充填导流滤水技术应用及推广

陈文斌

(金川集团公司三矿区, 甘肃金昌市 737100)

充填导流滤水技术应用及推广

陈文斌

(金川集团公司三矿区, 甘肃金昌市 737100)

下向采场的进路充填接顶问题一直是工程技术人员重点研究解决的问题,三矿区采矿一工区在二矿区研究的滤水技术及自主创新的导流技术的基础上,综合加以实施和改进,取得了良好的效果。

下向充填;导流;滤水;充填接顶

井下采场的进路充填接顶问题一直是矿山充填工程技术人员重点研究解决的问题。传统充填接顶只是在充填空区挡水墙顶部留一个 300 mm×300 mm的小口,小口的作用一是排泥浆和水,二是放泄充填气压。当充填体接近顶板时,砂浆从充填下料点往外推进,到达小口时,砂浆便从小口溢出。在进路两端砌挡水墙,将溢出的砂浆集中在一起,把余水抽干后,再清理泥浆。这种充填接顶技术工序复杂,现场工业卫生条件差,排水困难,清理泥浆费工费时,而且小口处压力大,很容易出现小口开裂,甚至倒墙的事故,使灰浆跑进巷道,造成矿石贫化率上升,对正常生产带来极大的影响。

2005年,三矿区采矿一工区在二矿区研究的滤水技术及自主创新的导流技术的基础上,在 1400中段采场就导流、滤水技术进行试验应用,效果比较明显,且在实践摸索过程中逐渐掌握了该技术。

1 充填系统导流滤水技术的应用

1.1 导流原理

(1)将导流管子一端用锚杆固定在进路的最高处,中间部分固定在进路帮上,另一端引出进路挡水墙,挡水墙表面喷射 25～30 mm厚的混凝土,一次喷好,导流管在墙上的高度根据准备导流的进路而定,一般距离顶板 1 m左右,砂浆流出端的进路预埋的导流管,距离顶板的距离一般为 1.5 m左右,以保证有一定的坡度,使砂浆自流畅通。

(2)导流管使用的材料是 ￠108塑料充填管。通常导流管不宜过长,一般不超过 3条进路。因为1400水平采场采用隔二采一的方法回采,因此,导流管距离为 6～12 m。

(3)导流管位置根据导流的方向确定 (见图1),接顶进路的导流管指向流入进路的方向,并靠近该进路的帮。流入进路的导流管指向接顶进路的一方,并靠近该进路的帮。分层道的导流管用铁丝或钢筋沿一定的坡度吊挂,防止砂浆溢出后形成倒坡。

(4)导流结束后,拆下导流管,冲洗干净做充填管用,砂浆流入进路的导流管口用水泥封死,防止跑出砂浆。

图1 导流管布置

1.2 导流效果分析

因为导流管接在进路的最高点,看到从导流管溢出砂浆后,再经十几分钟的充填,砂浆就会充实进路,灰浆和水从导流管流出,完全达到接顶。

(1)杜绝了充填料浆跑冒。传统方法,每条进路接顶时,总有 1%～2%的砂浆跑出,而且接顶的效果很不好,特别是进路口,一般都不能接顶。按1.5%的跑灰量计算,仅 F17以西每年的跑灰量就达到 900 m3以上,这部分砂浆部分回收后搅拌二次充到采场,但质量达不到原充填体标准。

(2)充填跑出的灰浆中 20%以上没有被二次回收充填的灰浆掺入矿石中,造成贫化,导致贫化率上升 0.6个百分点左右。

(3)清理泥浆或二次搅拌回填工作量大,工序烦琐,消耗的人力、物力比较多,而且造成现场脏乱差。

经过导流,以上问题基本得到很好的解决。

2 滤水技术

2.1 滤水管布置

在板墙砌筑高度达到 400 mm时,预埋 2根 PDS或 ￠100 mm滤水管,一端伸出板墙 200 mm即可;板墙砌筑高度达到 1.5 m时,再预埋 2根滤水管;高度达到 2.5 m时,再预埋 2根,伸出部分约为 200 mm;最后把 6根滤水管按照 15°～30°的角度,将另一端吊挂在进路顶板角,中间部分固定在进路两帮(见图2)。

图2 滤水管布置

2.2 滤水原理

当充填料从充填管进入采场后,高度达到 400 mm时,水份开始进入滤水管,一边充填一边将砂浆中的水份滤出后从滤水管流到墙外;随着高度的增加,滤水量越来越大,直到最后接顶,水份全部从滤水管中流到墙外,板墙外挖一个集水坑,滤出的水用水泵直接抽到邻近三期不接顶进路或废旧巷道。

2.3 滤水效果

从试验应用的情况看,进路中的水基本全部滤出,一次充填和二次充填结果表明:24 h后,充填体表面基本没有积水,3次接顶充填时,因为有 6条滤水管同时滤水,基本可以保证水份滤出。相邻进路打开后,接顶效果非常理想,充填体的致密程度良好,整体性及整体的强度都比较理想,充填沙浆也无明显的离析及分层现象。因水份集中处理,给现场造成的泥水比较少,极大地改善了现场的卫生状况。

3 充填导流及滤水技术的综合应用

对于充填导流及滤水技术,三矿区采矿一工区都分别进行了实际应用,在三矿区 F17以东 1172分段 50穿、51穿、52穿、41穿,F17以西采场 1300,1400,1426水平通过现场跟班作业和现场辅导,分别进行了 15次和 18次导流、滤水试验,成功应用了两项技术,在取得了良好的效果后,三矿区对两项技术进行了进一步的研究和改进,成功将其结合在一起运用。

导流管及滤水管的布置基本与分别运用时一致(见图3),根据实际情况可灵活调整。

图3 导流滤水综合布置

两种充填技术的综合应用,不但较好解决了充填接顶的问题,而且,充填体的整体性、整体强度及致密程度都得到了较大的提高。另外,基本杜绝了充填料浆跑冒,降低了矿石的贫化率,改善了现场工业卫生状况。

4 社会效益和经济效益

2007年 7～11月份现场实施了充填导流 33次,减少充填溢流浆 330 m3(每次按 10 m3计算),节约充填成本约 4.2万元,避免了搅拌回填和处理溢流浆,降低成本约 10万元。

提高了充填体强度和充填接顶率,为安全生产创造了条件,避免了充填溢流浆污染采场,为采场文明生产创造了条件。

[1] 《采矿手册》编辑委员会.采矿手册[M].北京:冶金工业出版社,1998.

[2] 陈宗林.机械化盘区下向分层水平进路胶结充填采矿法研究[J].金川科技,2005,(2).

[3] 胡 华.矿山充填工艺技术的发展似膏体充填新技术[J].中国矿业,1994,(2).

[4] 刘同有.充填采矿技术与应用 [M].北京:冶金工业出版社,2001.

[5] 孙恒虎.当代胶结充填技术 [M].北京:冶金工业出版社,2002.

2010-03-05)

陈文斌 (1967-),男,江西赣州人,工程硕士,采矿工程师,研究领域:采矿工程、坑内深部开采及充填工艺,Email:cwbjc8655@163.com。