粉煤灰井下膏体充填技术.pdf

2 0 0 8 年 第4 期 河 北 煤 炭 1 9 粉燥灰井下膏体充填技术 李延 东 冀巾能源 金牛股份公司邢台矿 河北 邢台0 5 4 0 2 6 摘要 介绍 了金牛股份公 司邢台矿利用泵送工 艺进行粉煤灰膏体充填试验情况。 关键词 粉煤灰；膏体 ；充填技术 中图分类号 T D 8 2 3 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 1 0 8 3 2 0 0 8 0 4 0 0 1 9 0 2 T h e b a c k f i l l t e c h n o l o g y o f t h e p u l v e r i z e d c o a l c i s h o i n t me n t i n t h e we l l L I Ya h d o n g 邢台矿 1 9 6 8 年投产 ，已开采4 O 年 ，可采储量 已 十分有 限 ，而地面建筑又压煤 1 8 3 0 万 t ，进行建下 充填开采试验研究 ，对解放呆滞煤量 、延长矿井服 务年限，具有重大现实意义 。 在有色金属矿山 ，充填开采技术 已较为成熟 ， 国内外有很多煤矿在试验研究，尤其是采用粉煤灰 作 为充填材料 ，还有很多技术难题 尚未解 决。 因 此，试验采取分阶段进行 ，首先进行粉煤灰膏体巷 道充填试验 ，通过试验 ，掌握粉煤灰膏体 的制备 、 流动特性、最佳输送浓度 、 胶结时间及强度、泌水 性、泵送工艺等，为回采工作面充填打下基础。 l 充填工艺流程 充填系统由给水给料设备 、收尘器 、搅拌桶 、 充填泵、控制系统、输送管路等组成。首先由充填 站向输送管路内打水润滑管路 ，然后粉煤灰 、胶结 料和水按设定配比在搅拌桶内搅拌均匀 ，经充填泵 加压推人输送管路 ，由地面管 、钻孔管 、井下管到 充填巷道，充填完后用清水将搅拌桶 、充填泵及充 填管路清洗干净。 2充填巷道条件 充填巷道选择7 6 1 O 运输巷停采线至边眼间老巷 和7 6 1 6 充填巷 ，7 6 1 0 运输巷老巷 断而3 ． 0 m2 ． 6 m， 巷道长度4 0 m，巷道坡度 一 1 2 。 ，7 6 1 6 充填 巷 断面 3 ． 7 m2 ． 8 m，巷道长度2 4 0 m，巷道坡度 5 一 1 1 。。 从钻孔下 口铺设管路沿三轨道 回风石 门、三轨 道下 山、7 6 1 0 甩片 口、7 6 1 0 运输巷分别到达7 6 1 0 老 巷和7 6 1 6 充填巷。 3 充填 系统建设 3 ． 1 充填站 1 地 面充填站分为充填大厅 、供水系统 、 供料 系统 。充填大厅 内设 控制室 、变 电所 、检测 室、办公室、充填泵、搅拌平台、计量平台、 沉淀 池。供水系统由抽水泵房和蓄水池组成。供料系统 由改造后的电厂1 、2 灰库组成。 2充填大厅紧靠 1 、2 灰库 ，与东侧 围墙相 距 3 m。厅 内控制 室 、变电所 、检测 室 、办公室合 为一体集 中布置。其中控制室、变电所 、检测室、 办公室分上下两层布置 ，上层为控制室 、办公室， 下层为检测室和变电所。 