新城金矿充填系统优化设计研究

徐征军原浩鹏杨维涛

徐征军原浩鹏杨维涛

山东黄金矿业股份有限公司新城金矿

摘要：现阶段新城金矿Ⅴ#矿体在开采过程中由于受到矿体厚大、倾斜等因素影响，导致其在开采中出现了不同程度的粉矿损失和矿石贫化等问题，通过深入分析发现其使用的充填系统难以满足Ⅴ#矿体的开采要求，所以势必要通过对新城金矿充填系统的优化设计来提高Ⅴ#矿体的生产效率，在提高矿石回收率的基础上将矿石贫化率控制在允许范围内。本文就山东新城金矿Ⅴ#矿体充填系统的优化设计进行简要分析。

关键词：新城金矿；充填采矿；充填系统；优化设计

1、前言

山东新城金矿的Ⅴ#矿体是一个矿岩破碎、矿体厚大、倾角缓、地压大、矿化严重不均匀的蚀变岩型金矿床，新城Ⅴ#矿体在开采过程中以上向进路充填法作为主要开采工艺，但是在矿石开采过程中由于受到充填系统自身缺陷等因素影响，导致Ⅴ#矿体在开采过程中出现了粉矿损失严重和矿石贫化过高等问题，所以势必要通过对整个充填系统的优化设计来满足其开采要求。新城金矿充填系统在优化设计中以改进充填料、提升充填技术以及完善充填工艺等几个方面着手进行，并且通过试验确定优化后的充填系统可以有效改善采场顶板岩层整体受力状况，在提高整个Ⅴ#矿体矿石回收率的基础上使矿石的贫化率也降至最低。

2、新城金矿充填系统存在的问题

2.1进路充填接顶率较低

本文在研究中发现Ⅴ#矿体所使用充填系统的充填接顶率难以达到要求，通过深入分析发现其进入采场的充填料浓度相对较低，再加上进路充填处理过程中对于进路高度估计的不足，导致整个进路在充填处理后难以全长充填接顶则产生这一现象，并且在研究中发现Ⅴ#矿体充填系统所使用的充填隔离墙脱水效果难以满足其要求。

2.2充填体强度不达标

对于充填系统的充填料来说其必须要按照水泥尾砂充填料浆进行配比，并且要确保充填料所形成的充填体强度在1MPa以上，这样不仅可以确保充填体自立性来提高采场的稳定性，同时也对减少Ⅴ#矿体在开采过程中矿石贫化率和损失有着重要作用。但是本文在研究中发现新城金矿所采用的充填料浆浓度没有达到标准，再加上充填料在生产过程中使用的尾砂粒级较细，导致其在具体操作中的充填体强度难以达到设计要求，从而使整个Ⅴ#矿体在二步进路回采过程中矿石容易出现较大的贫化及损失。

2.3采场中充填脱水较为困难

新城金矿Ⅴ#矿体充填系统在运行过程中由于大量引路水和洗管水进入到采场中，所以这会在很大程度上降低充填料浆的浓度，再加上Ⅴ#矿体在充填过程中所采用的喷射混凝土隔离墙，所以会导致整个充填系统运行中大量多余水进入到进路，这会在一定程度上降低整个充填体的强度，从而使Ⅴ#矿体充填系统运行中的充填接顶率难以达到标准要求。

3、新城金矿充填系统的优化设计

3.1充填系统的优化设计

本文认为需要通过对Ⅴ#矿体充填系统的整体优化设计来满足其生产要求，首先要结合采场实际情况来合理选择网管参数及管道布置方式，在确保管网平整的基础上来减少管道的反向设置，避免整个充填系统在运行中其管网产生压力波动。充填管网中管道在选择过程中应以承压较强的产品为主要选择，这是避免整个管网在运行过程中因压力过大而发生爆裂，并且要求工作人员要定期对整个管网进行管理与维修，避免管道老化磨损而导致管网在运行过程中发生破管、堵管等事件。最后，本文认为应通过对整个充填系统管道压力的计算来对管网路径进行优化，并要结合其运行要求来确定出充填料浆下放过程中的合理位置，或者根据Ⅴ#矿体的开采要求来合理设置充填下料斜井或进路，以便于整个充填系统管网的优化可以满足其运行要求。

3.2充填料浆的优化设计

现阶段新城金矿为了满足Ⅴ#矿体充填开采工艺的应用需求，利用物化实验来开展充填专用新型胶凝材料的研究，矿山在经过大量试验后研发出一种可以满足Ⅴ#矿体填充要求的专用充填胶凝剂，该种新型胶凝剂十分适用于高含泥量及较低浓度环境下的填充要求。再者，由于Ⅴ#矿体使用水泥尾砂胶结充填技术进行充填作业，所以整个充填体的强度无法达到铲运机出矿运行环境的要求，并且容易导致被产出的矿石或粉矿埋入到尾砂中，这在很大程度上提高了矿石贫化率及损失率，再加上Ⅴ#矿体充填过程中所使用充填料的灰砂比为1：4，所以在其充填成本上也相对较高。因此，利用所研制出的新型充填胶凝剂可以确保7d充填体强度在灰砂比1：10时能达到2.31MPa左右，所以在很大程度上提高了充填体的强度，同时也对降低矿石在开采过程中的二次贫化率有着极为重要的作用。

3.3提高充填接顶率的技术措施

本文认为新城金矿Ⅴ#矿体在填充过程中应采用分次充填法和多点下料充填法来提高其充填接顶率，这是因为对于Ⅴ#矿体来说其一次充填作业中的充填量不易过大，所以对于进路的充填作业可以采用分次充填法来进一步提高其充填接顶率。对于Ⅴ#矿体进路的多点下料充填法可以从距离隔离墙较远的一端进行充填，这样可以将溢流水从隔墙排出来使其可以完成充填接顶，隔离墙附近的采空区应作为最后进行充填接顶的区域。鉴于Ⅴ#矿体进路在充填作业中的引路水、洗管水充斥整个采场，并且在泄水作业过程中会由于其产生径流而引起细砂级水泥悬浮、离析，从而导致整个充填体的强度难以满足后续开采作业的要求，所以本文提出其应该通过研制和使用三通阀来将引路水和洗管水排至充填进路外。鉴于新城金矿Ⅴ#矿体在充填作业中采用的喷射混凝土隔离墙难以满足充填作业要求，所以本文提出应通过采用木质充填隔离墙来彻底取代喷射混凝土隔离墙的工艺，这是因为木质充填隔离墙对加快充填脱水及提高充填体强度有着重要作用。

4、结语

综上所述，对于新城金矿Ⅴ#矿体充填系统的优化设计应以合理布置充填管网、采用新的充填胶凝材料、采用多种技术措施等内容为主，充填系统优化后不仅可以确保其充填体强度和充填接顶率可以满足开采要求，同时也对降低整个充填系统运行中的成本投入有着重要作用。

5、参考文献

[1]董陇军.新城金矿充填系统优化实践研究[J].矿冶研究与开发.2010（4）

[2]崔耀.煤矿泵送膏体和似膏体充填系统优化[J].辽宁工程技术大学学报.2013（7）

[3]徐加夫.莱新铁矿充填系统的优化改造[J].采矿技术.2014（11）