王 洋，易志清，祝祿發(fā)

(錫礦山閃星銻業(yè)有限責任公司，湖南冷水江 417502)

錫礦山閃星銻業(yè)有限責任公司銻礦是我國較早應用充填采礦法開采的有色金屬礦山。上世紀五十年代至六十年代中期，它僅限于利用矸石和尾礦充填處理采用房柱法開采遺留下來的空區(qū)，以及采用干式水平分層充填法回采地表有建筑物的礦體。上世紀六十年代末期，該銻礦南礦為了安全回采河床保安礦柱，開展了膠結充填采礦法開采試驗的研究，經驗研究成功后，迅速在南礦、采選廠兩個礦山的中厚以上礦體開采中推廣應用。該膠結充填采礦法的特點是:采場垂直礦體走向布置，沿走向劃分為礦房和礦壁，均采用空場法回采。先采礦壁，嗣后用混凝土一次性充填空區(qū)，后采礦房，其空區(qū)用尾礦充填。它的顯著優(yōu)點是膠結充填體具有較高的強度，可用以支撐礦體頂板，改善礦房的回采條件，與礦房充填的尾礦共同防止地表下沉。其缺點是膠結充填料輸送困難，充填能力低。

為了解決上述問題，處理選礦場堆積的手選廢石，采選廠曾對充填系統(tǒng)進行技術改造，將普通混凝土充填工藝改為塊石膠結充填工藝，即在先行填入空區(qū)的塊石中再充入水泥砂漿。由于輸送工藝是砂漿和塊石的分離輸送，在工作面自流混合，而不同于混凝土膠結充填法把碎石和砂漿混合后再送入工作面，骨料粒度要求不嚴，廢石不用再加工就可直接充填，它具有充填能力大，水泥用量低，滿足充填體的強度要求，而且有條件的采場可利用井下廢石充填。該采礦方法經過多年的不斷完善，工藝簡單可行，安全可靠，成本低，綜合經濟效益較高。

目前隨著礦山淺部殘礦和保安礦柱的回采，對于采空區(qū)處理有了更高的要求，原有塊石膠結充填系統(tǒng)，由于充填漿料采用自流輸送，存在充填質量濃度過低(30%左右)、水泥流失嚴重、單耗高(200 kg/m3)、采場充填脫水量大、充填質量低、污染井下環(huán)境等缺陷，特別是沒有專用充填道把塊石充入采場，不能滿足采礦安全生產要求，需要試驗研究先進的充填技術，建設可靠的充填系統(tǒng)，對采空區(qū)進行高質量、大能力的充填處理(質量濃度高、接頂充填程度高、充填體強度高)，以杜絕采空區(qū)充填時溢流水泛濫而污染環(huán)境，提高充填質量，為開采安全創(chuàng)造條件。因此，采選廠于2011年底開始對原有效結充填系統(tǒng)進行技術改造，于2012年6月底建成尾礦似膏體膠結充填系統(tǒng)，7月份正式投產，已充填14 500 m3，取得了較好的效果。

1 地質與開采技術條件

該銻礦產于入字型斷裂下盤幾個次一級兩端傾沒的短軸背斜中，主要礦體均賦存在厚110 m鈣質頁巖之下的佘田橋組中段石灰?guī)r的硅化灰?guī)r中。由于該段灰?guī)r夾有多層黑色頁巖起到次屏蓋層的作用，礦體具有多層性，其形態(tài)、產狀和規(guī)模均有差異。

采選廠自上世紀六十年代以來，主要開采童家院礦床。該礦床礦體沿走向長約1 200 m，沿傾向斜長300～400 m，呈似層狀產出。從上至下有兩個主要含礦層，即一、二號礦體。一號礦體平均厚度2～3 m，平均品位4%～7%;二號礦體平均厚度8～10 m，厚者達20～30 m，平均品位3%～5%。礦體傾角一般均為10°～20°，礦體埋藏深度80～160 m。礦石為含銻硅化灰?guī)r，f=12～16，堅硬而穩(wěn)固。礦體頂板為厚層泥質頁巖或灰頁巖互層，f=4～6，易脫層，不穩(wěn)固。礦體底板為硅化灰?guī)r，穩(wěn)固性好。

2 采礦方法特征及礦塊結構參數

2.1 采礦方法特征

采場垂直礦體走向布置，沿礦體走向劃分為礦壁和礦房，用空場法先回采礦壁，嗣后充填采空區(qū)，待充填體達到一定的強度后，再同樣用空場法回采礦房，并充填處理采空區(qū)。

2.2 塊礦結構參數

采場中段高度30 m，礦壁(房)斜長40～60 m，礦壁寬度8 m，礦房寬度8～10 m。當礦體厚度小于10 m時，進行一次性回采和充填，大于10 m時，采用分層回采與充填，分層高度為8～10 m。

2.3 采準切割工程布置

中段運輸巷道布置為下盤環(huán)形式，即沿走向布置兩條平巷，一條為沿脈，一條為運道，每隔一定距離利用穿脈聯(lián)結。每個采場布置一個出礦漏斗與運道相聯(lián)，規(guī)格為1.8×2 m2，采準上山沿礦體底板掘進與上部回風巷道貫通，規(guī)格2×2 m2，再沿礦體走向掘進切割巷道，并在采準上山對面掘鑿電耙硐室。

