某矿井泵送矸石充填-中国矿业114网 
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某矿井泵送矸石充填
2018-10-16
系统分析了矿井泵送矸石充填工艺流程、充填工作面布置及工作面充填方法。 针对 某矿泵送矸石充填工作面的具体情况,对充填材料的具体性能要求进行了分析,并设计出适合该矿 10903(西)工作面的充填方案。 通过对充填工作面的充填体质量及充填接顶率进行观测,分析了 充填体质量低于设计要求及充填体欠接顶的原因,供类似矿山借鉴。
Serial No. 593 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 总第 593期 September. 2018 MODERN MINING 2018 年 9 月第 9 期 某矿井泵送矸石充填工艺 李志保 同煤集团永定庄煤业有限责任公司) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 系统分析了矿井泵送矸石充填工艺流程、充填工作面布置及工作面充填方法。 针对 某矿泵送矸石充填工作面的具体情况,对充填材料的具体性能要求进行了分析,并设计出适合该矿 0903(西)工作面的充填方案。 通过对充填工作面的充填体质量及充填接顶率进行观测,分析了 1 充填体质量低于设计要求及充填体欠接顶的原因,供类似矿山借鉴。 关键词ꢀ 充填工艺ꢀ 泵送矸石ꢀ 充填体强度 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2018. 09. 068 ꢀ ꢀ 泵送矸石充填与传统充填方法相比,在充填工 石转载巷,转载巷长度为 273 m,直接与 10903(西) [ 1-3] 。 某 艺、操作程序和管理方法方面都有较大差异 工作面上付巷连接。 在 10903(西)工作面上付巷建 立矸石充填泵站,长 15 m,矸石通过矸石转载巷内 的皮带运输机运至充填泵站,通过搅拌机搅拌,再由 矿 10903(西) 采煤工作面上方有水库及大量建筑 物,不宜采用全部垮落采矿法。 结合该矿开采条件, 利用井下岩巷掘进产生的矸石及地面矸石山矸石就 地取材,将矸石破碎后与其他材料一并制备成高浓 度料浆,充填回采工作面,即能解决全部跨落法回采 造成的地表沉降问题,又能减少矸石升井产生的环 [ 5] 。 混凝土泵通过充填管路压送至采空区进行充填 泵送矸石充填区域采用单一走向长壁式采煤 法,回采工作面采用炮采工艺,顶板采用单体液压式 [ 6-8] 。 充填管路布置遵循最短距离和最少 支架支护 [ 4] 。 境污染问题 弯管使用的原则。 干路充填管道由充填硐室经 10903(西)上顺槽进入工作面,干路管道水平布置 于上顺槽,管道每节长 5 m;工作面充填管道沿底板 倾斜布置,倾角为 8°,工作面管道每节长 3 m,便于 在充填工程中进行管道拆卸。 充填时料浆由低到高 后退充填。 充填初期,干路管道比较短,随着充填工 作的进行,干路管道不断加长,直至工作面停采线。 在工作面上下顺槽布置排水管,可以减少料浆泌水 和清洗管路的水对回采工作面和巷道的不利影 1 ꢀ 工程概况 某矿 10903 采煤工作面上方为村庄,建筑物较 为密集,且靠近水库。 10903 ( 西) 工作面位于 109 采区 东 翼 上 部。 该 工 作 面 地 面 标 高 为 205. 7 ~ 2 24. 8 m,工作面标高为ꢁ41. 7 ~ ꢁ85 m。 该工作面 东部为 10902 工作面,南部为 10901(西) 工作面已 回采﹚,西部以 109(西)采区轨道下山为界,北部为 # 1 0905(西) 上顺槽。 该工作面为石炭系太原群ꢁ1 [ 9-10] 。 泵 送 矸 石 充 填 试 验 区 时, 充 填 步 距 煤层,煤层赋存稳定,煤层总体走向 N105°E,倾向 N15°E,煤层倾角 12° ~ 14°,均厚 1. 09 m,煤厚稳定, 埋 深 247. 47 ~ 309. 8 m。 矿 井 瓦 斯 绝 对 涌 出 响 为 2. 4 m,在采空区未充填前,应采取必要的支护措 施,保证顶板稳定,防止顶板大面积冒落及下沉。 2. 2ꢀ 充填工艺 3 3 量 0. 39 m / min,相对涌出量 0. 36 m / t,矿井瓦斯等 级为低沼气矿井。 煤层爆炸指数仅为 3. 9% ,无爆 (1)系统检测。 充填工作开始之前,应检测矸 石仓、水仓和胶结料仓中的料位情况,检查设备连接 是否正常。 同时连接充填管道,检查充填区脱水挡 墙及支护设施是否稳定,并建立与充填泵站进行通 讯的系统。 [ 5] 。 炸危险性,无自燃倾向 2 2 ꢀ 工作面充填 . 1ꢀ 充填工作面布置 在一水平西翼大巷南侧运输石门与排矸斜巷交 叉处施工矸石缓冲仓,矸石缓冲仓下口施工专用矸 (2)充填材料处理。 