楊光勇
(云銅迪慶礦業(yè)開發(fā)有限公司, 云南德欽縣 674400)
某銅礦采空區(qū)尾砂充填濾排水實(shí)踐
楊光勇
(云銅迪慶礦業(yè)開發(fā)有限公司, 云南德欽縣 674400)
迪慶礦業(yè)開發(fā)有限公司某銅礦采礦方法為空?qǐng)龇ㄋ煤笪采八Τ涮?。采空區(qū)中的尾砂漿濾排水是充填工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié),對(duì)充填工作有序進(jìn)行和礦山安全生產(chǎn)有重要影響。主要介紹了該礦尾砂充填中的濾排水工藝。
采空區(qū);尾砂充填;濾排水
迪慶礦業(yè)開發(fā)公司某銅礦礦區(qū)處于青藏高原南緣,橫斷山脈北段,金沙江河谷西岸,山高谷深,位于滇、川、藏3省區(qū)交界處。采用空?qǐng)霾傻V法采礦,為控制地壓并有效處理選礦尾砂,對(duì)部分采空區(qū)采用全尾砂水力或者全尾砂膠結(jié)充填。空區(qū)尾砂充填的濾排水是關(guān)系到采空區(qū)的安全隱患能否根治、工業(yè)廢棄物能否合理利用并不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染的重要工作。尾砂充填濾排水的關(guān)健是如何將尾砂中的水從采空區(qū)中按計(jì)劃安全地濾排出。
尾砂特性主要包括尾砂的礦物組成、粒級(jí)分布、沉降速度、比重和飽和濃度等(見表1、表2、表3、表4),尾砂的沉降速度與其礦物組成、粒級(jí)、比重關(guān)系密切,尾砂的沉降速度快,則充填后濾排水的速度就快,充填水對(duì)采空區(qū)周圍圍巖的強(qiáng)度影響就小,充填安全性相對(duì)提高。一般情況下,尾砂越細(xì)、礦物比重越小,尾砂的沉降速度就慢;尾砂越細(xì),對(duì)濾排水管用的濾水材料要求就越高。
表1 尾礦多元素化學(xué)分析結(jié)果 單位:%
表2 尾礦粒級(jí)分布
表3 尾礦漿比重
表4 尾礦漿不同時(shí)刻沉降7 min時(shí)的平均沉降速度 單位:mm/min
從實(shí)驗(yàn)可知,尾砂漿進(jìn)入采空區(qū)沉降3~6 h后,砂面可形成清水層,清水層的高度與充填量及空區(qū)的形狀有關(guān),尾砂沉降速度快,有利于濾排水。
尾砂進(jìn)入采空區(qū)前,在充填密閉設(shè)計(jì)中,就要選擇確認(rèn)濾排水方式,濾排水方式包括橫向、豎向管道濾排水,工程孔濾排水、圍巖裂隙濾水和泵排水。
(1)橫向?yàn)V排水。管道一般是鋪設(shè)在采空區(qū)底板或底板上方1~2 m的采空區(qū)壁上、巷道頂或壁上,在安全確認(rèn)的前提下,可將鋪設(shè)范圍擴(kuò)大,下砂后,砂上升至濾排水管上方3 m以上時(shí),橫向?yàn)V排水管以濾水為主,排水功能降低,在3 m以下,橫向?yàn)V排水管以排水為主,若先進(jìn)行廢石充填,將進(jìn)入空區(qū)的廢石覆蓋于橫向?yàn)V排水管的上方,則廢石充填的厚度越大,橫向?yàn)V排水管的功能發(fā)揮越好,濾排水效果越好。
(2)豎向?yàn)V排水。管道一般是鋪在采空區(qū)四周的壁上,從四周的排水硐室引出,在安全確認(rèn)的前提下,可將鋪設(shè)范圍擴(kuò)大。其作用是:對(duì)于沉降砂面上方的水,主要以排水方式為主,砂面下方的水主要以濾水方式為主,若先進(jìn)行廢石充填,濾排水效果也同上述方式一樣變得理想。本法的使用條件是,采空區(qū)四周為未采的盤區(qū),且借助采切工程可實(shí)施濾水工程。
(3)工程孔濾排水。工程孔施工于采空區(qū)四周的巖體內(nèi)(頂?shù)字?、間柱內(nèi)),當(dāng)水面上升至孔口附近(低于孔口),以濾水為主,水面上升至孔口或孔口上方,以排水為主,砂面上升至孔口上方后,濾排水效果將快速降低。
(4)圍巖裂隙濾水。圍巖裂隙濾水也稱自然濾水,自然濾水前期有跑渾現(xiàn)象,巡管人員,工程技術(shù)人員必須認(rèn)真觀察,提供下一步的處理措施,若跑渾現(xiàn)象衰減甚至結(jié)束,證明可正常充填,若跑渾現(xiàn)象有加重趨勢(shì),必須及時(shí)停止充填,認(rèn)真分析后作封堵或支護(hù)處理,若不及時(shí)停止充填,將導(dǎo)致充填跑砂事故。自然濾水不允許出現(xiàn)排水現(xiàn)象,排水現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致跑砂事故。跑砂事故已列為重大危險(xiǎn)源,因此,對(duì)于水砂充填,必須制定完善的應(yīng)急措施。
(5)泵排水。泵排水也稱動(dòng)力排水,此方法是在尾砂沉積后,用泵將砂面以上的水排出,排水過程中停止充填,適用于采空區(qū)穩(wěn)固、便于下泵的條件。
濾排水用的主要材料是具有一定抗壓強(qiáng)度的聚乙烯管,與之管徑匹配的鋼管、刺頭、閘閥、十字銷、土工布、棕、鐵絲等。濾排水管的長(zhǎng)度、數(shù)量取決于采空區(qū)的大小、濾排水工程的分布。濾排水管上鉆直徑為3~5 mm的濾水孔,濾水孔間距一般為30~50 mm。鋼管長(zhǎng)度取決于安裝方式、閉密墻的厚度,一般是密閉墻厚度的0.8~1倍;鋼管中部的1/3~1/2(一般是400~600 mm)段用十字銷鎖定,該段內(nèi)用濾水材料填充(一般用棕),作為出水前的最后一次濾水;鋼管的一頭同刺頭焊接連接并用鐵絲與濾排水管捆扎連接,另一頭與閘閥連接(見圖1)。在濾排水管上均勻纏繞土工布,土工布的選擇和層數(shù)與尾砂粒級(jí)有關(guān),每隔30~50 mm用鐵絲捆扎固定,一般情況下,尾砂越細(xì),使用的土工布單位面積越重,層數(shù)增加,土工布的作用是阻止尾砂進(jìn)入濾排水管。
圖1 濾排水管連接示意
(1)待充填的采空區(qū)應(yīng)形成密閉空間,即周圍有完整的礦柱,礦柱和圍巖中無大的破碎帶,在一定時(shí)間內(nèi)遇水后不出現(xiàn)大范圍的垮塌。若待充填的采空區(qū)四周有工程貫通的,要根據(jù)受力情況用鋼筋混凝土密閉。
(2)待充填采空區(qū)周圍要有完善的排水系統(tǒng),即:各水平有完善的水溝,以便充填濾排水能順暢的排放到安全的地方再利用。
(3)形成可靠的充填管路系統(tǒng)和排水系統(tǒng),有完善可行的事故應(yīng)急方案。
2011-05-20)
楊光勇(1966-),男,云南嵩明縣人,主要從事礦山技術(shù)管理工作。