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原料生产基地。与人们想象中的矿山不同，这里“藏”着国家矿山公园科普基地，是传说中的“美丽矿山”。

　　不过，再美丽的矿山也有“难言之隐”。站在矿区高处俯瞰，不难看到山间的“黑湖”——尾矿库。宝山矿业副总经理龚勇兵介绍，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固定的，所以急需“清库存”。此外，当地矿石以铅锌为主，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。如何能解决这两个问题呢？宝山矿业采用了个一举两得的方法。

　　不久前召开的“第四届中国膏体充填采矿国际学术研讨会”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”处理技术，该工艺将尾砂进行处理后再回填入采空区。

　　“目前装备设计充填能力可达每小时80立方米。正式运行后，有望延长矿山服务年限一倍以上” 龚勇兵告诉科技日报记者。

　　美丽矿山面临“难言之隐”

　　以往对宝山矿业采空区的充填采用废石非胶结充填法，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，需留设保护矿壁，帮助矿区进行稳固防止坍塌，由此造成了宝贵资源的损失。同时，该方法劳动强度大，充填能力难以满足目前采矿的需求。

　　根据矿山当前生产实际数据，采用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，充填与采矿之间不能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，更绿色安全地开采，延长矿山服务年限，2013年中南大学提出研究报告，建议采用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，解美丽矿山的“难言之隐”。

　　事实上，这样的“难言之隐”，在矿山中普遍存在。矿业为人类提供工业原材料的同时，不可避免的产生大量固体废弃物。数据显示，尾砂排放量在工业固体废弃物总量中居首位，比例高达29%。我国现有尾矿库12万余座，尾砂积存总量超100亿吨，极易发生水土重金属污染、泥石流、尾矿库溃坝等灾情。与此同时，地下采矿产生了大量采空区，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，是最优的方式。

　　所谓膏体充填开采，是把采矿产生的废弃物，如尾矿、煤矸石等，加上粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等，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，并利用大型充填工业泵通过管道输送到井下采空区的新型采矿方法。膏体充填也被称为“置换开采”，把废弃物制成膏体“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结后强度高，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认为是尾矿处理的“终结者”。

　　“上世纪90年代，我们开始研究膏体充填。但充填工业泵、深锥浓密机等关键装备，进口太贵，用起来还时有‘水土不服’，国产装备制造也没跟上，因此膏体充填在我国的应用比国外大大滞后。”中南大学资源与安全工程学院教授王新民表示。

　　“现在，我国有关国产装备，特别是成套装备与工艺、技术的成功研发和应用，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安全重点实验室主任吴爱祥说。

　　各项性能超越水砂充填

　　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核心技术、工艺及五大核心装备的飞翼股份有限公司(以下简称飞翼股份)实施。

　　作为我国矿山绿色开采行业的龙头企业，飞翼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、高效和管理便利性，确保运行可靠性。

　　以往的充填技术还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，利用管道、溜槽、钻孔等自流输送到待充填地点进行充填的工艺。在水砂充填中水仅仅作为输送物料的载体，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排出地表。与传统的水砂充填相比，膏体充填具有“三不”特性，即浆体不分层、不离析、不脱水。膏体强度均匀、接顶率高，能有效控制岩层移动、防止地表塌陷，可提升金属矿安全生产水平。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技术途径。在相同充填体强度要求前提下，膏体充填的胶结材料耗量少，运营成本低，是性价比较高的充填方式。