本报记者 俞慧友

    湖南黄金宝山矿业（以下简称宝山矿业），是我国大型Ⅱ类矿山企业，也是湖南省主要的铅锌质料生产基地
。与人们想象中的矿山差别，这里“藏”着国家矿山公园科普基地，是传说中的“漂亮矿山”
。

    不过，再漂亮的矿山也有“难言之隐”
。站在矿区高处俯瞰，不难看到山间的“黑湖”——尾矿库
。宝山矿业副总司理龚勇兵先容，随着开采推进，尾矿库尾砂“库存”渐满，并且由于尾矿库容量是牢靠的，以是急需“清库存”
。别的，外地矿石以铅锌为主，但金、银等伴生金属较多，使得周边围岩不太稳固，易导致采空区坍塌等问题
。怎样能解决这两个问题呢？宝山矿业接纳磷砌一石二鸟的要领
。

    不久前召开的“第四届中国膏体充填采矿国际学术钻研会”上，与会的中外专家观摩了宝山矿业的全新“高浓度全尾砂膏体充填”处置惩罚手艺，该工艺将尾砂举行处置惩罚后再回填入采空区
。

    “现在装备设计充填能力可达每小时80立方米
。正式运行后，有望延伸矿山效劳年限一倍以上” 龚勇兵告诉科技日报记者
。

    漂亮矿山面临“难言之隐”

    以往对宝山矿业采空区的充填接纳废石非胶结充填法，即将井下掘进废石回填进采空区，因未添加水泥，废石不具稳固能力，需留设
；た蟊，资助矿区举行稳固避免坍塌，由此造成了名贵资源的损失
。同时，该要领劳动强度大，充填能力难以知足现在采矿的需求
。

    凭证矿山当宿世产现实数据，接纳废石充填系统的矿石回采率仅51%，部分地段贫化率（工业矿石品位与采出矿石品位之差与工业品位之差的比值）高达30%以上
。同时，充填与采矿之间不可实现有序衔接和配合，影响作业循环时间，制约生产能力的提高
。

    为提高充填效率，更绿色清静地开采，延伸矿山效劳年限，2013年中南大学提出研究报告，建议接纳高浓度全尾砂胶结充填系统和工艺，提高充填质量，降低矿石损失率和贫化率，解漂亮矿山的“难言之隐”
。

    事实上，这样的“难言之隐”，在矿山中普遍保存
？笠滴死嗵峁┕ひ翟柿系耐，不可阻止的爆发大宗固体放弃物
。数据显示，尾砂排放量在工业固体放弃物总量中居首位，比例高达29%
。我国现有尾矿库12万余座，尾砂积贮总量超100亿吨，极易爆发水土重金属污染、泥石流、尾矿库溃坝等灾情
。与此同时，地下采矿爆发了大宗采空区，成为诱发井下岩石冒落和地表塌陷的主因
。

    为治理尾矿库，国家限制了尾矿库“扩容”，将充填开采作为矿山开采的主推模式
。其膏体充填开采，是最优的方法
。

    所谓膏体充填开采，是把采矿爆发的放弃物，如尾矿、煤矸石等，加上粉煤灰、炉渣、劣质土、都会固体垃圾等，在地面加工成无临界流速、不需脱水的类牙膏状高浓度浆体，并使用大型充填工业泵通过管道运送到井下采空区的新型采矿要领
。膏体充填也被称为“置换开采”，把放弃物制成膏体“完璧归赵”到采空区，同时置换出原来采不出来的矿产资源
。

    由于充填膏体在地下凝聚后强度高，且无风化和有毒物质的释放，不带来二次污染，因此膏体充填也被业界以为是尾矿处置惩罚的“终结者”
。

    “上世纪90年月，我们最先研究膏体充填
。但充填工业泵、深锥浓密机等要害装备，入口太贵，用起来还时有‘水土不平’，国产装备制造也没跟上，因此膏体充填在我国的应用比外洋大大滞后
。”中南大学资源与清静工程学院教授王新民体现
。

    “现在，我国有关国产装备，特殊是成套装备与工艺、手艺的乐成研发和应用，让膏体充填在我国推广应用有了现实基础
。甚至建设没有尾矿库的绿色矿山，也不是太久远的梦
。”北京科技大学副校长、金属矿山高效开采与清静重点实验室主任吴爱祥说
。

    各项性能逾越水砂充填

    最终，投资3000多万的全尾砂膏体充填项目在宝山矿业启动，由拥有全尾砂膏体浓密充填焦点手艺、工艺及五大焦点装备的必发365（以下简称必发365股份）实验
。

    作为我国矿山绿色开采行业的龙头企业，必发365股份自主研发了高浓度全尾砂膏体充填中的尾砂浓密、搅拌制备、充填泵送、管路及阀组、中央集中控制系统等5大子系统，从源头解决各子系统间不兼容难题，实现系统的集中、高效和治理便当性，确保运行可靠性
。

