M采矿工程
ining engineering
尾砂胶结充填工艺在鸡笼山金铜矿二期工程的应用
朱先艳
（大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿，湖北 黄石４３５１２２）
鸡笼山金铜矿二期工程因地表有大量的农田、村舍、小河需要保护，采用尾砂胶结充填工艺，经试验后表明：摘 要：
解决了采充不平衡的矛盾，基本上保持采充平衡，提高了采场生产能力，降低了矿石贫化损失率，回采作业安全，延长了尾矿库使用期限。
尾砂胶结充填；采充平衡；生产能力关键词：
ＴＤ８５３．３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０５－００５４－２中图分类号：
Application of tailings cementation filling Technology in the second Phase Project
of Jilongshan Gold and Copper Mine
ZHUXian-yan
（Ｔｏｎｇｓｈａｎｋｏｕ Ｃｏｐｐｅｒ Ｍｉｎｅ， Ｄａｙｅ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｈｕａｎｇｓｈｉ ４３５１２２，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ－ｐｈａｓｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｊｉｌｏｎｇｓｈａｎ ｇｏｌｄ－ｃｏｐｐｅｒ ｍｉｎｅ ｉｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆａｒｍｌａｎｄ， ｔｈｅ ｖｉｌｌａｇｅ ｈｏｕｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｉｃｋｅｎ－ｃａｇｅ， ｗｈｉｃｈ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｓｏｌｖｅｄ， ｔｈｅ ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｏｐｅ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｔｈｅ ｏｒｅ－ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｓａｆｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇ ｐｏｎｄ ｉｓ ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ．Keywords: ｔａｉｌｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ； ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂａｌａｎｃｅ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ
鸡笼山金铜矿一期工程采矿方法有留矿法、干式充填采矿法二种。一期工程当时为了早日投产，缓解生产压力，在充填系统不具备的条件下，在-90m中段新建两个留矿法的采场，留下了安全隐患，因在采场正上方地表有一条常年不竭流水人工河，采场回采结束后，没及时充填,顶板塌到-32m水平，防止继续塌方，在地表打两个充填钻孔通到这两个采场，建了个临时分级站充填。留矿法初期压矿多，生产能力受限，采场回采不安全，考虑地表还有大量的农田、村舍需要保护，同时-130m中段、-170m中段掘进的废石提升到地表排放，增加提升费用，决定消化井下废石,采用上向式水平分层干式充填采矿法。鸡笼山金矿是一座大型金矿，中型铜矿，是有开发潜力的多金属矿山。二期工程进行扩大再生产规模，由北京有色冶金设计研究总院进行了初步设计，南北缘采选能力规模为1200 t/d。因采用干式充填，采场生产能力较低，采充严重失调。故采用上向式水平分层充填采矿法、机械化盘区充填采矿法[1]。尾砂胶结充填系统1992年7月开工建设，1998年投入使用，利用分级尾砂充填，扭转采充失调局面。
（2）充填工艺流程：选矿的尾砂经分级站，尾砂
+30μm分级后由砂泵经管道输送充填站砂仓，高压气和高压水对砂仓内沉积的尾砂进行造浆，造活的砂浆进入搅拌槽。按照设定的灰砂比和料浆浓度，水泥仓经螺旋机自动加入搅拌槽内输入水泥，生产水同时进入搅拌槽。搅拌槽将输入进来的尾砂浆、水泥、水搅拌均匀后流入垂直充填钻孔，再经水平的钢塑管输送到指定采场充填。见图1。
