摘要：豐山銅礦原充填系統(tǒng)的諸多問題已無法滿足礦山節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展的要求，必須對充填系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用高濃度分級尾砂膠結(jié)充填工藝替代原來低濃度尾砂充填工藝，提高充填質(zhì)量。文章介紹了該礦原充填系統(tǒng)并對存在的問題進(jìn)行了分析，制定了可行性的改造方案，達(dá)到了預(yù)期效果。
1充填系統(tǒng)概況
    豐山銅礦北緣充填站建在地表，服務(wù)于采用點(diǎn)（條）柱式上向水平分層尾砂充填采礦法采礦的北緣礦體，有兩座500m3的立式砂倉，一座150t的水泥倉和尾砂、水泥流量控制儀表等設(shè)施。由選礦廠過來的全尾砂，通過FX-35水力旋流器分級后，合格的粗尾砂用砂泵送到立式砂倉；用水泥罐車往水泥倉灌散裝水泥。立式砂倉的尾砂和水泥倉的水泥分別通過流量計(jì)和螺旋輸送機(jī)到達(dá)攪拌桶內(nèi)攪拌混合，經(jīng)充填管流向井下?，F(xiàn)有充填系統(tǒng)在工藝流程、設(shè)備、運(yùn)行過程控制等方面由于設(shè)計(jì)建設(shè)年代較早，且經(jīng)過了30多年的生產(chǎn)運(yùn)行，充填系統(tǒng)存在一定的缺陷，目前只能進(jìn)行低濃度水砂充填，充填排水耗能高，充填效率低、充填體強(qiáng)度低，礦石礦柱無法完全回收，造成資源的極大浪費(fèi)。
2充填系統(tǒng)存在的問題分析
2.1砂倉系統(tǒng)
2.1.1取砂
    進(jìn)砂管進(jìn)砂時(shí)對砂倉中的尾砂沉降干擾較大，不利于清水排出，影響濃度提高；倉頂無清水放水閥，不利于提高濃度的工藝操作；砂倉底部為砼平臺(tái)，底部為半球，未形成椎體，容易造成積砂；中心放砂管與周圍4個(gè)放砂管的周圍沒有設(shè)置沖洗噴嘴，容易造成堵管現(xiàn)象發(fā)生。
2.1.2造漿
    現(xiàn)有造漿系統(tǒng)為水力造漿，環(huán)噴管大部分已堵塞，噴嘴已損壞，造漿效果差，導(dǎo)致充填過程中濃度變化大；造漿水管無壓力表，對造漿水的壓力變化無法掌握；未采用風(fēng)動(dòng)造漿工藝與裝置，不利于砂倉造漿濃度的穩(wěn)定。
2.2計(jì)量及控制系統(tǒng)
2.2.1計(jì)量
    灰（水泥）的計(jì)量秤長期沒有進(jìn)行校驗(yàn)，準(zhǔn)確度較差。倉底放砂管設(shè)有電磁流量計(jì)進(jìn)行放砂流量測量，但儀表已壞無法使用，不能發(fā)揮應(yīng)有的流量測量效果。拌桶出口后的充填輸送管路上設(shè)有電磁流量計(jì)測量充填流量，設(shè)有超聲波濃度計(jì)測量濃度。但流量計(jì)已壞無法使用，超聲波濃度計(jì)現(xiàn)在已壞，又是被淘汰的產(chǎn)品，相當(dāng)于沒有進(jìn)行充填濃度測量，不能對充填質(zhì)量進(jìn)行有效的監(jiān)測與分析。
2.2.2控制
    未設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，膠結(jié)材料的添加不能根據(jù)砂漿濃度流量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)下灰量，只能人工手動(dòng)給個(gè)固定下灰量，從而影響充填體中的實(shí)際灰砂比。
2.3充填料漿攪拌系統(tǒng)
