。

矿体主要赋存于接触带及其附近地段,矿岩普氏硬度系数f=5.7～22.9,内聚力16.9～31.1MPa,属稳固或较稳固质量好的岩石,但是矽卡岩含软质蚀变矿物或含矿岩石为角砾岩时,矿石强度降低易破碎,局部地段不稳固。

矿体顶底板围岩主要为大理岩、花岗闪长斑岩,次为矽卡岩。

成矿受蚀裂构造控制,但成矿蚀裂构造并不发育,而且多分布于外接触带的灰岩中,规模一般较小,对矿体影响不大。

矿体以岩溶裂隙含水层充水为主,地下水主要受大气降水补给,全区岩溶率虽不高但具不均一性,浅部及接触带部位相对发育,具突泥突水的威胁,矿区西部夹溪湖水与地下水在一定范围内是互补关系,矿区内有龙口溪经过,有渗漏现象。

综上所述,矿区水文地质条件属中等类型,矿区地表不允许陷落。

2.2　主要几种采矿方法鸡笼山金矿矿体状态复杂,倾角厚度变化大,地表不允许陷落,矿体及顶底板岩石属中等稳固—稳固,局部地段稳固性差,因此,选用了对矿体形态、倾角、厚度等变化具有广泛适应性的充填采矿法。

3收稿日期:2004211221;修订日期:2004212213作者简介:田　波(1969-),男,工程师,从事岩金矿山采矿技术工作.(1)盘区分层充填法。

采场垂直矿体走向布置,长为矿体的水平厚度,沿走向矿房、矿柱间隔布置,3个矿房和3个矿柱组成一个盘区,一步回采矿房,宽为7～10m,二步回采矿柱,宽为10～15m,即盘区长50～75m。

一步骤回采后,用灰砂比1∶8的充填料胶结充填,二步骤回采后,用分级尾砂充填。

为行走无轨设备,每分层用灰砂比为1∶8的充填料充填一层厚为400mm的胶结面;为回收底柱,每个采场第一分层充填体强度要求达到4～5MP,为此用灰砂比1∶4的充填体胶结充填厚2m,并配筋;为避免回采底柱时爆破对充填体造成破坏,第一分层充填前底柱铺设100～300mm厚的矿石垫层,底柱高14m,回收时最上面两个分层改用进路法回采。

(2)上向分层充填法。

矿块沿走向布置,宽为矿体厚度,长50～75m,一步回采矿房,长15～25m,二步回采矿柱长35～50m;对于品位较低的矿块,可采用一步法回采,分级尾砂充填,间柱不再回收,底柱部分回收;为减少矿石损失,在确保安全条件下,尽量减小底柱和间柱尺寸,矿房长50m,间柱宽5m,底柱厚5m,,其底柱回收方法同盘区分层充填法。

(3)其它采矿方法。

对于周边的薄矿体,大多采用削壁充填法,还有使用干式充填法等多种采矿方法,这里不再详述。

3　充填系统与充填材料3.1　充填系统(1)尾砂储存系统及水泥储存系统。

地表建立两个容积均为1200m3的立式砂仓,两个储量均为150t的水泥仓,及一露天储砂场地。

(2)充填料供应系统。

由选矿厂向尾砂仓供应尾砂,选矿厂至尾砂充填站2km,尾砂分级站设在选矿厂,从选矿厂出来的全尾砂经分级站水力旋流器分级后,粗尾砂送至充填站立式砂仓,含泥量高的尾砂送至尾矿库贮存,而从周围民营选厂采集过来的尾砂堆放在露天储砂场。

(3)充填料制备系统。

立式砂仓尾砂经造浆系统制备成质量浓度为68%～72%砂浆流入搅拌桶,流量大小通过电动闸阀控制,水泥仓水泥经叶轮给料机与螺旋输送机至搅拌桶,水泥流量通过调整螺旋输送机转速控制,而露天储砂场尾砂则通过皮带送入搅拌桶,经搅拌桶充分搅拌后自流送至井下采场。

