尹格庄金矿水砂充填脱水技术试验.doc

尹格庄金矿水砂充填采场脱水技术试验肖 刚 李树鹏 姜 磊 曹先进（招金矿业股份有限公司大尹格庄金矿）摘要：本文介绍了尹格庄金矿新式充填脱水笼的结构、滤水材料，并对脱水笼的受压、滤水、尾砂沉降进行了理论分析和计算；现场试验表明：连续充填条件下新式脱水笼滤水效果明显。关键词：脱水笼 滤水材料 尾砂沉降 连续充填 Research about Tailings dewatering technology of Yin Gezhuang gold oreXiao Gang Li Shupeng Jiang Lei Cao Xianjin(Yin Gezhuang gold ore,Zhaojin Mining Industry Co.,ltd)Absart: This paper introduces the new dewatering cages structure and water filter material of Yingezhuang Gold ore. Calculated the pressure-bearing of dewatering cage.Analyzed penetrant materials and tailings deposition. Field test shows that：the water filtering effect of new dewatering cage is obvious in continuous filling conditions.Keywords: Dewatering cage Penetrant materials Tailings deposition Continuous filling招金矿业股份有限公司肖刚（1983），男，汉，山东淄博，硕士，主要研究方向深井开采地压控制与胶结充填理论与工艺；山东省招远市招金矿业股份有限公司尹格庄金矿，邮编：265400尹格庄金矿是我国大型岩金矿山之一。矿体直接赋存于区域性的招平断裂带中，次级断裂构造，裂隙发育，矿岩破碎，顶板破坏以剪滑型破坏为主，易坍塌。1 尹格庄金矿上向分层充填采矿法现状目前国内高效开采以深孔崩落法、机械化充填法、高分段空场嗣后充填为代表1，推动采矿方法向更加高效安全的方向发展。尹格庄金矿与科研院所经过多年的采矿方法研究结合矿山实践，最终采用了盘区连续回采隔墙尾砂充填采矿法。1.1采场结构参数盘区和采场均垂直于矿体布置，盘区宽60m，采场宽30m，长为矿体厚度40100m。中段高90m，分段高14m，分层落矿高度3m；采场不留顶柱，留8m底柱，相邻采场留2m连续间柱。由下盘脉外斜坡道每隔14m垂高掘进脉外分段巷联络道和分段平巷，再由分段平巷沿盘区中心线布置分层联络道。每分段的第一分层联络道由分段平巷向采场以9下坡掘进60m至矿体下盘，其余分层的联络道采用挑顶、垫底方式形成，联络道最大上坡角度仍为9，斜长40m。在矿体下盘掘进矿石溜井与分段平巷相通。采场中央布置充填通风天井，分别与上下中段相通。采用凿岩台车、2#岩石炸药落矿，电动铲运机、卡车联合出矿，分层尾砂充填，自下而上分层回采，控顶高度3.8m不允许超过4.5m。1.2 水砂充填作业现状采场回采结束后，分级尾砂充填采场作为下一循环作业的工作平台。充填用分级尾砂通过立式砂仓沉缩浓度70%，然后放入到搅拌桶中加水搅拌成浓度为60%左右的充填料浆，通过充填钻孔以120m/h左右的流量下放到井下待充填采场。现有充填系统具有高效、稳定的显著优点，同时采场充填料浆脱水过程中，带走大量细粒级尾砂，严重污染巷道、水仓。为改善脱水效果、减少微细粒排除，采用新式泄水装置和木挡墙技术取得良好效果。1.3 充填脱水研究现状冬瓜山铜矿在全尾砂充填采空区时采用分段脱水和间断充填的方法，有效的降低了脱水带走的微细粒量2；长春黄金研究院在五龙金矿进行的密闭墙静水压力试验3表明：负压强制脱水可有效的降低充填体对密闭墙的荷载；在脱水构筑物方面，滤水墙、滤水窗、脱水井、滤水桶、脱水管、脱水笼等普遍存在脱水速度慢、脱水效果差等难题4。