1 应用背景
（1）伽师铜矿隶属于招金集团伽师县铜辉矿业有限责任公司，地处天山南麓，喀什喀尔套山的南缘，海拔1176~1400m。
（2）矿体为砂岩型铜矿，矿体松软，强度极低，顶板无法控制，采场稳定性差；围岩为粘土岩，遇水易泥化，采用充填方法要求充填体不需滤水。
（3）目前采用浅孔留矿法回采，形成的采空区未进行处理，导致地表已经出现了五处塌陷区，增加了矿石的贫化率，严重影响了下中段采场的布置与安全；另外，存在洪水倒灌的隐患，可能危及井下工人生命安全。
2 系统介绍
铜辉矿业膏体充填系统历经两年的建设，于2014年7月正式投产。主要有尾砂浆浓密系统、骨料-水泥-泵送剂添加系统、膏体搅拌制备系统、泵送系统组成。充填能力最大90m3/h，年充填量约40万立方米。
尾砂浆浓缩采用美国进口的深锥浓密机，将选矿厂生产的浓度25%-30%的全尾砂浓缩成浓度70-72%的底流，经渣浆泵输送到二段双螺旋卧式搅拌槽中与水泥、泵送剂、粗骨料进行搅拌，制备出浓度76-78%的粗粒级膏体，最后经柱塞泵泵送至井下采场。采用PLC自动控制系统，所有设备及阀门通过控制室上位机界面，可实现对各种工艺命令的操作，自动化程度高，大大降低了现场操作人员数量。同时自动化系统的应用为多种物料精确添加与膏体浓度的稳定控制提供的保证。系统流程图如图1所示，充填站外形如图2所示，自动控制中心如图3所示。
图2 膏体充填站外形照片 图3 膏体充填站自控中心画面
3. 应用效果
该膏体充填系统取得了良好的效果，达到了初步设计要求。采场充填膏体流态如图4所示，充填后采场充填体如图5所示。
（1）膏体料浆在15Mpa的压力下运行，输送管道采用DN200的无缝高压16Mn钢管，料浆流速小于1m/s，大大降低了对管道的磨损。
（2）为了降低膏体管道输送阻力，首次采用了添加泵送剂的方式，以便达到使用一台柱塞泵输送的目的，从而降低能耗，简化充填工艺流程。
（3）膏体充填系统将选厂50%的尾矿充到井下，实现了废物的再利用，延长尾矿库的使用年限，降低了环境的污染与破坏，符合国家制定的“节能减排”政策，具有良好的社会效益和环境效益。
（4）膏体的“不分层”、“不离析”、“不脱水”三大特征，很好的适应了井下岩体破碎、遇水泥化的岩体特征。基于膏体的采矿方法的研究，将提高采掘机械化程度，提高回采效率，增加资源的利用率，有效治理地表塌陷，井下地压大的现状，实现高效安全绿色开采。
图4 重量浓度76%膏体流态 图5 充填40h后的采场状态
4.技术指标
（1）浓密机处理能力：100t/h（干矿）
（2）浓密机底流浓度：70%~72%；
（3）膏体充填浓度：76%~78%；
（4）单套充填能力：90m3/h，年充填能力40万m3
（5）水泥单耗：采场90 kg/m3，假顶219 kg/m3
（6）28d充填体强度：假顶4-5MPa,采场1.2MPa。