随着矿业的发展和开采条件的变化，有色金属地下开采采用胶结充填的矿山越来越多。胶结充填采矿法具有回收率高、贫化损失小、控制地压、保护地表等优点。防火充填是这类采矿的重要生产环节，充填体的强度大小是反映充填效果的重要指标，而决定充填体强度的主要因素是胶结砂的浓度，因此保证尾砂胶结充填材料浓度的稳定性至关重要。充填过程的控制主要通过人工操作来完成。人工控制充填过程，工人劳动强度大，工作枯燥，容易出现工作失误和较大误差，难以实时控制充填料的浓度和灰砂配比。

因此，为了保证充填料的质量，利用自动控制技术来制备充填料，提高配料的准确性和过程的稳定性，降低工人的劳动强度势在必行。

1胶结充填工艺

棒砂由火车运至水平砂仓厂，卸入水平砂仓，由抓斗起重机转运至中间砂仓，再由中间砂仓下方的圆盘给料机卸至皮带机，筛分去除大块；带式输送机将棒砂送至缓冲砂仓，再由缓冲砂仓下方的圆盘给料机卸至带式输送机，最终输送至D2.5m的填料搅拌筒。散装水泥由水泥运输罐车运输至水泥库，再通过吹灰管送至水泥库。

水泥通过筒仓底部的螺旋给料机和水泥计量装置送入D2.0m水泥搅拌筒，然后与一定比例的水充分混合制成水泥浆。混合后的水泥浆通过管道流入D2.5m充填料搅拌筒，与棒磨砂和工艺水混合，制成胶结充填料，通过充填钻孔流入地下采石场进行充填作业。

2主要测量和控制功能

2.1缓冲砂仓和水泥仓的料位测量和控制

持续监控料仓内的物料堆积高度，当料位较低时提醒操作人员打开投料系统，当料位较高时联锁停止给料皮带机。

2.2水泥搅拌桶中水泥和水量的测量和控制

水泥通过螺旋给料机和计量装置（称重模块）送入搅拌筒，通过调节给料机的转速来控制出料量。水管上装有流量计测量水量，通过控制调节阀的开度来控制水量。将水和水泥按一定比例加入搅拌筒中，制成一定浓度的水泥浆。

2.3水泥搅拌筒的液位测量和控制

搅拌筒上部的液位计持续检测筒内的液位，通过控制放料阀的开度，使搅拌筒的液位始终保持在一个稳定的高度，这样既能发挥搅拌筒的效率，又有利于筒内水泥浆的均匀搅拌，因此搅拌筒的进料和出料是平衡的，即新加入的水泥和水的量等于排出的泥浆量，并且水泥浆总是稳定地制备；也可以计算通过将水泥和水加入搅拌筒来制备一定浓度的水泥浆。在此同时也可以计算水泥浆的浓度。

2.4棒磨砂和填料搅拌筒水量的测量和控制

缓冲仓底部的带式输送机上安装有计量装置（称量模块），通过调节圆盘给料机的转速来控制物料量；水管上的流量计测量水量，通过控制调节阀的开度来调节水量。以这种方式，棒磨沙和水以一定比例加入到混合筒中。棒磨砂与水的比例取决于准备加入的水泥浆量。在实践中，填充材料的日流速和稠和度以及棒磨砂与水泥的比例是预先确定的，因此可以计算出棒磨砂与水的比例。

2.5填料搅拌筒料位测量和控制

在搅拌筒的上部有一个料位计，可以连续检测料位，通过控制卸料阀的开度，使搅拌筒的料位始终保持在一个稳定的高度，这样不仅可以充分发挥搅拌筒的效率，而且有利于筒内填料的均匀混合，从而使混合筒的进料和出料平衡，即加入的新棒磨砂、水和水泥浆的量等于排出的填充材料的量。新加入的水泥浆量是一定的，这样就可以计算出充填材料的浓度。

2.6填充材料浓度和流量的测量和控制

根据混合筒的料位，可以知道填充材料的浓度。将测得的浓度值与根据比例计算的浓度值进行比较，并稍微调整棒磨砂和水的比例以使填充材料的最终浓度更理想，因为棒磨砂的含水量、配方、储存时间、环境温度等都可能使填充材料的依据发生变化。流速作为充填物料是否堵塞的实时信号，如果流速下降，工作人员应清理管道吹气装置清除堵塞。

3主要仪器选择

仪表选型应充分考虑其可靠性和实用性。缓冲砂仓、搅拌筒和水泥仓雷达液位计的液位选择；转子秤的水泥计量选择:水泥搅拌筒和填料搅拌筒卸料阀选用气动滑阀；水流量控制阀选用气动单座控制阀；水和填料流量测量电磁流量计的选择:填充材料浓度检测核子密度仪的选择:使用定量给料器的棒磨砂计量。

4控制系统结构及其功能

计算机配料控制系统包括UPS电源(10kVA，220V，1h)和DC电源(24V，10A)，监视器(ENS，OPS)，打印机。控制系统连续采集并及时处理不同工况下的各种运行参数，控制设备的运行状态，并具有良好的中断响应。通过监视器和功能键盘，为控制器提供过程正常和异常工况下的各种有用信息。通过打印机可以完成打印制表、开关跳位和顺序记录、事故记忆、CRT画面拷贝等功能。在线性能计算和经济分析。

5个技术特征

控制系统的技术特征如下:

(1)转子称重并测量水泥量

与传统的冲板流量计相比，转子秤无需物理校准，具有更高的精度和可靠性。转子称重采用天平结构，称重配料机的零点不会发生变化，转子叶片在附着少量灰尘时仍能保持平衡。进出料口与轴承在同一直线上，所以物料的冲击不会影响平衡。转子叶片采用新型非刚性密封材料，在圆盘上无死角，确保称量的粉料全部被运走，无计量误差，有效解决了粉料流动所产生的流动、磨损，满足了粉料连续定量给料的工艺要求。

(2)气动阀调节填料

气动阀主要零件均为紧密铸造，结构坚固，强度高，不易变形，阀体外形美观；输送通道平整干净，物料流动顺畅，不会形成堵塞；此外，阀板采用叶片式设计，关闭时受力的斜面作用于阀座，密封性好，并可用作开关或调节；输送高浓度和高磨损的物料非常可靠。

6结论

胶结充填机自动控制系统应用的成功与否取决于两个条件:一是为充填材料制备过程制定的控制方案是否可行；二是所选用的测控仪器设备是否适用、稳定、可靠。我国一些矿山充填控制系统工作不正常，大多数系统在这两个方面都不完善。因此，应加强这方面的实践和研究。