蔣先堯，董大元，郭偉濤，范恒達(dá)，姚 松

(1.中色非洲礦業(yè)有限公司， 贊比亞 基特韋 22592; 2.東方地球物理公司, 河北 啄洲市 072751)

0 引 言

多年來，井下排泥一直是困擾泥沙較多的金屬礦山生產(chǎn)的問題，尤其是隨著礦山開采深度的增加，排水排泥是決定著礦山安全高效開采的一大因素[1-7]。

中色非洲礦業(yè)有限公司是有色行業(yè)最早走出海外并成功開發(fā)運(yùn)營(yíng)礦山的企業(yè)，主要從事銅礦開發(fā)。謙比希銅礦主礦體礦脈含水層多，井下涌水量大，根據(jù)近年來的水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出其平均涌水量為53364 m3/d。目前，主礦體最深中段為878 m，采礦方法主要為進(jìn)路充填采礦法和無底柱分段崩落法[8-9]。崩落法崩落區(qū)與礦體上盤主含水層貫通，由于礦體疏干進(jìn)度較礦體回采下降速度慢，礦體降水漏斗曲線隨著回采分段崩落區(qū)一起下降，導(dǎo)致地下水受采礦影響，污染特別嚴(yán)重。水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示涌水平均含泥沙7‰左右，通過計(jì)算每天需要從井下清理出的泥沙達(dá)370 m3。對(duì)泥沙取樣進(jìn)行成分分析，含沙比例約占65%。如果泥沙不及時(shí)排除，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)會(huì)造成很大影響。

(1) 大量泥沙沉淀堆積占用井下水倉容積，給井下安全生產(chǎn)帶來安全隱患；

(2) 清泥作業(yè)強(qiáng)度大，效率低，管理困難，清理作業(yè)成本高；

(3) 大量泥沙通過井下水泵排出，對(duì)水泵磨損較大，備品、備件消耗量大;

(4) 贊比亞是個(gè)制造業(yè)欠發(fā)達(dá)的國(guó)家，設(shè)備、物資基本依賴進(jìn)口，礦山每年在排水方面投入大量資金。

因此，為保證井下生產(chǎn)安全，提高礦山生產(chǎn)效率，降低成本，需解決井下排泥中的一系列問題。

1 井下排泥現(xiàn)狀

礦山排泥系統(tǒng)由沉淀系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)兩部分組成，目前900 m有兩套排泥方案。

(1) 豎流沉淀方案。采用現(xiàn)有的污水倉和清水倉沉淀系統(tǒng)，通過污水倉沉淀池沉淀，污水倉堆滿泥沙后更換污水倉，通過人工造漿，利用潛污泵將污水倉泥漿泵送至948 m泥漿攪拌槽，使用油隔離泥漿泵輸送至400 m排泥系統(tǒng)。但沉淀池?fù)p壞較嚴(yán)重，已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)豎流沉淀效果。水倉容積有限，一周左右時(shí)間污水倉便失去沉淀功能，大量泥沙通過溢流槽流至清水倉，進(jìn)入排水泵，導(dǎo)致排水泵磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響排水系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)污水倉清理工作需要大量人力和時(shí)間，工作時(shí)間長(zhǎng)，清理難度大，潛污泵損壞快，往往另外兩個(gè)污水倉已滿，第一個(gè)污水倉尚未完成清理。

(2) 平流式沉淀方案。900 m平流式沉淀池利用既有100 m廢棄巷道，由進(jìn)水口、沉淀區(qū)和出水口3個(gè)部分組成，進(jìn)水口和出水口分別布置在沉淀池的兩端，中間部分為沉淀區(qū)，沉淀的泥沙存儲(chǔ)在池底。進(jìn)水口設(shè)置擋板，使水流均勻分布在沉淀池全寬的橫截面上。出水口采用溢流堰，保證沉淀后的澄清水均勻流出。當(dāng)沉淀區(qū)泥量較多時(shí),關(guān)閉進(jìn)水閥門,利用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行清泥。沉淀效果較差，清理時(shí)間較長(zhǎng)，且鏟運(yùn)機(jī)容易損壞，維修費(fèi)用高，影響排泥。如圖2所示。