图1尾砂胶结充填工艺流程
1 二期工程尾砂胶结充填系统及工艺流程
（1）尾砂胶结充填系统：在地表副井工业场地建立尾
砂充填站，设有二座直径φ8m砂仓可容1000m3，二座100 t水泥仓，三个直径φ130m m垂直充填钻孔直达-130 m中段，用钢塑管从-130 m中段经-170 m中段12#人行天井，-210 m中段14#人行天井，到-210 m中段。
（3）充填材料。胶结材料是湖北省阳新县富池镇水泥厂
生产425号散装水泥。充填骨料：分级+30μm尾砂，尾砂利用率为70%，其余不足部分需河沙、掘进废石补充。
（4）充填参数：充填能力60～75 m3/h；浓度68～72%，充填倍线不大于6，有自行设备正常运行时，表
[2]
面强度达到2MPa以上，其余达1～2MPa以内。
2 采场充填工艺
除第一分层用1：4灰砂比尾砂胶结充填3~3.5m高和每分层的充填0.5m作抹面层外，其余分层用1：8~1：10灰砂比尾砂胶结充填或尾砂充填、河沙、掘进废石充填2.5m高。
3 二期工程尾砂胶结充填工艺评价
２０１９－０２收稿日期：
朱先艳，生于１９６６年，男，汉族，湖北仙桃人，高级工程师，作者简介：研究方向：采矿工程。
3.1 尾砂胶结充填工艺优点（1）保持采充平衡，提高采场生产能力。干式充填是利用掘进的废石充填采场，产生废石量有限，转运环节多，机
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车运输，容易出工伤事故，电耙平场，充填时间在15d以上，有时多个采场等待充填，造成严重采充失衡，采场生产能力小只有30 t/d。采用尾砂胶结充填工艺是连续充填的过程，充填时间1～3d，养护期3d以下，缩短充填时间，先充生产能力大的采场后充能力小的采场，能缓解采充间不平衡的矛盾，基本保持采充平衡，明显提高采场生产能力，电耙生
-13
产能力达60~70t·台班，0.75m电动铲运机生产能力达100~150t·台班-1。（2）回采作业安全性增强。采场稳定性在一定暴露面积、一定时间内不自行垮落的性能。尾砂胶结充填工艺缩短充填时间、顶板暴露时间，胶结充填料能有效控制上盘移动，回采作业较以前安全了。（3）降低了矿石贫化损失率。鸡笼山矿床产状复杂，上盘为花岗闪长斑岩，普氏系数4～6，不稳固，干式充填时，斑岩易冒落，混入矿石中；人工拌和抺面，强度达不到要求，充填的废石易沉降，导致抺面层开裂严重，铲车、电耙作业时破坏了抺面层，有废石进入溜井，造成矿石贫化。在上盘留有2.5～3m护壁，10 m以上厚矿体，采场矿房内留矿柱，这样的护壁、矿柱不能回采，造成矿石损失。采用尾砂胶结充填工艺后，抺面层强度增大，破坏减少了，极少有废石混入矿石溜井中引起矿石贫化，矿石贫化率由原来8.56%降至5.91%；当矿体厚大时，分盘区回采，不留护壁、矿柱，减少了矿石损失，矿石损失率由原来10.53%降至8.4%。（4）延长了尾矿库使用服务期限。30%左右尾矿排入尾矿库，排砂量减少了，尾矿库使用年限增长。（上接53页）
如今人们都愤恨浓烟黑水的排放情况，其已经严重的损害了生活环境，作为以开采工程发家致富的产业人员，也应该改变观念，重视绿色开采，也算保护自己的家园。
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3.2 尾砂胶结充填工艺存在问题
①充填成本增加。尾砂胶结充填系统建有充填站、尾砂分级站，管道输送，胶结料，维修更换设备设施和充填材料，因此尾砂胶结充填成本比干式充填多21.6元/m3。②环境污染，影响文明生产。采场充填时跑漏的尾砂泥浆和尾砂中过滤时的水，因流速变缓，尾砂产生沉淀、随即结块，易堵泄水孔、水沟，污染了巷道和水仓，清理时还影响巷道运输能力。
3.3 改进方向
①降低充填成本。利用分级+25μm尾砂，提高尾砂利用率，不分级全尾砂胶结充填或采用新的胶结料。②减少环境污染措施。采取原来泄水孔改为泄水井，建设采区沉淀池等措施，减少了水沟堵塞。
4 结语
鸡笼山金铜矿二期工程采用尾砂胶结充填工艺后，解决了采充不平衡的矛盾，回采作业安全，提高采场生产能力，降低了矿石贫化损失率，延长了尾矿库使用期限。在降低充填成本、减少环境污染采取有效的措施后，尾砂胶结充填工艺在将来鸡笼山金铜矿建设中有推广应用的前景。[1]朱先艳。鸡笼山金矿机械化盘区充填采矿工艺的改进［J］。有色金属（矿
山部分），1997，49（6）：10-11，3.[2]《采矿设计手册》编写委员会。采矿设计手册［M］。1版。北京:中国建
筑出版社，1987.