3 电厂1 、2 灰库改造后作为充填站料仓 ， 分别储存混合料、粉煤灰，灰库下部安装螺旋给料 机 ，螺旋给料机与充填大厅计量平 台的冲板流量计 连接，完成物料的给料计量。 4 大厅内布置充填泵和搅拌平台，搅拌平 台上安装有搅拌桶 ，计量平台的物料进入搅拌桶， 搅拌好的料浆进入充填泵进行泵送。靠近搅拌平台 处设有沉淀池 ，用于暂时储存处理废料 。 5 大厅二层为计量平台，计量平台安装有 冲板流量计和收尘器，螺旋给料机给出的物料通过 冲板流量计的计量，落人搅拌桶内。 6抽水泵房和蓄水池位 于电厂总排水沟附 近 ，二者连体布置 。抽水泵房水源井与电厂总排水 沟联通 ，吸水井与蓄水池联通 ，水源泵将水源井内 维普资讯 2 0 河 北 煤 炭 2 0 0 8 年 第4 期 的水泵送到蓄水池 内，吸水泵将吸水井的水泵送至 搅拌桶进行配料制浆。 7 充填站主体均采用轻钢结构 。 3 ． 2 地面输送管路 ． 地面输送管路 将充填站与钻孑 L 管连通 ，采用 D N1 0 0 无缝钢管 ，法兰连接 ，金属密封圈密封 ，每 隔5 0 m 设一处理事故三通 ， 管路进行保温处理。 3 ． 3 钻孔输送管路 钻孑 L 用于从地面向井下输送粉煤灰 ，地面位置 位于矸石 电厂院内，井下位于东翼总回风巷与三轨 道回风石 门交叉点处 ，钻孑 L 管采用D N1 6 0 的1 6 Mn 钢 管 ，管箍焊接连接 ，钻孑 L 管上 口焊卡块卡在孑 L 口， 下 口设托架托住 。 ’ 3 ． 4 井下输送管 井下输送管主要采用D Nl o 0 无缝钢管 ，法兰连 接 ，每隔5 0 m 设一个处理事故三通 ，每隔8 m设一托 架将管子托起 ，管路沿水沟侧铺设，架于水沟之 上，并用 2 0 螺纹钢锚杆卡具将管路固定在巷道底 板上 ，以防止充填时管路跳动。 在充填巷 附近设一 三通 阀门组和一 趟排水管 路 ，接至采 区轨道下 山的水沟 ，用于排放充填前后 冲洗管路水。 7 6 1 6 充填巷输送管路采用D N 1 0 0 复合钢编管， 采用特制接头与无缝钢管连接。复合钢编管具有重 量轻、可弯曲、拆装简便的特点，适于铺设在起伏 变化大 、拐弯多 、不固定的巷道。 4充填方式 4 ． 1 垒墙 1 7 6 1 0 运输巷老巷 为下 山巷道 ，利用巷 口 原密闭墙作为挡墙，将充填管路仲人到墙内，制备 好的粉煤灰膏体通过输送管路直接进入充填巷内。 27 6 1 6 充填巷为上 山巷道 ，采用分段垒墙 分段充填 ，段距4 0 m，即每 间隔4 0 m 垒一座挡墙 ， 墙厚5 0 0 mm，内外面用水泥砂浆抹平 ，墙体伸人巷 道两帮及底板不低于3 0 0 mm，墙体外侧打牢戗柱。 墙体分别预埋充填管和排气管 排气管兼溢流 管 ，里端仲到距巷道迎头或挡墙4 m，分别固定 在巷道的两帮 ，高度距巷道顶板3 0 0 m m ，充填管外 端用特制接头与钢编管连接 ，排气管外端伸出墙体 5 0 0 mm。由于墙内管将无法 回收 ，墙内充填管和排 气管均采用成本较低的P V C 塑料管 。 4 ． 2充填袋 巷道充填 的目的是 为回采工作面充填打基础 ， 要实现 回采工作面采空区粉煤灰膏体充填 ，需解决 两个关键问题 ①粉煤灰膏体具有流动性 ，如果不 加以封闭，就会顺支架缝隙溃人支架前方工作区； ②粉煤灰膏体要在封闭的空间在一定时间内凝结 ， 达到支护强度，工作面方能向前推进。