摘要：本文主要介紹塊石膠結(jié)嗣后充填法在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀,并從安全生產(chǎn)形勢(shì)與實(shí)際應(yīng)用等方面預(yù)測(cè)了其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),詳細(xì)介紹其應(yīng)用的適用條件、范圍及典型礦山，為企業(yè)解決了尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)的困擾，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　關(guān)鍵詞：嗣后,膠結(jié),應(yīng)用

　　1充填采礦法的發(fā)展歷程

　　20世紀(jì)50年代的施行干式充填,當(dāng)時(shí)設(shè)備比較落后、技術(shù)水平較低;到20世紀(jì)60、70年代以分級(jí)尾砂、河砂、風(fēng)沙、碎石等為骨料的水砂充填和膠結(jié)充填工藝。為了防止礦坑內(nèi)因火災(zāi)，采用了碎石充填技術(shù);為了控制采場(chǎng)大面積地壓，使用了尾砂水力充填工藝;為了滿足采礦工藝要求，首次采用分級(jí)尾砂和水泥膠結(jié)充填工藝。20世紀(jì)80年展起來(lái)的全尾砂高濃度膠結(jié)充填、高水速凝全尾砂固化膠結(jié)充填和塊石膠結(jié)充填工藝。20世紀(jì)90年展起來(lái)的膏體泵送充填工藝。此后，各種新型充填技術(shù)工藝、新型膠結(jié)材料的成功應(yīng)用與陸續(xù)出現(xiàn),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及安全形勢(shì)的要求，如何妥善處理尾礦及廢石的排放，已經(jīng)成為眾多礦山企業(yè)及設(shè)計(jì)單位共同研究的課題。

　　充填采礦法根據(jù)礦體賦存條件、礦巖穩(wěn)固性的特點(diǎn)，按采場(chǎng)布置、構(gòu)成要素、回采順序及采礦工藝特點(diǎn)等劃分為分層(單層)充填采礦法、分段充填采礦法、階段充填采礦法和嗣后充填采礦法。

　　1.1充填采礦法的優(yōu)點(diǎn)

　　(1)適應(yīng)礦體形態(tài)變化的能力強(qiáng)，靈活性大，礦石回采率高.(2)能夠有效地維護(hù)頂板圍巖，減緩圍巖移動(dòng)，保護(hù)地表及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。(3)對(duì)于極薄礦脈或多品種礦石的礦體，可進(jìn)行選別回采。(4)采準(zhǔn)工程量少。(5)能防止礦床的內(nèi)因火災(zāi)，有利于深熱礦井工作面降溫。

　　1.2充填采礦法的缺點(diǎn)

　　(1)增加一道充填工藝，致使采礦成本增高(2)充填作業(yè)環(huán)節(jié)較多(3)采出礦石和充填采空區(qū)須保持基本平衡。

　　1.3充填采礦法的適用范圍

　　(1)礦石和圍巖破碎、穩(wěn)固性較差、礦石價(jià)值高、品位較高的富礦體。(2)稀有、貴重金屬礦床。(3)礦體形態(tài)變化較大，很不規(guī)則，分支復(fù)合現(xiàn)象嚴(yán)重，含夾石多的礦體。(4)地表有建筑物、鐵路、公路、水體、農(nóng)田、果園、風(fēng)景區(qū)、村莊等需要保護(hù)，不允許陷落。(5)露天地下聯(lián)合開(kāi)采，露天開(kāi)采需要保護(hù)。(6)地壓較大、賦存深度較深的礦體。(7)礦體垂深很大，需要在垂直方向上分?jǐn)?shù)個(gè)區(qū)段同時(shí)開(kāi)采的礦床。(8)因某種原因，需從下而上回采的礦體。

　　總的來(lái)說(shuō),充填法的應(yīng)用范圍很廣,種類很多,選擇哪種充填采礦方案取決于礦體的穩(wěn)固性和礦體產(chǎn)狀及價(jià)值、取決于該企業(yè)礦山所處位置的地形地質(zhì)條件和實(shí)際生產(chǎn)情況。

　　2塊石膠結(jié)嗣后充填采礦法在于城鐵礦的應(yīng)用

　　2.1礦山情況簡(jiǎn)介

　　于城鐵礦為河北鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司所屬礦山，由河北恒坤集團(tuán)公司于城鐵礦負(fù)責(zé)開(kāi)采，下設(shè)于城、守恒兩個(gè)選礦廠，礦區(qū)位于淶源縣楊家莊鎮(zhèn)和易縣橋家河鄉(xiāng)交界處，于城嶺東西兩側(cè)，累計(jì)查明資源儲(chǔ)量1373.14萬(wàn)噸,礦石品位TFe32.97%,礦山生產(chǎn)規(guī)模45萬(wàn)噸/年。礦石主要為所屬鐵選廠加工成鐵精粉后對(duì)外銷售。