圖1 900中段排水排泥系統(tǒng)

圖2 平流式沉淀方案

2 排泥系統(tǒng)改造思路

2.1 改造思路

針對(duì)主礦體涌水量大，含泥沙多，現(xiàn)有設(shè)施及排泥工藝無法滿足主礦體排泥的關(guān)鍵問題，提出了如下改造思路。

(1) 通過優(yōu)化沉淀池系統(tǒng)，提高污水倉沉淀效果，實(shí)現(xiàn)連續(xù)排泥；

(2) 針對(duì)排泥管路易堵塞的問題，設(shè)置防堵塞設(shè)施，保證排泥系統(tǒng)通暢，保障污水倉排泥；

(3) 疏通優(yōu)化排泥管路，利用現(xiàn)有造漿池，并加裝一臺(tái)柱塞泵，提高排泥效率；

(4) 加強(qiáng)各環(huán)節(jié)控制和管理，建立標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)規(guī)范。

2.2 連續(xù)排泥

現(xiàn)有污水倉損壞較嚴(yán)重，部分鋼結(jié)構(gòu)已損壞，水倉底部堵塞，只能當(dāng)做平流式沉淀使用，不能滿足沉淀效果。通過修復(fù)現(xiàn)有污水倉，加固沉淀池中的鋼結(jié)構(gòu)，優(yōu)化沉淀流程，實(shí)現(xiàn)豎流式沉淀功能，水流由設(shè)在池中心的進(jìn)水管分八條管路沿水池外部的隔水板外側(cè)以45°角自上而下進(jìn)入池內(nèi)，使污水在池中均勻分布后沿隔水板內(nèi)側(cè)緩慢上升，泥沙等沉降進(jìn)入池底錐形沉泥斗中，澄清水從隔水板內(nèi)側(cè)上升，沿設(shè)置在池上部的溢流堰流出，同時(shí)堰前設(shè)擋板及浮渣槽以截留浮渣保證出水水質(zhì)；沉淀物通過池底部排泥管靠靜水壓將泥排出，通過調(diào)節(jié)排泥閥門開度，可實(shí)現(xiàn)污水倉連續(xù)排泥。

通過優(yōu)化沉淀系統(tǒng)，提高污水倉沉淀效果，實(shí)現(xiàn)連續(xù)排泥。

2.3 污水倉防堵措施

為了保證排泥系統(tǒng)通暢，實(shí)踐中主要采取了“兩通一防”的措施。在沉淀池進(jìn)水口孔至倉底排泥管道安裝一條4寸沖洗管，定期用高壓水疏通池底排泥管路；沉淀池底部安裝鼠籠式過濾，避免掉落大塊進(jìn)入排泥管路，減少排泥管路堵塞風(fēng)險(xiǎn)；在沉淀池底部安裝緊急排放水槽及管路，在堵塞情況下可快速排出堵塞泥沙，保證污水倉安全運(yùn)行。

通過采取以上3種防堵塞措施，排泥系統(tǒng)的堵塞次數(shù)大大減少，基本保證了排泥系統(tǒng)通暢，保障了污水倉排泥。

2.4 提高排泥效率

對(duì)原有污水倉下部至排泥泵房管路進(jìn)行疏通，對(duì)管路布置進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)加裝二級(jí)控制閥門，保證管路安全及順暢；更新柱塞泵一臺(tái)，實(shí)現(xiàn)兩泵一用一備，確保排泥系統(tǒng)連續(xù)排泥。污水倉倉底結(jié)構(gòu)如圖3所示。

通過疏通優(yōu)化排泥管理和加裝柱塞泵實(shí)現(xiàn)連續(xù)排泥，排泥效率明顯提高。

圖3 污水倉倉底結(jié)構(gòu)

