《搅拌桶平直出料口在地下矿山治理充填中的研发及应用》

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2. 中国水利水电第九工程局有限公司，贵州省 550081

3. 2.贵州科学院，贵州省550001

摘 要：本文主要通过探究胶结充填具体实施过程中研发出的新型搅拌桶平直出料口及其应用，新型搅拌桶平直出料口可以有效减少出料口堵塞问题，减低人工清理频率，节约成本，保证充填工作正常运行。并且论证出新型搅拌桶平直出料口能否在采用充填采矿法的地下矿山充填治理中推广使用。

关键词：地下矿山；采空区治理；新型搅拌桶平直出料口；节约成本；经济效益；

1地下矿山采空区充填治理现状

1.1地下矿山治理现状

我国是矿产资源生产和消耗大国，且矿山开采以地下开采为主，据对1173家国有大中型企业调查，地下开采矿山占68.89%，矿山开采形成了大量采空区，采空区治理迫在眉睫，使用充填采矿法能够有效促进企业经济效益和社会效益，但在充填过程中，高速搅拌桶底部分别安装有自流和泵送两个垂直出料口，当自流充填时，须采用人工进入搅拌桶内对泵送出料口进行封堵，同时打开自流出料口；当自流充填切换成泵送充填时，须对搅拌桶及充填管道冲洗干净，再采用人工进入搅拌桶内对自流出料口进行封堵，同时打开泵送出料口进行泵送充填。同时，在搅拌过程中，若下料不均匀，水泥容易在出料口处形成坨状，堵住出料口，无法生产，需停止充填后派专人进入搅拌桶进行清理后才能继续生产。因此，搅拌桶出料口堵塞的问题直接影响地下矿山治理的经济效益。

2采空区搅拌桶平直出料口研发可行性研究

2.1大塘矿开采现状

大塘矿矿区位于贵州省瓮安县、福泉市境内，隶属黔南布依族苗族自治州。大塘矿设计利用资源量为6389.59万t，可采出矿量为4861.65万t，按照100万t/a规模计算，服务年限为56年，充填量为40万m³/a。根据瓮福磷矿大塘矿实际情况，对地下开采形成的采空区均采用胶结充填进行治理。

2.2大塘矿地下采空区治理的搅拌桶出料口分析

为响应国家建设绿色矿山的要求，瓮福磷矿大塘矿采空区治理采用胶结充填技术对采空区进行治理。基本原理为：选矿厂尾矿浆经浓密后，浓度从20%浓密至55%，通过长距离输送（管线长9km）至充填站，经过充填管道输送至采空区。每年大塘搅拌桶的人工清理、成本消耗构成充填经济成本的重要因素之一，同时搅拌桶出料口堵塞还会导致施工无法正常运行，直接影响了瓮福磷矿大塘矿充填进度，进而影响环境安全和瓮福磷矿整体的经济效益。

随着中国经济的快速发展，矿产资源投资额持续增长，目前矿山开采主要以地下开采为主，出现大量采空区，且分布范围很广，采空区的存在严重威胁到了人民群众的生命和财产安全。另外，地下采空区治理能提高矿石资源回采率，充分利用资源，使矿区周围环境得以改善。因此，对采空区进行治理是建设绿色矿山的必然趋势，前景广阔，市场空间巨大。但从现有搅拌桶出料口人工清洗堵塞情况来看，人工成本消耗量巨大。所以，为提高经济效益，研发新型搅拌桶出料口势在必行。

3新型搅拌桶平直出料口研发

中国水利水电第九工程局有限公司福泉分公司科研人员根据大塘矿充填工艺及多年工作经验，结合团队智慧，研发出新型搅拌桶平直出料口。新型搅拌桶平直出料口的研发主要是为了解决管道易堵塞问题，保证施工进度，达到节约成本的预期效果。

