高压风洗刷充填管路装置在昌邑矿业的实际运用

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摘要：充填采矿法是一种能适应于各种复杂多变的矿体赋存条件，最大限度地提高矿体回收率和降低采矿贫化率，有效控制地压活动和确保采矿生产安全，保护地表不遭破坏和维持既有的生态环境的采矿法。但充填采矿法存在采矿强度低、劳动强度大、充填接顶效果差的问题。本文首先分析了制约充填接顶率的主要几个问题，然后针对如何减少充填管路引路水和洗管水进采场的问题，来确保充填接顶，提出了解决方案。

关键词：充填；充填接顶；引路水和洗管水；高压风

High pressure air washing filling pipe device in the practical application of mining industry in Changyi

Abstract: filling mining method is a can adapt to various complicated orebody occurrence conditions, to maximize the recovery rate and reduce the mining dilution rate, effective control of ground pressure activities and ensure that the mining production safety, mining damage and maintain the existing ecological environment was not the protection of surface. There exists in the mining of low strength, high labor intensity, roof contacted filling effect is poor but filling mining method. The main questions in the first analysis of the constraints of roof contacted filling rate, and then discusses how to reduce the filling pipe leading water and washing water in mining field problems, to ensure that the roof contacted filling, proposed solutions.

Keywords: filling; roof contacted filling; leading water and washing water high pressure wind pipe

中图分类号：TH138文献标识码： A

昌邑矿业有限公司是山东黄金集团的重点铁矿山，位于山东省昌邑市围子镇辖区内。昌邑矿业有限公司目前正在建设和开采的矿区有莲花山铁矿区和东辛庄铁矿区，矿体埋藏深度均在100m以下，两矿区均采用地下开采方式，采用多竖井开拓，建设开采规模各为100万吨/年。

1昌邑矿业充填工艺

进路胶结充填采矿法是昌邑矿业公司所采用的主体采矿法，包括：上向倾斜进路采矿法、上向水平分层进路法等。充填工艺包括全尾砂充填和C料胶结充填。充填工艺流程为：选厂尾砂通过管路输送至莲花山西区4#井附近的充填站立式砂仓，造浆后放至搅拌筒，搅拌后经充填管路输送至待充填的水平进路采场，采用截管后退式对采场进行充填。一般采场进路构成：长×宽×高=50m×4m×3m,需后退移管2-3次，充填挡墙起封口和虑水作用。昌邑矿业莲花山矿区现状，选厂的尾砂用尾矿泵泵送至充填站砂仓内，砂仓中的尾砂通过风水造浆后经放砂管流入搅拌槽内，与水泥仓放出的胶结材料在搅拌槽内经充分混合、搅拌后制成浓度为60-70%的充填浆料，经风井、回风巷道、充填通风井输送至井下充填现场。

2影响充填接顶的因素

2.1充填料浆的固结沉降。

充填料浆的沉降是以料浆管水力自流输送为主要特点的传统胶结充填中一种不可避免的现象。一方面，当胶结充填料浆充满井下空区后，由于料浆分层离析，固体颗粒逐渐下沉，迫使大部分水离析在充填体表面，当这些水以迳流的方式脱除后，在充填表面和顶板之间就出现了沉缩空间。另一方面，存在于固体颗粒间空隙中的重力水通过渗透方式排除后，充填体还会沉降。因此，充填不接顶是充填料沉降的结果。

2.2充填料浆自流坡度。

若采用自流输送充填料的方式，充填料浆在采场充填的过程中其骨料会出现沉降。因此，从充填管道出料口到采场边缘形成自流坡度，充填料浆充填性能越差其坡度就越大。当充填管出料口接顶时，由于自流坡度的影响，导致采场边缘或端部不能完全接顶。

2.3充填料浆浓度过低和滤水速度慢。

过低的料浆浓度，容易导致充填料浆离析分层，增大自然坡积角。同时，大量的积存水难以及时排出，占据充填空间，阻碍充填接顶。此外，随着充填体的增高，越靠近顶板，滤水难度亦越大。由于水的大量存在，一方面阻碍了充填料浆流动，另一方面大量料浆的溢出也污染了巷道。