2.5 實(shí)現(xiàn)作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)排泥流程和設(shè)備運(yùn)行情況建立了各項(xiàng)作業(yè)的工作規(guī)范，并在實(shí)際運(yùn)行中修訂完善，使之標(biāo)準(zhǔn)化，并徹底的貫徹執(zhí)行。建立了排泥操作工作的造漿、排泥、防堵沖洗等流程作業(yè)規(guī)范，并根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)及水量大小定時(shí)定量完成排泥任務(wù)。建立了設(shè)備

點(diǎn)檢及管路檢查規(guī)范，每日安排固定人員對(duì)排泥設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，對(duì)管路進(jìn)行檢查，并對(duì)易堵、易漏區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)盤查，確保連續(xù)排泥過程通暢。

2.6 提高技術(shù)管理水平

項(xiàng)目實(shí)施成敗的關(guān)鍵在于過程控制。為此，推行全過程質(zhì)量控制管理辦法，從源頭抓起，構(gòu)筑多層次沉淀池，控制水質(zhì)。在每一環(huán)節(jié)都設(shè)有專人負(fù)責(zé)，定期跟蹤與監(jiān)督管理；建立全過程管理臺(tái)賬，開展質(zhì)量統(tǒng)計(jì)工作，掌握沉淀及排泥動(dòng)態(tài)效果，通過分析找出原因，以便采取預(yù)防措施和改進(jìn)措施，全面提高管理水平。

2.7 實(shí)施設(shè)備設(shè)施預(yù)維護(hù)

根據(jù)設(shè)備及設(shè)施易損部件消耗損壞情況，定期提前對(duì)排泥泵易損部件，管路易漏管段，閥門易漏密封等進(jìn)行更換，避免出現(xiàn)因設(shè)備設(shè)施故障導(dǎo)致排泥問題，減少因故障帶來的堵管、沉淀池壓實(shí)等風(fēng)險(xiǎn)。

3 改造實(shí)施效果

通過對(duì)排泥系統(tǒng)優(yōu)化改造與加強(qiáng)管理，取得了如下的效果。

(1) 徹底解決了困擾生產(chǎn)，影響生產(chǎn)的排水排泥問題，為礦山提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量排除了一大不利因素，消除了生產(chǎn)安全隱患。

(2) 由于現(xiàn)有沉淀系統(tǒng)及排泥系統(tǒng)的完善，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排泥，極大降低了清泥作業(yè)強(qiáng)度，提高了工作效率，減少了每年清理污水倉費(fèi)用。

(3) 通過優(yōu)化改造，排水排泥系統(tǒng)全部疏通，排泥系統(tǒng)運(yùn)行正常。通過沉淀及排泥系統(tǒng)的完善，沉淀效果得以改善，顆粒含量降低，排水含泥量大大減少，減少了對(duì)水泵的磨損，水泵平均壽命提高50%以上。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾倫生,鄧宇靜.銅坑礦排水排泥系統(tǒng)改造[J].湖南有色金屬,2008,24(1):5-8.

[2]韋敏康,梁耀東,李建輝,等.銅坑礦2#豎井排水排泥系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)改造[J].有色金屬(礦山部分),2014,66(02):69-72.

[3]葉振華,程立年,張文.某鐵礦排水排泥系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代礦業(yè),2014,30(08):196-197，199.

[4]徐海良,彭燦輝,趙海鳴.汝城鎢礦井下排水排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].礦冶工程,2000(3):81-82.

[5]肖伯凡,陳坤銳,李小元.凡口鉛鋅礦Jb-40 m水倉排泥工藝的革新[J].采礦技術(shù),2008，8(04):95-96.

[6]張敬.謙比希銅礦排泥系統(tǒng)研究[J].有色礦山,2003(1):12-14.

[7]李登伶,庹春燕.井下排水排泥系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,31(1):75-77.

[8]韓智勇.破碎傾斜中厚礦體分段崩落法開采技術(shù)研究[D].沈陽：東北大學(xué),2013.

[9]張晉軍.謙比希銅礦主礦體無底柱分段崩落法改進(jìn)途徑[J].中國(guó)礦山工程,2009,38(5):10-12.