大塘矿充填工艺如下图所示：

原有搅拌桶垂直出料口如下图所示：

新型搅拌桶平直出料口如下图所示：

新型搅拌桶平直出料口，是把原有的两个底部垂直独立出料方式技改为底部平侧单个出料口，分别接入自流与泵送两套管线，根据充填方式通过各自的闸阀进行控制。当自流充填时充填料浆会同时进入自流和泵送两套管线，若泵送控制阀门距平直出料端口过远，在自流充填结束时洗管不能完全把泵送闸阀至平直出料端口清洗干净，极易造成管道堵塞。同理，当泵送充填结束时洗管不能完全把自流闸阀至平直出料端口清洗干净。经过多次实验，两闸阀距平直出料端口处20cm为宜。

4试验使用及成果分析阶段

新型搅拌桶平直出料口研发完成后，由中国水利水电第九工程局有限公司福泉分公司科研人员对整个充填线路进行新型搅拌桶平直出料口的安装试用和维护，并对安装新型搅拌桶平直出料口后充填线路的运行工况进行实时动态观察，做好记录，保障充填工作顺利运行。

4.1试验准备

科研人员收集和分析大塘矿用于安装新型搅拌桶平直出料口的充填线路相关基本资料；制作、安装新型搅拌桶平直出料口等准备工作。

4.2试验试用

大塘矿充填人员按照正常充填工艺进行充填，项目科研人员负责试验过程的记录，记录内容包括：试验方案中搅拌桶平直出料口清堵塞次数、充填综合成本等。项目科研人员对充填搅拌桶平直出料口的记录数据按期建立台账并汇总分析等。

试验方案包括：

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2. 在材料充足、人员配备、充填倍线、充填介质组成、充填介质流速等完全相同的情况下用安装新型搅拌桶平直出料口。

3. 项目科研人员负责试验过程的记录，记录内容包括各试验方案中搅拌桶平直出料口人工清理次数、综合成本等。对记录数据按期建立台账，测试数据如下：

安装新型搅拌桶平直出料口，改装后至今未有搅拌桶出料口堵塞现象，可节约成本约7.5万元/a。

4.3经济效益分析

原搅拌桶底部出料口为垂直出料口，搅拌桶进料后，在搅拌过程中，水泥容易在出料口处形成坨状，堵住出料口，无法生产，需要派人进入搅拌桶进行清理。采用新型搅拌桶平直出料口后，解决了出料口堵塞的问题，节约了材料损耗及人工成本，可节约直接费用7.5万元/a，具体见下表4.3-1。

表4.3-1 垂直出料口每年清理维护费用表

4.4成果总结

本次试验完成后，科技小组人员根据收集到的数据进行分析，得出的结论是：

①安装新型搅拌桶平直出料口后，至今未有搅拌桶出料口堵塞现象，对充填系统没有任何影响，不影响充填工艺；

②新型搅拌桶平直出料口的使用降低了出料口堵塞问题，减少了人工清理频率，节约了成本；

③新型搅拌桶平直出料口的使用保证了充填的施工进度，增加了经济效益；

④研发的搅拌桶平直出料口适用于大塘矿充填实际情况；

因此，新型搅拌桶平直出料口在采用充填采矿法的地下矿山采空区充填治理中能够推广使用。

5结束语

我国地下矿山开采目前的实际情况是对采空区治理重视程度不够，导致因采空区而发生的灾害频繁出现，因此类事故死亡人数相比国外同类事故发生比例相对较高，地下矿山安全生产形势相当严峻，严重危及到人民群众的生命安全，也严重破坏了生态环境，给国家和人民造成了巨大的经济损失，采空区治理刻不容缓。本文通过研发新型搅拌桶平直出料口，以及实际施工充填中对新型搅拌桶平直出料口进行试用，并对试用前后的运行情况进行了数据分析，在成本消耗、生产进度等方面都有明显的改善，能更大程度降低地下矿山开采中充填的成本，提高采空区治理的施工进度，减少采空区灾害，保护生态环境。

6参考文献

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2. 农晓丹-《中国矿山生态环境管理研究》-2004《中国地质大学硕士论文》

3. 张传信;郭金峰;远洋- 《我国冶金矿山复杂难采矿体开采技术现状与展望》 - 2006[J]《采矿技术》

4. 段瑜 - 《地下采空区灾害危险度的模糊综合评价》- 2005《中南大学硕士论文 》

5. 孙恒虎，黄玉诚，杨宝贵.当代胶结充填技术 [M].北京：冶金工业出版社.2002.