    以往的充填手艺尚有一种常用的水砂充填法
。水砂充填是将充填骨料加水制成质量浓度较低的砂浆，使用管道、溜槽、钻孔等自流运送到待充填所在举行充填的工艺
。在水砂充填中水仅仅作为运送物料的载体，充入采空区后，充填料留在采空区，水渗滤出去，沿巷道水沟流入水仓，通过排水和排泥设施将渗滤出的清水和随清水流失的细泥倾轧地表
。与古板的水砂充填相比，膏体充填具有“三不”特征，即浆体不分层、不离析、不脱水
。膏体强度匀称、接顶率高，能有用控制岩层移动、避免地表塌陷，可提升金属矿清静生产水平
。膏体固结时间短、易实现强化开采，为金属矿高效生产提供新的手艺途径
。在相同充填体强度要求条件下，膏体充填的胶结质料耗量少，运营本钱低，是性价较量高的充填方法
。

    “它可以提高全尾砂使用率，最大限度地镌汰矿山固体放弃物的排放量，实现尾矿废水的循环使用，能有用控制充填质料中有害金属离子扩散，是金属矿山绿色开采系统的一个主要组成部分
。”龚勇兵云云“点评”
。

    虽然，让龚勇兵选择高浓度全尾砂膏体充填手艺，不但由于其“物美”，尚有“价廉”的诱惑
。必发365股份率先乐成研发出充填焦点装备，打造了入口装备的“平替款”
。不但降低了快要五分之二的价钱，甚至部分性能凌驾入口装备
。

    “以每小时充填80立方米盘算，将2000立方米碎石回填，接纳原要领需1个月，现在只需25小时左右
。原充填方法需30—40个工人，现在仅需12人，且仅2—3人下井事情即可
。高浓度膏体的充填，不但让充填后的采空区很‘结实’，还不会因雨水冲洗、渗透土地而带出尾砂中的重金属，也没有充填后的二次污染危害，是真正绿色清静高效环保的开采方法
。”龚勇兵说
。

    以艺定装阻止“水土不平”

    “充填开采既重大又个性化
。一万座矿山，就有一万种差别地质条件的矿区
。充填开采需凭证矿区详细情形，研究配比差别性充填质料，举行个性化工艺设计等，才华使用和调配充填工业泵，抵达充填最佳效果
。这也是入口装备在我国矿山充填开采中容易‘水土不平’的主要缘故原由
。由于他们的装备并非针对中国矿情研制
。”必发365股份董事长张泽武说
。

    为此，必发365股份制订了“以艺定装”的研发计划，“工艺先行，装备随后”，开展充填质料、工艺、全套充填计划设计和装备的一体化研发，研制出了诸多焦点手艺
。

    尾矿膏体充填料浆保存浓度高、运送时间长、运送距离远等特点
。从地面往地下运送历程中，受重力作用影响，易带来质料分层、离析问题，也易造成堵管
。运送难度远大于从地面往上方泵送的模式
。怎样运送并阻止堵管，是成套充填开采工艺与装备研发的要害难题
。必发365股份研发出一种物料控制方法——满管流运送手艺，接纳节约排气等专利手艺，控制立管料浆流速，实现满管流运送，避免离析，镌汰堵管机率
。

    充填管路凭证矿区重大条件铺设，没有实时有用的检测手艺，容易造成严重事故
。压力是反应长距离管道运送系统运行状态的主要参数之一，因此要通过对运送管路沿线的压力实时在线监测，及早发明管路梗塞故障位置或预警管道破损位置，以便接纳步伐阻止事故扩大
。必发365股份专项研发了充填管路防梗塞压力检测手艺，该项发明专利可预警，并能迅速找到故障爆发点，包管了承接充填项目的一次性实验乐成
。

    “以艺定装”，必发365股份成为了全球唯一具备了五大焦点充填装备系统及工艺的企业，解决了装备不兼容之困与装备“水土不平”难题，这也标记着“高峻上”的全尾砂膏体充填模式，有了成熟的中国式全套解决计划
。

    随着国产化工艺和装备制造越来越成熟，“平替款”的建设本钱较其国产化之初的价钱又降低了30%，运营本钱也镌汰了三分之一以上
。“这让这种充填中的‘贵族’，能被我国大部分矿区‘消耗’得起，对推动我国绿色矿山建设，有起劲增进作用
。”龚勇兵说
。