　　目前于城、守恒選礦廠相配套的尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容分別為25萬(wàn)方、45萬(wàn)方，現(xiàn)已經(jīng)達(dá)到約15萬(wàn)方、20萬(wàn)方，排土場(chǎng)的設(shè)計(jì)庫(kù)容75萬(wàn)方，現(xiàn)已排至42萬(wàn)方，基本已經(jīng)過(guò)半，這樣會(huì)給以后礦山及選礦廠的持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)一定的困難，尾礦及廢石排放不得不重新選擇新的庫(kù)址，但新建尾礦庫(kù)又存在著無(wú)合適的溝谷可選的局面。因此將干選出來(lái)的廢石及選礦廠排放的尾礦輸送到井下全部用來(lái)充填采空區(qū)勢(shì)在必行。于城鐵礦成功地運(yùn)用塊石膠結(jié)嗣后充填采礦法，解決了這一難題。

　　2.2礦區(qū)地質(zhì)概況

　　地層整體為寬條帶狀，呈北北東(16度)方向展布，出露長(zhǎng)度約2000米，寬近1350米。主礦體(1號(hào)礦體)呈厚大透鏡體或局部似層狀賦存于接觸帶矽卡巖中，總體產(chǎn)狀與接觸帶一致，走向100度-120度，傾向NE，傾角70-80度。礦體向南東傾伏，2—8線傾伏較緩，近于水平產(chǎn)出，礦體沿走向長(zhǎng)740米，沿傾斜長(zhǎng)850米，礦體厚度0.85-3.13米，平均厚度2.01米，礦床類型為矽卡巖型礦床，工業(yè)類型為自溶性磁鐵礦，礦石結(jié)構(gòu)以自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主。

　　2.3.礦區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

　　礦體產(chǎn)狀穩(wěn)定，厚度較大，礦體被厚-巨厚層狀、碎石條帶狀白云巖、石英二長(zhǎng)巖和中西里花崗巖所包圍，巖石堅(jiān)硬、完整、節(jié)理、裂隙不太發(fā)育。屬微弱巖溶裂隙含水層，地表長(zhǎng)年水體，水源補(bǔ)給靠大氣降水，主要礦體深埋地下，距地表100余米，生產(chǎn)實(shí)踐證明坑內(nèi)涌水現(xiàn)象極少發(fā)生，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，工程地質(zhì)條件較好，遠(yuǎn)離居住區(qū)，附近無(wú)農(nóng)田和森林。

　　2.4于城鐵礦現(xiàn)狀及采礦方法

　　1998年3月邯鋼集團(tuán)有限公司對(duì)于城鐵礦于城嶺礦段進(jìn)行開(kāi)發(fā)，礦區(qū)以5-6勘探線之間為界，分東西兩個(gè)采區(qū)，采用平硐、豎井、盲豎井開(kāi)拓，在西采區(qū)采用分階段崩落法開(kāi)采。2010年礦山西采區(qū)基本無(wú)礦可采，采礦重點(diǎn)放在了東采區(qū)，本采空區(qū)使用無(wú)底柱淺孔留礦法采礦,后期對(duì)大部分礦柱采用分層崩落法進(jìn)行了回采，形成了大約980多萬(wàn)方的采空區(qū)，分布在不同中段、不同區(qū)域;由于采空區(qū)的存在，致使部分區(qū)域塌陷，已經(jīng)有3號(hào)、5號(hào)、6號(hào)三個(gè)豎井井筒發(fā)生了錯(cuò)動(dòng)、位移，現(xiàn)已廢棄停用。目前正在使用的井筒有1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、7號(hào)豎井及878主運(yùn)輸平硐，其中1號(hào)及7號(hào)豎井擔(dān)負(fù)主提升井的作用，2號(hào)及4號(hào)豎井是輔助井的作用，井下涌水均排至878米水倉(cāng)后，全部由878平硐自流入洞口處10米*5米*3米的集水池，作為選礦廠生產(chǎn)用水。

　　2.5干選車間情況

　　在礦區(qū)900米標(biāo)高5號(hào)豎井處建設(shè)了一座處理能力2000噸/日的干選車間,礦石經(jīng)豎井提升及平硐出礦運(yùn)至干選車間,采用兩段一閉路流程,破碎機(jī)PE1080*600一臺(tái)、250*1000兩臺(tái)及YK1836振動(dòng)篩，將礦石破碎粒度為25mm的礦石和廢石，經(jīng)過(guò)CTB-1021磁選機(jī)將礦石、廢石分開(kāi)，礦石由自卸汽車運(yùn)至守恒、于城選礦廠生產(chǎn)鐵精粉，完全能滿足兩個(gè)選礦廠持續(xù)生產(chǎn)，廢石同樣由自卸汽車運(yùn)至3號(hào)、5號(hào)、6號(hào)豎井口處的較大場(chǎng)地，用于臨時(shí)儲(chǔ)存廢石與礦石。

