鄭川（云南楚雄礦冶股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，云南　楚雄　675000）

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硫化礦充填管理工作分析

鄭川
（云南楚雄礦冶股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，云南楚雄675000）

尾砂充填是井下采空區(qū)處理的主要方式之一。從采礦技術(shù)工作的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)入手，借助有關(guān)理論知識(shí)，結(jié)合大姚銅礦近年來所發(fā)生的幾起充填事故案例，對(duì)楚雄礦冶公司硫化礦充填管理工作的現(xiàn)狀談了幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì)，并對(duì)今后的充填管理提出一些思路和建議。

充填管理；壓強(qiáng)；壓差；管徑

“掘”、“采”、“供”、“充”是礦山生產(chǎn)主要工藝環(huán)節(jié)，對(duì)大姚銅礦來說，“有底部結(jié)構(gòu)分段崩落嗣后充填采礦法”作為主要的采礦方法，為楚雄礦冶公司生產(chǎn)經(jīng)營工作的順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1　相關(guān)參數(shù)的計(jì)算

筆者翻閱了相關(guān)的理論書籍，查閱了一些資料，對(duì)與大姚銅礦井下充填工藝有直接聯(lián)系的主要參數(shù)作了理論計(jì)算，現(xiàn)介紹如下。

1.1最有利的砂水混合比和最大的充填效率計(jì)算（計(jì)算一）

①充填系統(tǒng)的平均有效壓頭（Js）：

②充填物運(yùn)動(dòng)的平均阻力系數(shù)（As）：

式（2）中：L為管道的水平投影長度，m。

③As與Js之比值：

④因?yàn)锳s/Js的比值（-0.275）小于O，所以最大的砂水比應(yīng)為1∶1（水砂混合比與管道的直徑無關(guān)），即充填1m3尾砂需要1m3的水。

⑤直徑150mm（6″管）管道的最大充填效率為：

⑥直徑200mm（8″管）管道的最大充填效率為：

1.2壓強(qiáng)計(jì)算（計(jì)算二）

①從選廠地表砂倉底部（高程1 983m）計(jì)算至充填最低水平1 500m高程的壓強(qiáng)為：

P=rH=2×483=966t/m2≈9.47MPa（6）

式（6）中：P為壓強(qiáng)，MPa；r為尾砂容重，t/m3；H為充填管入口與出口的水平高度差，m。

②從1825頂沿計(jì)算至1500高程的壓強(qiáng)為：

P=rH=2×325=650t/m2≈6.37MPa（7）

③部分中段的壓強(qiáng)計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　部分中段的壓強(qiáng)計(jì)算結(jié)果

1.3水流阻力造成的壓頭損失計(jì)算（計(jì)算三）

在尾砂充填管道中，水流阻力造成的壓頭損失計(jì)算公式如下：

式（8）中：i為壓頭損失；K為水流阻力系數(shù)；vw為水流速；e為水砂比；D為管道直徑。

其中：水流速公式如下：

式（9）中，Qp為充填系統(tǒng)效能；S為管道斷面積。

將式（9）代入式（8），可將壓頭損失計(jì)算公式簡化為：

若用i1表示管徑為150mm管道的壓頭損失，i2表示管徑為200mm管道的壓頭損失，則：

這一計(jì)算結(jié)果說明兩點(diǎn)：①i1與i2之比將近4倍，因此可以說直徑150mm管道的阻力較直徑200mm管道的阻力將近大4倍，如果將150mm管道改為200mm管道，可以使阻力減小將近4倍，如在充填效能及水砂比不變的前提下，則可將充填距離延長［1］；②以直徑200mm的管子與150mm的管子比較，直徑增加了33.3%，而斷面積由0.017 7m2增到0.031 4m2，即增加77.4%，充填能力可以增加約70%～80%，若充填能力不變、混合物的砂水比一定，在同一平均有效壓頭的條件下，充填料平均阻力系數(shù)不變，則充填范圍可擴(kuò)大。