2 充填脱水笼设计根据尹格庄金矿充填工业实践和国内外研究经验，自行研制了新式脱水笼，具有易安装、可继续、可靠性高、滤水效果好的显著特点。2.1 脱水笼结构 新式脱水笼（如图1所示）主要有底部泄水管、底部集水桶、滤水钢结构、尾砂清除结构、滤水材料等组成。图1 新型充填脱水笼示意图首分层落矿结束后采场，架设底部集水桶和底部泄水管，并在集水桶上部架接滤水钢结构，外蒙滤水材料；在滤水钢结构内部每各0.5m留有二次滤水结构的简易承托，随充填料浆的高度上升二次滤水构筑物可逐渐提升高度多次循环利用。后续分层的充填只要继续加高滤水构筑物，底部集水桶和底部泄水管可以长久使用。二次滤水结构采用钢结构做底上覆滤水材料的形式，滤水材料更换简便，整体多次循环使用简捷优点显著。2.2滤水材料的选择参照同类充填矿山经验和现场工业实践，比较土工布、纱布和麻袋布等滤水效果发现：1）充填脱水初期土工布、纱布渗透效果较好，麻袋布效果较差；2）充填脱水后期土工布脱水效果下降最小，麻袋布次之，纱布最差；3）土工布防腐效果最好，麻袋布次之，纱布最差。滤水构筑物需要长时间使用可以采用土工布作为滤水材料，二次滤水结构可以多次循环使用可以采用价格低廉的纱布作为滤水材料。3 脱水原理及现场试验充填料浆迅速脱水主要受充填料浆的浓度和流量、尾砂的渗透性、滤水材料的滤水性能、充填料浆的静水压力等因素影响。充填分级尾砂料浆充入采场后，分级尾砂逐渐沉降最后按照粒级组成呈现由粗到细分层沉降。充填水首先经过滤水构筑物外附的无纺布的过滤作用进入到二次滤水装置，再经过二次滤水装置上覆的纱布的二次过滤作用，最后流到底部集水桶经过底部泄水管排出采场。3.1 新型脱水构筑物脱水原理 充填料浆的密度计算公式为： =m1+m2m11+m22 （1）其中，充填料浆的平均密度，kg/m m1充填料浆中分级尾砂的质量，kg 1分级尾砂的密度，约为2.74103kg/m m2充填料浆中水的质量，kg 2水的密度，约为1103kg/m设脱水笼圆筒的半径为r，则脱水笼的最大有效脱水面积S为 S=hr2 （2）其中，S脱水笼的有效脱水面积，m r脱水笼的半径，m h受压点到流动性充填料浆表面的深度（与尾砂料浆的沉降时间有关），m脱水笼受压计算公式为： p=gh （3）其中，p脱水笼所受静水压力，MPa g常数，9.8N/kg其它符号意义同前，沉降后的尾砂失去流动性其对脱水构筑物的侧向压力趋向于一个定值p0。对55%、60%、65%质量浓度的分级尾砂料浆的沉降试验（如图2所示）表明，在60min内沉降效果明显，之后沉降速度趋于缓慢，180min后沉降基本停滞。70%浓度的充填料浆沉降极为缓慢，已经接近分级尾砂的饱和浓度。图2 充填料浆沉降变化图目前尹格庄金矿的充填料浆质量浓度在65%左右，流量100m/h左右，代入公式（1）可知充填料浆的平均密度为1.710kg/m。3.2 充填现场试验为验证新式脱水笼的脱水效果，选定4206采场作为试验采场进行现场连续充填工业试验。4206采场长26m、宽18m需充填面积约430m，预计充填尾砂料浆约1600m，充填水含量950m，充填需时间16h。图3 脱水笼未蒙土工布前和充填后图 本次充填现场试验实际耗时3个班次，实际充填时间约18h，充填脱水效果较好，无跑漏。现场脱水笼滤出充填水含砂量较少，经后续取样烘干测算滤水尾砂含细泥量0.5%。4总结 1）现场试验表明新式脱水笼的渗透脱水效果较好，能有效的防止尾砂中的微细粒跑漏，为水砂充填的脱水提供了一种新式脱水构筑物。 2）新式脱水笼脱水速度较慢，根据式（2）可知增大脱水笼的半径可有效的增大渗透脱水的面积进而提高脱水效率，提高充填作业的连续性和效率。 3）根据式（3）可知，脱水笼受到压力与尾砂的沉降时间有关，试验表明尹格庄金矿的分级尾砂的沉降速度较快，有利于降低脱水笼的受压和滤水。 4）为进一步提高充填脱水笼的渗透脱水效果，滤水材料的选择和布设方式、脱水笼的结构参数和架设位置将今后研究的重点。参考文献：1古德生. 地下金