3 回采

3.1 回采順序

中段的回采順序由上而下進行。在中段中先采一號礦體，待礦體圍巖應力平衡后再回采二號礦體。就盤區(qū)而言，從一側向另一側推進。對于礦塊，首先回采礦壁，之后進行膠結充填。礦房的回采必須待兩側礦壁采后充填，并且充填體達到一定的強度后方可進行。

3.2 鑿巖爆破

回采工作以切巷和采準上山為自由面，用淺孔落礦方法進行回采。一次回采高度為2.5～3 m。鑿巖采用YG－40型鉆機，沿工作面全寬布置平行炮孔。爆破采用二號巖石乳化炸藥，用非電導爆管半秒差延期雷管并聯(lián)一次起爆。

3.3 礦石搬運

采用2PDT－28型或2PDT－30型電耙絞車把礦石扒入漏斗，再用礦車把礦石從漏斗裝運至礦倉。

4 充填

4.1 充填材料及其配比

1.骨料。用于制備尾礦似膏體的骨料采用以浮選全尾礦經一道分級后的沉砂，其沉砂料級組成為:粒級+0.3 mm的沉砂占23.35%，粒級+0.3～0.15 mm的沉砂占22.25%，粒級0.15～－0.02 mm的沉砂占54.4%。

2.膠凝材料。膠凝材料采用該公司水泥廠生產的礦渣硅酸鹽水泥，標號為32.5級。

3.改性材料。采用附近發(fā)電廠從煙道中回收的粉狀粉煤灰。

4.水。普通自來水。

5.充填配比。礦壁充填配比:水泥∶粉煤灰∶尾礦=1∶2∶8(質量比)，質量濃度74%～76%。礦房充填配比:水泥∶粉煤灰∶尾礦=1∶4∶15(質量比)，質量濃度74%～76%，或分級尾礦非膠結充填。

4.2 充填工藝流程

根據尾礦似膏體充填工藝的要求，從選廠經管道輸送到充填制備站的全尾砂首先進行脫泥分級，分級尾砂通過管道自流到臥式砂倉，濾水后通過抓斗向穩(wěn)料倉供料，經安裝在穩(wěn)料倉底部的振動放料機和皮帶秤的計量后通過皮帶運輸機輸送至攪拌桶。

水泥和粉煤灰用散裝罐車運送，通過壓氣卸入立式水泥倉和粉煤灰倉，經倉底插板閥、星形給料機、轉子稱計量后通過螺旋輸送機輸送至攪拌桶。

充填用水采用分級尾砂沉淀后的澄清水，由水泵泵送至攪拌桶。同時，為防止突然斷電或水泵故障，將原充填站高位水池作為備用應急水源。

上述充填物料在攪拌桶內強力攪拌形成符合質量濃度要求的分級尾砂似膏體料漿，然后通過高壓泵加壓后經管道輸送至待充采場。其充填制備工藝流程如圖1所示。

4.3 充填作業(yè)

充填作業(yè)前，首先用混凝土做采場下部密閉，并用混凝土砌筑上分層預留漏斗和通道。充填準備工作完成后即可充填，在采場用電耙扒運，直至充滿采場為止。

5 主要技術經濟指標

尾礦似膏體膠結充填采礦法的主要技術經濟指標如表1。

圖1 充填制備工藝流程

表1 主要技術經濟指標

6 結語

該銻礦采選廠先后試驗應用了混凝土膠結充填法、塊石膠結充填法、尾礦似膏體膠結充填法，從充填工藝的發(fā)展歷程可以看出其技術不斷完善和成熟，尾礦似膏體膠結充填工藝與前兩種充填工藝比較，具有以下一些優(yōu)點:

1.采用柱塞泵實現(xiàn)充填漿體高濃度輸送，充填質量濃度從30%提高到76%，減少了采場的脫水量，減輕了井下環(huán)境污染程度，增大了充填料漿的有效利用率，提高了實際充填能力，明顯改善充填體的物理力學性質，提高了充填體強度，達到了有效控制地壓，提高充填作業(yè)效果的目的。

2.在充填漿料中加入粉煤灰，減少了水泥消耗量。水泥單耗從原來的180～200 kg/m3，降低到124 kg/m3。下降幅度達到40%。同時，改善充填漿體輸送特性。

3.充填作業(yè)方便。充填料漿從采場上部回風巷用管路輸送，不需要建設專用充填運輸道。

4.尾礦充入井下，減少了尾礦地面筑壩堆放帶來的占地、尾礦庫管理、環(huán)境污染等問題，具有較高的間接經濟效益和顯著的社會效益和環(huán)境效益。

［1］ 曾永志，潘謹，祝祿發(fā).塊石膠結充填采礦法的研究與應用［J］.采礦技術，2012，12(6):3－4.

［2］ 王喜兵，龐計來，李紅橋.新型全尾砂膠結充填采礦工藝技術研究與應用［J］.采礦技術，2010，10(3):1－5.

［3］ 王樣民，郭紅丹，趙彬，等.焦家金礦尾砂固結充填配比優(yōu)化研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2011，31(2):27－29，85.