3 在采矿工程中绿色开采的相关技术
（1）注意采空区的充填技术。相比于传统的用粉煤灰等
物质的填充方式来说，其成本高，效率低且对环境恢复程度低。新兴的绿色填充方法主要用废弃物煤矸石，由于矸石在地上有自燃污染空气的隐患，将其处理用来填充地面是再好不过的方法。再者是，用工业废物将其与水混合形成固态填充物，能更好的稳固地面，并且充分进行废物利用。（2）实现瓦斯与煤共采。时常出现煤矿瓦斯爆炸的新闻，令人对瓦斯的处理担忧。但是瓦斯也可以作为一种可利用能源存在的，在煤矿开采过程中，可以采用两者共采或者废弃矿区抽采瓦斯的方法进行合理的变废为宝。但就目前的处理方法还不够成熟，还需要进一步探究和完善。（3）保水技术。肆意的开采而不采取有效保护措施，对水资源的利用也会造成严重的阻碍。在开采前，一般要用专业的仪器设备进行勘测，一定要充分了解地下水的地理情况。为了不引起生态环境破坏问题，一般要建立开采地区的隔水层。在此也要强调，开采工程进行过程中要防止溃水，加强工人的安全管理措施，不仅要做到保护地下水不受污染，还要防止因水患带来的人员安全问题。（4）合理运用煤炭地下气化技术。将煤炭地下气化这一技术主要指，开采的煤炭在不运出地表的情况下，直接在地下进行气化处理再引到地上收集设备中的方法。这一技术可
以算是很好的贯彻了绿色开采的理念，既避免了大量有毒物
质的释放破坏环境，又加大了开采效率，应是新型开采技术的代表。但就目前来说，国内的开采市场上，此技术还未得到完善，还处于萌芽时期，需要相关技术人员的进一步探究。（5）提高矿产资源的开采效率。被确定开采的地区一般是被探测到富含某种矿物质，但是在实际开采过程中，还会发现更多其它蕴藏的矿类物质，或者产生其它可利用的排废物。如果没有很好的将这些组织合理收集作用，可能是损失了一大部分的资源来源。所以，技术的进步要求在开采过程中在保护环境的前提下探测其它未知物质，进行可利用物质的收集。另外，尤其显然的例子就是煤矿开采过程中的瓦斯利用问题。若瓦斯不受控制管理，将会对环境造成不可估量的伤害，但是进行收集合理运用其就又变成一种可利用能源。
4 结语
运用绿色开采的方法是维持采矿业持续发展的重要途经，也代表了矿业经济合理发展的继续。但就目前的采矿工程技术来说，实现绿色开采还需要坚定的信念和技术上的创新进步，并且采矿业的进步和持续发展也离不开人民的支持，各矿区应结合自身不同的特点加强研究，建立绿色的经济发展体系。[1]万良东.金属采矿工程中存在的问题及对策[J].世界有色金属.2017
（12）:5-7.
[2]张亮亮.采矿工程中存在的问题及对策探讨[J].中外企业家.2016
（03）:24-25.
2019年 3月上 世界有色金属55