用于充填的材料主要为煤 矸石,煤矿井下施工的岩巷较少,难以满足 10903 回 采工作面采空区充填的要求。 因此,本研究建立的 矸石充填系统首先利用井下产生的矸石,不足部分 ꢀ ꢀ 李志保(1968—),男,工程师, 037024 山西省大同市矿区新泉 路。 2 47 总第 593 期 现代矿业 3. 2ꢀ 充填体接顶量 2018 年 9 月第 9 期 需要利用地面矸石进行补充。 矿井生产中产生的矸 石较大,无法直接充填,为满足管道输送的需要,首 先将矸石利用 PCM0809 破碎机粉碎至 30 mm 以 下,存储至采面矸石仓备用。 由 10903(西)充填工作面充填体接顶效果(图 2 ) 分 析 可 知, 充 填 工 作 面 欠 接 顶 量 一 般 小 于 200 mm,大于 150 mm 的仅占 2. 4% ,一般来说, 充填接顶率越高,充填效果越好,但在实际操作中充 填效果因受到充填料强度、充填体刚度、充填料级 配、接顶方式等因素的影响,难以实现完全接顶。 ( 3)配料制浆。 配料及时准确是保证充填系统 正常运行及充填材料性能稳定的关键。 按照配比设 定控制参数,将矸石、胶结料及水在搅拌筒内制浆, 达到搅拌筒设定的容量后,打开阀门进行正常充填 工作。 充填过程中,由于矸石中水分含量波动大,易 导致测量不准确,为保证充填料浆质量,应采用较精 密的仪器进行计量。 ( 4)采空区充填。 当充填料浆达到设计的质量 后,通过充填泵将料浆由管道输送至采空区,同时及 时排出因料浆脱水流进采空区的水。 当达到预定的 充填目标后,应及时通知充填泵站人员停止泵送。 图 2ꢀ 充填体欠接顶量统计 ( 5)设备清洗。 泵送完毕后,应对设备进行清 4 ꢀ 结ꢀ 语 洗。 清洗搅拌机时,利用水泵直接对搅拌机进行清 洗。 清洗管路时,打开料斗门,放出料斗内余料,卸 下料斗出料锥管,清洗干净,反泵点动排出矸石料, 用水冲洗料斗,在锥管内装入 2 个海绵球,接上锥 管,关上料斗门,料斗内装水进行泵送,直至海绵球 从管路末端泵出。 充填开始时用高压水冲洗管路。 分析了某矿 10903(西)工作面泵送矸石充填系 统及工艺流程,通过对充填体质量效果及充填接顶 率进行现场观测,进一步分析了充填体质量低于设 计强度的原因,对于类似矿山有一定的参考意义。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ [ 1] ꢀ 瞿群迪,周华强,侯朝炯,等. 煤矿膏体充填开采工艺的探讨 J]. 煤炭科学技术,2004,32(10):67-70. 2]ꢀ 李永元,周华强,闫ꢀ 帅. 煤矿矸石膏体充填直接顶的控制 J]. 煤炭工程,2010(4):48-50. 3 ꢀ 充填体质量分析 [ 3 . 1ꢀ 充填体强度 充填材料(质量浓度约 80% ,水泥和粉煤灰用 [ 量分别为 2% 、3% ) 井下取样试件强度试验结果见 图 1。 分析图 1 可知:在相同的养护龄期,现场充填 体强度低于实验室强度。 充填体强度降低的原因主 要为:充填料浆搅拌不均匀,胶结材料未能发挥应有 的作用;料浆质量浓度低,在采空区泌水,导致胶结 料流失;料浆在管道中停留时间过长,破坏了其生成 的水化产物,降低了充填体强度。 3]ꢀ 盖建平,孙福强. 煤矿充填采煤方法的应用与分析[J]. 煤炭开 采,2010,15(6):1-3. [4]ꢀ 周华强,侯朝炯,孙希奎,等. 固体废弃物膏体充填不迁村采煤 J]. 中国矿业大学学报,2010(2):154-158. [ [ [ [ [ [ [ 5]ꢀ 邱永刚,李化敏. 王河煤矿充填采煤技术试验研究[J]. 中州煤 炭,2013(8):29-31. 6]ꢀ 樊彦东. 高水巷旁充填沿空留巷技术应用研究[D]. 邯郸:河 北工程大学,2015. 7]ꢀ 滑怀田. 大倾角薄煤层新型高水材料巷旁充填沿空留巷技术 研究[D]. 徐州:中国矿业大学,2015. 8]ꢀ 周建峰,崔ꢀ 巍. 两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术[J]. 煤炭科学技术,2014(4):19-22. 9]ꢀ 贾红果,来永辉,王ꢀ 伟,等. 沿空留巷条件下新型高水速凝材 料巷旁充填技术及其应用[J]. 中国煤炭,2015(1):51-54. 10]ꢀ 张吉雄,姜海强,缪协兴,等. 密实充填采煤沿空留巷巷旁支 护体合理宽度研究[ J]. 采矿与安全工程学报,2013,30(2): 图 1ꢀ 充填体强度 159-164. ◇ □ —实验室强度; —现场强度 ( 收稿日期 2018-03-20) 2 48
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