2.4空区顶板形状不规整。

对于充填空区的几何形状不规整，再加之充填方法不合适，如单点下料，逐渐堆积，在下料点形成较大自然堆角，在堆顶堵塞下料口后，致使部分空区无法充满，产生空顶。

2.5洗管水和引路水影响充填接顶。

在日常的充填管理中为了防止管道内存留的尾砂胶结充填料残渣粘结，保证管道充填输送浆体畅通，常采用满管自流管道冲洗方法。当充填管道内充填料浆基本输送完成后，打开供水管道闸门，供水管道的水全部注满充填管道，形成满管自流状态，在自然压差的作用下，充填管内水流达到高速流动状体，超过了浆体临界流速，这时管道内的残留物，随着水流流出充填管道，从而达到将管道冲洗干净的目的。这种冲洗工艺不仅用水量大造成水资源的浪费，而且将充填的引路水和洗管水引入采空区，造成充填接顶率低下。

2.6充填井布置和充填顺序不合适。

充填井大多不在顶板最高点，，导致采场较高处顶板无法接顶。

2.7人为因素。

如充填时间的控制，充填管理水平，工人熟练与灵活运用充填接顶技术的程度等，都有较大的影响。

3 解决引路水与洗管水进采场的方案

虽然理论认为，充填接顶率越高，充填效果越好，但在实际操作中很难实现100%的充填接顶。昌邑矿业莲花山矿区-190中段为例，采用进路充填采矿法回采的L1901采场，二步采压顶完后进路高度达到6m,充填管路回水管都架设到顶板最高点，见到回水管流尾砂时停止充填。但是实际回采两进路之间的间柱时，两边充填体距顶板有0.5-0.8m高的空间，造成顶板暴露面积较大，工作面作业不安全，容易发生冒顶事故，加大了矿体回采难度。通过实验研究及分析计算，我们得出以下结论：（1）昌邑矿业的全尾砂-20μm含量达到16.7%，大于国内外通用的-20μm含量不小于15%的要求，不产生离析、沉降等不良现象，适应于采用结构流的方式进行输送。（2）灰砂比1∶10，浓度70%时，塌落度27.5cm。由此可见料浆流动性较好。（3）全尾砂沉降速度较快，沉降性能较好，全尾砂通常沉降4～7小时后即基本达到最大沉降浓度。水泥全尾砂的渗透速度为:浓度65%时为0.571～0.646cm/h、浓度70%时为0.314～0.390cm/h、浓度75%时为0.162～0.236cm/h。（4）泌水率实验结果可以看出：灰砂比1∶5、浓度为70%时，其料浆的泌水率为10.57%；灰砂比为1∶10、浓度为70%，其料浆的泌水率为10.90%。不加水泥的全尾砂，120小时以后还有少量水泌出。

通过以上数据我们分析得出：影响昌邑矿业充填接顶质量的主要有两个因素：充填料浆的浓度、洗管水和引路水。因此我们选用浓度为65～70%充填料浆。针对洗管水和引路水问题我们在充填站搅拌料桶下方的下料管输出管处设置三通管式结构装置，其中的一个管体与高压风管相连接，其上设有高压风阀。另一个与高压水管相连接，其上设有高压水阀。

具体实施方案：拌料桶下方的下料管输出管处设置三通管式结构装置，其中的一个管体与高压风管相连接，其上设有高压风阀。另一个与高压水管相连接，其上设有高压水阀。工艺流程见下图

如图所示，正常充填时，清洗水管和压风管阀门关闭。充填刷管路时，先将搅拌桶下面的浆液阀关闭，将清洗水管阀门开启泵人清水，然后开启压缩空气助吹充填管。

具体操作：充填开机前从地表下放0.6-1.2m³水然后开启高压风冲刷管路，开风时间2~3钟。停机结束后再从地表下放0.6-1.2m³水再用高压风冲刷管路2~3钟。

4实施效果

充填开机前从地表下放0.6m³水然后开启高压风冲刷管路，开风时间2~5分钟。停机结束后再从地表下放0.6m³水再用高压风冲刷管路2~5分钟。该装置采用压力空气管的形式，提高了清洗强度，有效的地降低了清洗水的消耗量，并大大缩短了清洗管路的时间，提高充填接顶率，充填效果好。实践证明管路改造后既节省了刷管用水量，又解决了进路式充填接顶的难题，同时也可以消除回采过程中的安全隐患。下图是充填后的采场进路图

参考文献：

[1]刘同有等编著充填采矿技术与应用[M].北京冶金工业出版社2001.10