2　近幾年充填事故案例分析

2.1案例一

2005年7月29日，坑口充填工區(qū)巡查人員在正常充填巡管中，發(fā)現(xiàn)3#回風(fēng)斜井通地表平硐內(nèi)充填管有漏砂、漏水現(xiàn)象，經(jīng)檢修人員更換充填管后恢復(fù)了生產(chǎn)。8月2日上午，公司生產(chǎn)技術(shù)部、坑口、選廠等部門和單位進(jìn)行檢查落實(shí)，發(fā)現(xiàn)在回風(fēng)斜井平硐內(nèi)擺放著已被坑口撤換下來的三節(jié)襯膠管，其中一節(jié)襯膠管內(nèi)還鑲嵌有已被磨損擠壓彎曲的鋼筋殘留物（鋼筋直徑18mm，彎曲長度33cm），另外兩節(jié)襯膠管的內(nèi)膠已被拉皮、鼓包。經(jīng)調(diào)查分析，該鋼筋殘留物為地表砂倉內(nèi)壁上安裝環(huán)形水圈管的固定附件，因其使用時(shí)間較長，氧化銹蝕，加之水砂流動(dòng)磨損造成斷裂落入充填池內(nèi)，隨尾砂進(jìn)入充填管道，拉壞充填管襯膠并最終形成堵管。

2.2案例二

2006年8月16日上午，坑口調(diào)度聯(lián)系選廠調(diào)度，準(zhǔn)備對(duì)正廢石充填的DⅢ2306～08采進(jìn)行尾砂壓碴時(shí)，出現(xiàn)充填管道堵塞事故，有2個(gè)高壓閘閥被壓壞，數(shù)節(jié)管道被堵塞，致使16、17日2d停止充填，組織人員處理管道。經(jīng)調(diào)查分析，其主要原因是因?yàn)榍逅垂軙r(shí)間不夠造成的。

3　對(duì)硫化礦充填管理工作的認(rèn)識(shí)和體會(huì)

①空區(qū)充填后充填體具備相當(dāng)?shù)捻敯逯文芰Γ徑饬艘虻V石回采后，地壓應(yīng)力重新分布對(duì)相鄰工程的破壞作用。②近年來在充填密閉工程上未發(fā)生過較大的跑、漏砂事故，這是廣大工程技術(shù)人員在充填密閉工程設(shè)計(jì)上精心設(shè)計(jì)、工區(qū)精心組織施工的結(jié)果，是加強(qiáng)工程質(zhì)量管理工作的最終結(jié)果。③多年來，大姚銅礦在尾砂充填實(shí)施工作中實(shí)踐出眾多行之有效的措施，對(duì)大姚銅礦井下充填工作的安全有序進(jìn)行起到了積極的促進(jìn)作用。

4　對(duì)今后充填工作的建議

①公司各級(jí)管理部門應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)充填工作的重視和領(lǐng)導(dǎo)，從根本上保證安全生產(chǎn)的有效進(jìn)行。②根據(jù)水流阻力造成的壓頭損失計(jì)算結(jié)果，結(jié)合今后生產(chǎn)重心不斷向深部轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢，建議公司在充填系統(tǒng)的主干線上統(tǒng)一使用8″襯膠管，分支線路可以繼續(xù)使用6″襯膠管道，其主要目的在于減小充填阻力，提高充填效率，保證充填安全。③隨著六苴礦床開采深度的不斷增加，建議公司注重對(duì)充填管理人員的培養(yǎng)工作，與有關(guān)大專院校、科研院所開展專項(xiàng)合作，研究推廣高效、快捷的充填工藝，彌補(bǔ)在這一領(lǐng)域的空白。

［1］弗·約伯克（波蘭）.水沙充填學(xué)［M］.范誠和，嚴(yán)萬生譯.北京：煤炭工業(yè)出版社，1958.

Analysis on the Filling Management of Sulphide Ore

Zheng Chuan
（Production Technology Department of Yunnan Chuxiong Mining Limited by Share Ltd，Chuxiong Yunnan 675000）

Tailings filling is one of the main ways of Underground Goaf Management.Starting with some practical experiences in mining technology，with the help of relevant theoretical knowledge，combined with several cases of filling accidents occurred in Dayao copper mine in recent years，the status of Chuxiong mining and metallurgy company sulfide ore filling management was talked about some understanding and experience，and put forward some ideas and suggestions on the future management of the filling.

filling management；pressure；pressure difference；pipe diameter

TD608

A

1003-5168（2016）04-0082-02

2016-03-11

鄭川（1966-），男，本科，工程師，研究方向：有色金屬地下采礦。