全尾砂充填技术在黄山岭铅锌矿采空区治理中的应用

全尾砂充填技术在黄山岭铅锌矿采空区治理中的应用

林启祥1 段蔚平2 孙丽敏1 鲁立胜1

【摘 要】摘 要 针对黄山岭铅锌矿Ⅳ#矿体采空区安全隐患,通过采空区调查及稳定性分析，对比分析多种充填技术方案,最终选定地表浓缩后全尾砂充填采空区工艺，同时减少尾矿库排砂量，节约宝贵的土地资源。项目实施1 a多来，系统运行稳定。实践证明，全尾砂充填法用于治理黄山岭铅锌矿采空区，技术可行，经济合理，具有较好的安全效益、经济效益和社会效益。 【期刊名称】现代矿业 【年(卷),期】2017(033)008 【总页数】3

【关键词】关键词 采空区 全尾砂充填 井下封闭 充填排水

全尾砂充填是目前最为理想的井下封闭充填技术，不仅能消除井下采空区的安全隐患，同时解决矿山生产的尾矿排放问题，又能减少尾矿库建设、经营及其安全、环保治理等费用，改善矿山生产和生活环境，具有显著的经济效益和社会效益[1]。黄山岭铅锌矿1973年投产，现实际生产能力为15万t/a。矿山采用地下开采方式，斜井开拓，普通房柱法，选矿方法为一般浮选法。主要产品有铅精矿(含银)、锌精矿、铜精矿(含银)。矿山现有采空区约90万m3，在用尾矿库于2000年1月投入使用，剩余有效库容为18万m3。为消除采空区安全隐患，实现矿山的长治久安，同时减少尾矿库排砂量，减少地表土地资源占用，打造绿色矿山，矿山于2011年开展采空区调查及治理工作。

1 工程概况

黄山岭铅锌矿Ⅳ#矿体主要赋存于矽卡岩带上部，局部位于中、下部；底板围

岩主要为矽卡岩、大理岩或矽卡岩化大理岩；顶板围岩主要为炭质硅质页岩、石英闪长斑岩，局部为粉砂质页岩或矽卡岩。顶板岩层稳定性较差，底板岩层稳定性较好，区内构造较简单。Ⅳ#矿体为缓倾斜矿体，平均厚5 m，倾角为24°，分布在23#～31#。Ⅳ#矿体剩余矿石主要分布于-120～-150 m中段和-240 m中段以下，主要采用普通房柱法回采，局部遇矿体倾角变化或增厚时，采用伪倾斜房柱法或电耙留矿法。浅孔落矿，电耙运搬。普通房柱法矿房长轴与矿体走向垂直，矿房长50～60 m，宽8～9 m，高为矿体铅直厚度，一般为8.5m，矿柱(点柱)平均尺寸为(4～5) m×(4～5) m，间距为5 m。伪倾斜房柱法或电耙留矿法采区间以条形矿壁支撑为主，宽度一般为4m。

2 采空区调查

针对矿体自开采至今形成的-46，-70，-90，-120，-150，-180，-210，-240 m中段空区现状进行了调查，共统计246个采场，842个矿柱。调查结果见表1，表2。

已采空区走向长500 m，高差为220 m(-240～-20 m)，体积约87.4万m3。采空区顶板暴露总面积达11.7万m2，由于留有较多矿柱(损失率达20%)等安全措施，故采空区总体稳定性较好。分析其原因，一是矿块结构参数选取得当，采场顶板暴露面积普遍较小，并保持顶板呈拱形，适应了工程地质岩组力学性质，避免了应力集中；二是永久不予回采的矿柱起到了有效的支撑，矿块间连续矿壁也阻隔了应力的传递，从而杜绝了大面积的顶板冒落；三是矿体埋藏浅，地压相对深矿床而言要小；四是采空区管理制度落实到位，对采空区形成全过程进行有效监控，采中加强检撬，严格按采界施工并保证矿柱留设质量，采后按要求定期监测。

3 全尾矿充填技术方案

根据空区情况，拟用本矿选厂浮选全尾砂对Ⅳ#矿体采空区进行尾砂充填治理。全尾砂充填要求最大限度地利用堆存尾砂，做到技术先进适用、工艺流程简洁、施工及充填(过程)安全可靠、操作管理方便、投资经济合理[2-3]。 3.1 尾矿特性

矿石中主要金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿。脉石矿物中部分含碳较高，其次有长石和绢云母。尾砂密度为3.1 t/m3，堆密度为1.60 t/m3；尾砂浆体pH值平均为11～12；选厂排出的尾砂浓度为25%～30%。尾砂粒度组成见表3。 3.2 方案比选

根据尾砂浓度与胶结等条件的不同可分为3个方案，见表4。

由表4可知，从安全、环保、技术和经济四方面综合比较，确定采用方案三。 3.3 井下封闭工程

采用全尾砂水力充填的采空区中尾砂颗粒之间始终存在着连通的孔隙，孔隙间充满了水，其孔隙水压力大小近似等于充填水面的垂直(水头)高度。因此，采空区全尾砂水力充填治理之前，必须对所充填的采空区进行封闭，尤其是采空区下部有正在生产的采场。采用封闭墙或井塞将采空区与正在使用的井巷隔离，以保证充填和采矿均安全正常进行。封闭工程要求：

(1)封闭墙所在位置应在采空区塌落带之外，围岩整体稳定性好，避开断层、溶洞、大的裂隙及钻孔等不良地质处。

(2)封闭墙或井塞结构应满足整体抗滑、抗压、抗剪、抗冲切及防渗的要求。 (3)封闭墙应设在巷道断面较小处，以减少工程量并使墙体受到的总静水压力最