(4)充填料输送系统。

胶结充填料由充填站向充填地点输送是通过铺设在井下巷道和钻孔的管道进行的,输送方法为自流输送,即借助垂直管道中的静压进行的,充填倍线一般波动在1∶4到1∶5之间。

3.2　充填材料充填料的物理性质对两相流的结构、水力力学性能、输送、以及对充填体的力学性质会有很多影响,因此,对充填材料中的分级尾砂物理性能进行测试与计算。

(1)密度。

采用瓶法测密度,将分级尾砂烘干至恒重,取一定量的干尾砂置于盛有一定量水的密度瓶中进行,取三次试验结果的平均值。

表1瓶法密度测试结果试验编号123平均值密度g/cm3 3.26 3.25 3.27 3.26 (2)松散容量。

干尾砂试样在自然松散状态下单位体积的重量称为松散容量,用定容称重法测量。

表2定容称重法测量结果试验编号123平均值松散容量g/c m3 1.59 1.61 1.60 1.60 (3)实容量。

干尾砂试样在密实状态下单位体积的重量称为实容量,用实容称重法测量。

表3实容称重法测量结果试验编号123平均值实重量g/c m3 1.98 1.97 2.02 1.9925 黄　金　科　学　技　术 第13卷　 (4)计算孔隙率。

孔隙率η按下式计算:η=(r-d)/r×100%=38.96%式中:r—分级尾砂密度,g/c m3;d—分级尾砂实容量,g/c m3。

(5)吸水率。

吸水率是干分级尾砂试样自由吸入水后的重量与干尾砂试样重量之比。

　W=(g1-g0)/g0×100%=18.3%式中:g1—干试样在水中浸泡24h后在空气中的重量;g0—烘干后干试样的重量。

(6)分级尾砂渗透系数。

总之,采用两种不同方法测得分级尾砂的渗透系数分别为7.80c m/h和14.5c m/h。

鸡笼山金矿一段磨矿分级尾砂物理性能完全符合充填脱水要求,而从民营选厂采集的尾砂物理性能更能符合充填脱水要求。

充填胶凝料要求使用普通强度标号325号散装水泥,每进一批水泥,都根据其说明书确定其名称和标号,并在充填站的试验室测定水泥的密度和额定浓度。

4　提高充填体强度的几点措施4.1　提高分级尾砂质量浓度根据北京冶金有色设计研究总院的设计,尾砂充填系统中的造浆喷嘴采用直径为1c m 并钻有小孔的铜管,然后在铜管外套上橡皮管,但在使用过程中,橡皮管易脱落,导致尾砂经常堵塞造浆喷嘴及环形管道,造成造浆系统无法正常使用,浓度无法提高,充填体强度不能保证。

对此,我们采取了如下措施:(1)改造造浆系统中的造浆喷嘴。

即采用弹簧钢珠喷嘴代替原设计使用的喷嘴,经试验使用后,造浆系统基本正常,而且造浆质量浓度一般在5m in内基本能达到充填设计要求。

(2)在原设计采用高压水造浆系统的基础上,再增加一套高压风造浆系统。

这样在保证充填造浆系统有足够的压力情况下尽量少用水,以确保尾砂充填在设计充填质量浓度情况下进行,保证了充填质量。

但由于使用高压风造浆系统成本较高,故在一般情况下不予使用。

(3)在原设计立式充填系统外,建造一套卧式充填系统。

卧式充填系统与立式充填系统共同并同时使用一个搅拌桶,由于卧式充填系统使用的是干砂,故同样能保证尾砂充填质量浓度达到设计要求。

4.2　充填倍线与充填浓度的关系鸡笼山金矿充填料的输送是通过铺设在井下巷道和钻孔的管道并借助垂直管道的静压进行的,根据采场的分布情况可计算出充填倍线(管道垂直段与水平段比值)一般在1∶4至1∶5之间,由于在最初试验阶段,充填堵管事故时有发生,故我们对充填料的输送采取了如下措施。

(1)对于充填倍线超过1∶5的采场,这样的采场一般位于矿体边缘,对充填体强度要求不高,在这种情况下,保证采场有较好的滤水性,适当降低尾砂输送浓度,可保证采场充填的顺利进行,不足的是采场采充循环周期较长,一般使用较少。

(2)对于垂直高度在300m以内,充填倍线在1∶3以内的采场可采用高浓度尾砂充填,尤其是尾砂胶结充填的采场,同时还可适当减少胶固材料的用量。

实践表明,在这种情况下充填体强度同样能达到设计要求,降低了充填作业成本满足了生产的要求。

(3)随着三期工程的投产和采矿深度的不断加大,充填倍线基本保证在1∶4以内,但充填爆管事故仍有发生,对此我们将充填浓度严格控制在68%～72%之间,不再提高充填浓度,并同时将井下平巷的一部分钢塑管用加厚或用无缝钢管代替,最大限度地减少发生爆管事故。

4.3　其它经验(1)加强胶结充填采场通风,由于采场胶结充填水泥用量较大,故散热多,胶结充填体在正常通风散热的情况下,可保证其充填体强度。

35　第1期 田　波:提高充填体强度的技术措施 (2)在尾砂胶结充填过程中适当添加絮凝剂,这样不但可以减少尾砂在充填过程中沉淀,而出现的堵管事故,同时还可最大限度地减小采场充填体的分层离析现象。

(3)另外,象建筑工业中捣固混凝土一样,借助深部振动器捣实充填料,或用炸药捣实充填料,这样都可明显提高充填体强度。

5　结语采场充填以满足生产并保证安全为主,在此基础上减少胶凝材料的消耗,最大限度降低生产成本,根据各矿山本身特点,可分别采用一些行之有效的办法。

(1)可利用电厂、电站干炉灰作为胶凝材料,最大限度减少水泥消耗量,推广无水泥胶结充填。

(2)在充填二步骤矿房时局部可用尾砂充填代替尾砂胶结充填,这样可使充填成本大大降低。

(3)对于有条件矿山,尽量提高充填尾砂浓度,减少胶凝材料用量。

(4)实现充填料制备过程的自动化和充填作业的仪表监测,可使充填作业人员大量减少和充填质量提高,便于充填管理。

(5)利用研究成果,帮助矿山得到丰富的充填材料降低充填成本,减少废料堆放。

Am ileora te The Strength O f Back-f illi n gM a ter i a ls’T echn i ca l M ea suresTI A N Bo,L ID ianhuei(Hubei sanxin gold-copper li m ited-liability co m pany,Hubei D ayeshi435100,China) Abstract:W ith regard t o how a meli orate the strength of back-filling materials of tailing-ce menta2 ti on,s ome suggesti ons are summarized in this paper.Keywords:back-filling method;ce menting back-filling;strength;quality contr ol(上接50页)O verv i ew of the M i n i n g Technolog i ca l i n S i dao Gou Gold M i n eL I U Xiaochun,WANG p ing(Hubei Sanxin Gold-Co m pper li m ited liability co m pany,Hubei D ayeshi435100,China) Abstract:the experience and less on of polytechnical m ining method comp rehensive and ni m ble ap2 p licati on over the years are summarized in order t o deal with the characteristics of comp lex deposit’s occurrence conditi ons in this articles,The i m p r ove ment advice t o next step is pointed out. Keywords:Sidaogou Gold M ine;range of gentle and steep ly di pp ing deposits;m ining technol ogy; technol ogical overvie w45 黄　金　科　学　技　术 第13卷　。