要解决这些 问题，目 前可行的方法是在采空区吊挂充填袋 ， 充 填袋内充填粉煤灰膏体 。 巷道充填袋 充填方式就是模 拟 回采工作 面条 件 ，在巷道 内设置充填袋 ，进行充填试验 。充填袋 材质为塑料编织布 ，缝制成立方体形袋子 ，规格为 长2 0 m，宽2 ．6 m，高3 ．0 m。沿巷道走向打一排木点 柱 ，将巷道分为充填 区和观测区 ，宽度分别为 2 ． 5 m和 1 ． 0 m，点柱 间距0 ． 5 m，充填区点柱 内侧钉木 板 ，交错压茬布置 ，观测区打戗柱 ，戗住木点柱 ， 充填 区下端垒挡墙 。充填袋用铁丝吊挂在巷道顶板 上。充填输送管铺设在观测区，由充填袋侧面最高 端仲进充填袋。 5试验情况 邢 台矿分别在7 6 1 0 运输巷老巷和充填巷进行了 巷道充填试验 。7 6 1 0 老巷分两次将巷道充满 ，充填 料 只采用粉煤灰 ，主要检验充填系统运行情况 ，对 发现的问题边试验边改进解决。 7 6 1 6 充填巷分别进行 了垒墙和充填袋充填 ，按 充填材料分别进行了粉煤灰充填 、 粉煤灰井下加水 泥充填 、粉煤灰井下加水泥和水玻璃充填 、粉煤灰 加胶结料充填等多种方式试验 。充填料浆质量浓度 由3 0 ％增大到5 6 ％。充填试验共充填巷道2 1 0 m，充 填粉煤灰 1 5 2 0 m 。 6 充填试验主要结论 1 粉煤灰膏体充填系统通过泵送工艺和管 道输送可实现建下充填开采。 2 粉煤灰膏体质量浓度控制在5 0 ％ ～ 5 3 ％， 泵送效果好 ，浓度高于5 3 ％后 ，系统压力急剧增 大，易造成堵管。 3 粉煤灰膏体泌水率高 ，回采工作面充填 开采要充分考虑排水问题。 4粉煤灰 膏体 充填材料还需进一 步试验研 究 ，包括胶结料性 能 、粉煤灰与胶结料配 比、添加 胶结料方式等。 下转第5 8 页 维普资讯 5 8 河 北 煤 炭 2 0 0 8 年 第4 期 的扩张规模 。 众所周知 ，⋯四是伞国煤炭市场 的 “ 风向f ，示 ” 之一 ，对华北南部的煤炭市场同样起着至关重要的 作用 。山西的焦煤在价格和质量上有着很大的优 势， 然而由于运输、季节、安全 、 省阿市场等问题 的困扰使得焦煤的运出量存在很多的不确定性，华 北南部的钢铁企业既离不开它 ，却也不能完全依赖 它。尤其是近一两年来的安令问题一直是挥之不去 的阴影。在近期若想在山西市场找到足够的资源是 很难办到 的 ，这样 的情况 在近期也不可能根本改 变。所以邯钢必然要在冀中能源集团去争夺焦煤市 场，打破原有的地区供需平衡关系，在钢铁企业都 在扩张的今天华北 区域资源市场的竞争可见是何等 的激烈。 2 从运输的角度分析 从运输的角度看 ，运输发运存在很多的不确定 因素 ，运力的增长还是不能满足钢铁企业过快 的膨 胀 。 1 铁路运输方面 虽然铁道部在2 0 0 7 年的 4 月1 8 号进行 了铁路大提速 ，铁路也进行 了升级改 造 ，据说运力可以提高 1 2 ％，但由于地域 、季节等 原因仍将不能满足煤炭企业的发运要求 ，这一点在 每一条的铁路干线上都是突出问题。在华北南部 ． 