　　2.6選礦廠情況

　　2009年，受鐵精粉市場(chǎng)價(jià)格的影響，為降低運(yùn)輸及選礦成本;將礦石經(jīng)過(guò)干選后，再運(yùn)往選礦廠加工處理。集團(tuán)公司現(xiàn)有處理能力1000噸/日的守恒選礦廠及600噸/日的于城選礦廠，工藝流程基本相似，即粗碎—細(xì)碎—磨礦—高頻篩—磁選機(jī)。距離礦山分別7.5公里、2.5公里左右，由于距離較近，采空區(qū)充填均可就地取材，非常適合將尾礦(尾砂分級(jí)別處理)、廢石混合,以適當(dāng)比例的砂漿排入井下,充填采空區(qū)，在地表尾礦多余的水經(jīng)過(guò)水池澄清后，返回選礦廠再利用。

　　3塊石膠結(jié)嗣后充填采礦方法應(yīng)用情況

　　3.1充填工藝

　　該礦山由于使用的是無(wú)底柱淺孔留礦采礦法和分段崩落采礦法，礦巖屬于中等穩(wěn)固，屬急傾斜礦體，礦塊布置沿走向60米劃分一個(gè)礦塊，寬度為礦體的水平厚度，階段高度40米,平均厚度2.01米。根據(jù)不同的工程采用不同的充填方式。(1)對(duì)于廢棄的斜井、豎井，采用干式充填的方法，不再使用膠結(jié)充填。(2)對(duì)于已經(jīng)采完的采場(chǎng)采用塊石膠結(jié)嗣后充填,塊石由汽車從干選車間廢石場(chǎng)運(yùn)至廢棄的3號(hào)豎井、5號(hào)豎井、6號(hào)豎井空?qǐng)龅亍�塊石由溜井溜放至通往采空區(qū)充填井的懸吊式皮帶，將塊石輸送到每個(gè)采場(chǎng)礦塊頂部的3個(gè)充填井，在此處塊石、砂漿混合在一起，放入采場(chǎng)充填井，在下放過(guò)程中塊石和砂漿充分混合后充入采空區(qū)。砂漿制備中，采用于城選礦廠的-20mm重介質(zhì)尾砂經(jīng)棒磨而成的-3mm人工砂，采用425號(hào)普通硅酸鹽水泥或425礦渣硅酸鹽水泥，在地表攪拌成砂漿后利用直徑133mm的主運(yùn)輸管道經(jīng)豎井和充填天井輸送至井下，充填料漿及塊石進(jìn)入采場(chǎng)采空區(qū)時(shí)，屬多點(diǎn)同時(shí)下料，這樣使充填料均勻上升，形成良好的充填體。水泥砂漿質(zhì)量濃度68%，礦房下部10米用灰砂比1:8的充填料充填，待固結(jié)后用灰砂比1：(10-15)的充填料充填其余部分。塊石:砂漿比為3:1，使采場(chǎng)內(nèi)無(wú)多余積水和充填泄水，脫水量較少，該礦的塊石膠結(jié)充填技術(shù)成功地用在了廢棄的豎井、斜井及嗣后采空區(qū),在采空區(qū)將砂漿三支管分流，三點(diǎn)同時(shí)下料的充填方式,工藝簡(jiǎn)單、可靠、易行,便于操作。

　　3.2塊石膠結(jié)嗣后充填系統(tǒng)

　　4塊石膠結(jié)嗣后充填采礦法的發(fā)展前景

　　干選廢石和兩個(gè)選礦廠的尾礦在采空區(qū)有計(jì)劃地排放，經(jīng)過(guò)統(tǒng)籌安排、定期凝固與沉淀,這樣對(duì)選礦廠、干選車間來(lái)說(shuō)，減少了廢物(廢石、尾礦)排放壓力，充填了采空區(qū)，在一定程度上降低了巖石移動(dòng)給豎井、斜井帶來(lái)的安全隱患,又可緩解尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)的建設(shè)壓力，不僅成本低廉，而且可以減少占地，緩解對(duì)環(huán)境的污染，為創(chuàng)造無(wú)廢礦山樹立了典范，為構(gòu)建生態(tài)采礦環(huán)境創(chuàng)造了條件.根據(jù)礦山、選礦廠生產(chǎn)能力，需建設(shè)兩座四等尾礦庫(kù)和一座庫(kù)容30萬(wàn)方的排土場(chǎng)，征山、征地、砍伐樹木、設(shè)計(jì)、建設(shè)費(fèi)用、監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備等計(jì)劃投資約1000多萬(wàn)元。將尾砂及干選的廢石充填采空區(qū)，購(gòu)買輸送設(shè)備、攪拌設(shè)施、水泥、管路、鏟裝設(shè)備、運(yùn)輸機(jī)械及運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用共計(jì)投資了300多萬(wàn)元，這樣不僅為企業(yè)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且又符合目前國(guó)家礦業(yè)鼓勵(lì)政策及安全形勢(shì)發(fā)展方向。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　從尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)的選址與建設(shè),井下采空區(qū)施行塊石膠結(jié)嗣后充填采礦法的應(yīng)用，可以看出將干選出來(lái)的廢石及選礦廠排放出來(lái)的尾礦攪拌、混合后充填到采空區(qū)，確實(shí)給于城鐵礦帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)也給選礦廠的選址與建設(shè)指明了一定的方向,具有廣闊的發(fā)展空間與應(yīng)用前景。

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