水力充填

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水力充填指的是利用水力通過(guò)管道把充填材料送入采空區(qū)的充填方法。我國(guó)常用的水力充填采煤法主要傾斜分層走向長(zhǎng)壁上行充填采煤法及傾斜分層傾斜長(zhǎng)壁上行充填V型工作在采煤法。 水力充填已成為深部礦山安全高效采礦整體中的一部分,水力輸送系統(tǒng)已經(jīng)從以故障頻繁的“自由下落”系統(tǒng)發(fā)展到可靠的滿管流系統(tǒng)。

中文名稱(chēng)

水力充填

英文名稱(chēng)

hydraulic stowing

定　　義

利用水力通過(guò)管道把充填材料送入采空區(qū)的充填方法。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級(jí)學(xué)科），煤礦開(kāi)采（二級(jí)學(xué)科），采煤方法（三級(jí)學(xué)科）

按固體材料的粒度，將膠結(jié)充填系統(tǒng)分為水泥砂漿膠結(jié)充填系統(tǒng)和混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)。前一個(gè)系統(tǒng)所用的固體材料為水泥和細(xì)砂或尾砂。后一個(gè)系統(tǒng)所用的固體材料為水泥、砂和碎石。

膠結(jié)充填水泥砂漿膠結(jié)充填系統(tǒng)

系統(tǒng)中的砂倉(cāng)和漿體制備站一般集中布置在地面(圖1)。將采集和加工好的尾砂或細(xì)砂用水力輸送到濕式砂倉(cāng)中，也可以用車(chē)輛或帶式輸送機(jī)輸送到干式砂倉(cāng)中。立式濕式砂倉(cāng)用重力或用高壓水噴嘴攪拌放砂到攪拌筒中，臥式濕式砂倉(cāng)用電耙和螺旋輸送機(jī)向攪拌筒中送料，干式砂倉(cāng)用給料機(jī)向攪拌筒中供料。水泥用散裝罐車(chē)通過(guò)壓氣裝置吹入水泥倉(cāng)，用螺旋喂料機(jī)或葉輪給料機(jī)經(jīng)計(jì)量裝置向攪拌筒中加水泥，同時(shí)向攪拌筒中定量供水，在攪拌筒中將水泥、砂和水?dāng)嚢璩伤嗌皾{。螺旋槳攪拌筒的直徑為1.5～3m，高為1.5～3m。對(duì)漿體的流量和濃度分別用電磁流量計(jì)和γ射線濃度計(jì)測(cè)定。尾砂或細(xì)砂膠結(jié)充填系統(tǒng)中脫水和處理污水等所用的設(shè)備、設(shè)施和構(gòu)筑物等均與水砂充填系統(tǒng)大致相同。尾砂或細(xì)砂膠結(jié)充填系統(tǒng)的輸送距離可達(dá)2500～3000m，它的生產(chǎn)能力約為100～120m/h。這種充填系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。

1—輸送尾砂管道;2—尾砂倉(cāng);3—水力旋流器;

4—用風(fēng)力吹送水泥管道;5—水泥倉(cāng);6—螺旋喂料機(jī);

7—螺旋槳攪拌筒;8—用自然壓頭輸送漿體的管道;

9—用泵壓輸送漿體的管道

膠結(jié)充填混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)

這個(gè)系統(tǒng)與水泥砂漿膠結(jié)充填系統(tǒng)在許多方面相同，不同之處是混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)包括非膏體混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)和膏體混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)。非膏體混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)又有集中制備系統(tǒng)和分離制備系統(tǒng)。在集中制備系統(tǒng)中，非膏體混凝土膠結(jié)充填材料漿體在地表攪拌站用連續(xù)攪拌機(jī)制備好，然后向井下輸送。

在分離制備系統(tǒng)中，地表攪拌站將制備好的水泥漿用砂泵經(jīng)管道輸送到井下制備站，與砂和碎石攪拌成非膏體混凝土膠結(jié)充填材料。用這種系統(tǒng)可以避免長(zhǎng)距離輸送膠結(jié)充填材料。對(duì)于膏體混凝土膠結(jié)充材料多使用分離的膏體混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是將各種固體材料分別輸送到井下設(shè)在充填地點(diǎn)附近的攪拌站加水制備，然后用鏟運(yùn)機(jī)、氣力充填機(jī)、拋擲充填機(jī)或高揚(yáng)程柱塞泵等向充填地點(diǎn)輸送和堆放，也可以利用漿體自重或漿體自重加氣力輸送和堆放。這種系統(tǒng)無(wú)需脫水和處理污水，多用于充填量不大或充填材料輸送距離短的礦山。

將充填材料按采礦充填的要求進(jìn)行采集加工成合格的充填料。通常是將破碎篩分后的物料按規(guī)定的粒度組成和摻人材料的配合比例混合成待輸送的充填材料。充填材料制備按以下三種方式進(jìn)行。

干式充填材料的準(zhǔn)備

采集加工好的干式充填材料用重力自溜，或用礦車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、電耙等輸送。這些輸送方式對(duì)充填料塊度組成的要求不嚴(yán)格，用拋擲充填機(jī)或風(fēng)力充填機(jī)輸送和堆放充填材料時(shí)，為防止磨損膠帶或管道，防止堵管，以及防止粉塵危害，常常對(duì)破碎篩分過(guò)的材料按規(guī)定的塊度組成進(jìn)行調(diào)配。

水砂充填材料漿體的制備

使用碎石和爐碴等顆粒大的固體材料時(shí)多在注砂室中制漿。常用的注砂室是混合溝式的。這種注砂室上接砂倉(cāng)，下接充填管道，注砂室設(shè)有三段混合溝。放砂量和放水量分別用放砂門(mén)和供水管閥調(diào)節(jié)。三段混合溝的坡度 一段比一段陡，這是為了增加漿體流速，使?jié){體混合均勻然后流入充填管道。沉鐵窩和箅子分別用于避免鐵塊和不合格大塊巖石進(jìn)入充填管道。使用細(xì)砂或尾砂等顆粒小的固體材料時(shí)多在注砂池或攪拌筒中制作漿體，或從立式砂倉(cāng)放砂過(guò)程中用高壓噴嘴噴水制漿。

膠結(jié)充填材料漿體制備

水泥砂漿膠結(jié)充填材料多用雙層葉片螺旋槳攪拌筒制作砂漿?；炷聊z結(jié)充填材料，多用類(lèi)似建筑業(yè)用的滾筒式攪拌機(jī)制作漿體。全尾砂膠結(jié)充填漿體制備則需要采用強(qiáng)力攪拌機(jī)。