中铝山西华兴铝业有限公司

一、矿山充填工艺：以黄土为骨料胶结泵送充填
二、设计单位：北京矿冶研究总院
三、供货内容：除充填泵外全套设备（含自动化控制）
四、项目小结
该充填系统基本参数如下：
充填能力：30m³/h；
充填骨料：黄土；
胶凝材料：水泥；
充填浓度：~70%；
输送距离：~200m（水平）；
（一）充填工艺
该矿山充填工艺为黄土水泥胶结泵送充填。
笔者了解到，由于该矿的特殊性，以黄土为充填骨料也是迫不得已，但黄土与水泥胶结的充填体强度是否达到要求需要验证，这也是这套小型充填系统建设的初衷。该项目是在完成了针对性的试验室试验的基础上，结合现场情况完成了系统设计。
值得说明的是，该系统布置在巷道中，所有设备安装后总高度不得高于4m，且所有设备设计时还要考虑井下运输和安装的可行性和便利性。
该项目设计使用一台卧式搅拌槽，黄土经除杂后汽运至现场由扒渣机上料到单斗配料机，配料机底部设计量皮带出料至移动式皮带机，输送至卧式搅拌槽。袋装水泥汽运至现场，人工拆包后倒入水泥拆包机，经输送螺旋进入水泥仓，水泥仓底部设微粉秤输送螺旋和计量螺旋，将水泥送入卧式搅拌槽。设置水仓一台，调浓水经水泵泵送至卧式搅拌槽。黄土、水泥、水按设计好的配比进行充分搅拌后进入充填泵，泵送至采空区充填。
（二）充填设备
由于该矿山充填系统布置在巷道，各设备必须满足巷道运输、安装、使用的要求。
下面罗列各设备针对该项目做的个性化设计：
1）双轴连续搅拌机、充填泵、尾砂给料机和斜皮带均做了移动式设计，加装了轮轴，便于巷道运输；
2）电气配置符合巷道使用要求；
3）无土建施工，仅要求场地平整，通铺一层钢板。
下面重点介绍充填泵和搅拌槽：
1、搅拌槽
如前所述，该项目如果布置在地面，搅拌设备选用高浓度立式搅拌桶比较合理。为了满足设备安装后总高不超过4m的要求，不得已选用卧式搅拌机。为满足搅拌效果，该搅拌槽采用桨叶式双轴搅拌，设计了支架，且加装了一组轮轴便于运输至现场。
2、充填泵
该项目配置一台实际流量30m³/h，出口压力6MPa充填工业泵，该泵为一体式，执行机构和动力包集成布置，整机尺寸较一般分体式充填泵大幅缩小。
（三）运行维护
该项目首次尝试将充填系统布置于巷道，要求设备外观紧凑且竖向尺寸较小，便于移动且对土建要求较低，下面仅就设备安装、调试及使用过程中存在的问题加以分析总结。
1、在运输过程中，单斗配料机运输困难，改造轮轴后才运至巷道充填站位置；
2、充填泵出口变径管长度不足，加之充填管道在变径管之后紧接着有个90°的弯头，使得充填泵出口压力较高；
3、整个系统的计量精度不够，因投资及场地限制无法实现真正的自动化运行。黄土的计量皮带秤位于单斗配料机下方，必然计量精度不够，充填流量的计量依靠泵送次数×料缸有效容积计算，浓度则靠取样监测。
（四）投资
该项目设备总投资200万元以下（含泵），土建及安装工程量很少，现场运行人员4人每班。

总结
该项目成功的将一个小型矿山充填站布置在巷道，克服了设备尺寸限制、运输安装限制两大难题，整个系统符合井下施工作业规程，解决了充填骨料及胶凝材料连续足量供应的问题，实现了各物料的实时计量，也为解决井下作业粉尘污染问题积累了经验。但同时，该系统所有设备的可移动性能还需要进一步优化。
客户可根据自身情况量身定做这种不需要土建基础、便于拆装、便于运输的小型矿山充填站，虽是量身定做，但总体投资却不高。