邯铡处在京广线上，发运相对其他企业有着不可比 拟的优势 ，这也是其扩建西区的一大地域优势 ，所 以扩建的结果之一就是在运力资源 } 要 冲击整个华 北南部 ，这也势必会打破现有 的平衡 ，使本来就干 H 对紧张的焦煤市场更加难 以预料。也是焦煤价格攀 升的重要因素。 2 铁路运 力的紧张势 必会考虑公路运输的 弥补，尤其是在华北南部 ，这里公路交通十分发 达 ，是短时间、关键季节的重要补充手段。邯钢的 扩建也将势必考虑汽车运输 ，因为峰峰集 团和金牛 ∞ ‘ ∞ ∞∞ ∞ ∞∞ ∞ ∞∞ ∞∞ ∞∞ ∞ ∞∞ 上接第2 0 页 5 对充填体的密封问题有待于解决。若采 用充填袋 ，一方面工序复杂 ，效率低 ，充填成本 高 ，施T不安 全 尤其在顶板破碎情况下 ；另一 方面 ．对于回采丁作面 ，采空 区不易充满 ，充填效 果差 ．顶板下沉量及地表变形难以达到理想状态。 目前还没有一个好的办法解决，有待于在支架密封 方面有所突破。 能源股份有 限公 司都与之相距 不6 0 k m，是其理 想的 目标 ，更何况他们之问本来就是长期的战略合 作伙伴。这样的地理优势是周围其他钢铁企业都无 法比拟的。汽车运输 的增加也将会给现有靠汽车运 输的钢铁企业带来不小 的麻烦。 3从价格 角度分析 从价格角度看 ，全国的形势是稳步上升 ，而华 北南部由于 “ 钢铁林专”会继续保持较高价格 ，焦 煤市场出现吃不饱 、紧缺现象将要维持相当一 一 段时 问。 目前 ，华北南部及其周 的钢铁企业都处在炼 焦精煤低库存状态 ，这与扩张和运输有着直接 的关 系 。在本来已经拥挤的空间里又多了r 一个重量级 ， 这 为价格的持续走高又刨造了一个必要条件 ，目前 这 个现象的结果已经 现。南丁大企业之问长久的 供需关系和良好信誉，焦煤价格的提升暂时不会引 起钢铁企业 的强烈反 现在钢材 的价格也在与焦 煤价格和铁矿石价格实行联动。内于邯钢在采购成 本上的优势，所以邯钢 的竞争实力不可小看 ，与这 样的企业保持稳固的供求关系是非常重要的。 以上 分析还没有充 分考虑一些私 营企业 的规 模，这两年的地方焦化企业都在成倍的扩建，对焦 煤市场的影n 向 往往有很多不确定性。是 “ 尉有”吞 并 “ 私有”还是 “ 共存”只有随时掌握信息， 从国际市场和国内区域市场的角度 ，利用现代的互 联闪及时 、充分地熟知市场 ；同时还要实地涮查 、 深入分析 才能做 对华北南部焦煤 市场的正确判 断 ，才能正确把握焦煤市场的走 向；从而准确制定 焦煤的价格 ，以便使企业的利益最大化 。 作者简介李源 1 9 7 3 一，男，重庆 人 ，经济 师，冀 中能豫金牛股份公司运销酃从事市场捌查工作。 收稿 日期 2 0 0 8 ⋯ 0 7～ 0 4 ；编辑 毛志国 - ‘ r 翰 ‘ ‘ f 翰‘ 翰 翰‘ 翰t f 翰t f ‘ ‘ f ‘ ‘ f 翰‘ 参考文献 l l 】 刘 同有等． 充填采矿技 术 应j { { [ MI ． 北 京冶金j 1 业出版 社 ．2 0 01 ． 作者简介李延东 1 9 6 5 一 j，男，河北邢 台人 ，工程 师，冀中能源金牛股份公司邢台矿技术科从事技术工作。 史 稿 日期 2 0 0 8 0 6 ～ 3 0 编 辑毛志 国 维普资讯