    （1）攪拌桶直徑與高度不合理，現(xiàn)有攪拌桶直徑為D=2500mm，有效高度為H=1500mm，D/H=1.67:1，合理值應(yīng)為D/H=0.95:1，造成灰砂攪拌不均勻的現(xiàn)象；攪拌桶進(jìn)砂管與出漿管之間的距離太?。ìF(xiàn)在約為500mm，合理值要求h=0.8H），直接影響攪拌的均勻性，充填料漿還未攪拌均勻就被放走；砂倉底部放砂管傾角過大，正常傾角應(yīng)為20°；未設(shè)置副桶，不利于對攪拌桶內(nèi)液位情況進(jìn)行監(jiān)控，及現(xiàn)場濃度的人工測量。
    （2）攪拌桶出漿口設(shè)置太多，且位置與高度變化較大，不利于進(jìn)行統(tǒng)一的濃度測量；攪拌桶未設(shè)置排氣孔，導(dǎo)致加灰過程中，灰往攪拌桶周圍擴(kuò)散，充填環(huán)境極差。
3充填系統(tǒng)改造
3.1砂倉系統(tǒng)改造
3.1.1砂倉溢流排水
    在溢流槽以下砂倉外筒體靠平臺(tái)欄桿側(cè)安裝2個(gè)DN100mm閥門作為泄水閥門，尾砂打滿砂倉砂倉沉淀后，多余的清水通過泄水閥門經(jīng)DN100mm的白塑管排往砂倉溢流管。多余的水排出砂倉，提高砂倉內(nèi)的制漿濃度。
3.1.2風(fēng)水聯(lián)動(dòng)造漿
    在砂倉底部安裝三層造漿管：底部一級造漿設(shè)為水力造漿管，設(shè)10個(gè)膠管止逆噴嘴；底部二級造漿設(shè)為風(fēng)力造漿管，設(shè)20個(gè)膠管止逆噴嘴；底部三級造漿設(shè)為水力造漿管，設(shè)28個(gè)膠管止逆噴嘴。
3.2計(jì)量與控制系統(tǒng)改造
3.2.1計(jì)量系統(tǒng)改造
    灰（水泥）的計(jì)量秤每季度進(jìn)行一次校驗(yàn)，確保計(jì)量的準(zhǔn)確度。倉底放砂管原來設(shè)有的電磁流量計(jì)進(jìn)行放砂流量測量，對其進(jìn)行重新標(biāo)定，以達(dá)到提高計(jì)量精度的目的，發(fā)揮應(yīng)有的流量測量效果。對攪拌桶出口外的充填管路上的原有的電磁流量計(jì)進(jìn)行重新標(biāo)定，以達(dá)到提高計(jì)量精度的目的，發(fā)揮應(yīng)有的流量測量效果。
3.2.2控制系統(tǒng)改造
    流量調(diào)節(jié)閥門更換為DN100電動(dòng)陶瓷閥或電動(dòng)膠管閥。增設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，膠結(jié)材料的添加隨砂漿濃度、流量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)下灰量或人工手動(dòng)調(diào)節(jié)給灰量，生產(chǎn)過程實(shí)際灰砂比與設(shè)定的灰砂比一致。
3.3充填料漿攪拌系統(tǒng)改造
    將砂倉底部至攪拌桶放砂管出口置于攪拌桶蓋板之上，攪拌桶進(jìn)砂管與出漿管之間的距離增大至1.5m，使得料漿攪拌較均勻，達(dá)到充填所需濃度；安裝一個(gè)DN50m閥門用于人工濃度測量；攪拌桶頂部安裝了DN80陶瓷彎頭與黑膠管相連延伸至充填房外，保證攪拌桶內(nèi)外氣壓平衡，減少灰塵，改善操作環(huán)境。
3.4改造效果評價(jià)
    （1）改造后分級尾砂充填系統(tǒng)運(yùn)行正常，立式砂倉可連續(xù)放出高濃度尾砂，尾砂濃度由原來的40%穩(wěn)定提高至70%左右。
    （2）計(jì)量儀器顯示可靠、控制設(shè)備準(zhǔn)確，整個(gè)充填過程做到人工操作、儀表監(jiān)控、自動(dòng)加灰。
    （3）提高灰砂攪拌的均勻性，確保充填體質(zhì)量，操作現(xiàn)場基本上無灰塵，改善操作環(huán)境。
    （4）降低采礦貧損率，減少因充填體強(qiáng)度低，充填體及尾砂在出礦過程中造成的貧化；減少出礦過程中礦石被壓入充填體內(nèi)造成的損失。
    （5）提高充填濃度的同時(shí)，提高了充填效率，大大減少了充填排水量，降低了礦井排水費(fèi)用。