井下移动式混凝土充填系统的应用

李闯　李江

摘要：

针对矿山采空区的处理，采用井下移动式充填系统，具有投资小、方便快捷等特点.井下移动式混凝土充填系统采用混凝土输送泵进行井下流动充填作业方式，充填时将充填料通过矿车运输至充填地点经人工向搅拌机受料斗中定量供料，充填料浆用水来自井下水仓，通过调节阀向搅拌机定量供水，充填材料采用强制式搅拌机间歇式搅拌，搅拌均匀的充填料浆输送给混凝土泵受料斗，然后通过混凝土输送泵送至采场进行充填.经过实践检验，井下移动式混凝土充填系统在充填效果上能够满足生产需求，在未来矿山充填系统的发展上具有良好的前景与意义，具有一定的实用性和经济性.

关键词：

金属矿山； 采空区； 井下移动式； 混凝土； 充填系统

中图分类号： TD 853文献标志码： A

Abstract：

For the treatment of mine gob，the underground mobile filling system is convenient，quick and of small investment. The filling system of underground mobile concrete works in the way of flow filling by using pump.During the process of filling，filling materials were transported to the filling stations by car and blenders were feeded quantitatively and manually.Then filling slurry water from underground water storehouse was supplied quantitatively by adjusting the valve to supply water to the mixer quantitative with forced mixer intermittent stirring. Filling materials were mixed in the means of batch mixing forcibly. The mixed filling slurry was delivered to the concrete pump hopper evenly，then was transported to the filling stope through concrete. Practice proves that underground mobile concrete filling system can meet the production requirements and the development of mine filling system has a certain practical and economic significance in the future.

Keywords：

metal mine； gob area； underground mobile； concrete； filling system

某金矿是某公司的主要生产矿区，其采矿量占全矿的70%左右，采矿方法为浅孔留矿法.开采水平已由海拔1 118 m下降至618 m，深度500 m以下，走向长度1 250 m以上.矿区经过多年的空场法开采，形成的空区面积已达625 000 m2.由于大面积空区未进行处理，目前已出现明显的地压活动，产生严重的安全隐患，直接影响深部的矿体开采.结合上部各中段开采的实际情况及空区的分布状态，对上部采空区进行安全处理，在安全条件有保障的前提下，最大限度地回收上部的高品位残矿和矿柱.同时形成人工保安矿柱，保证深部开采的安全性[1-3].

1井下移动式混凝土充填系统

井下移动式混凝土充填系统采用混凝土输送泵进行井下流动充填作业方式，该系统具有投资小、适用灵活、建设工期较短及需水量少等优点.井下移动式混凝土充填系统将水泥、尾砂通过矿车运输至井下临时储料点进行储存.充填时，通过矿车运输至充填地点，经人工向搅拌机受料斗中定量供料；充填料浆用水来自井下水仓，通过调节阀向搅拌机定量供水，充填材料采用强制式搅拌机间歇式搅拌，搅拌均匀的充填料浆输送给混凝土泵受料斗，然后通过混凝土输送泵送至采场进行充填.充填流程见图1.

1.1充填材料供给线

地表临时充填料仓中的水泥和尾砂，经皮带输送机分别运至配料机对应的储料斗中，并按比例将水泥和尾砂下放至计量斗.经计量皮带将配好的水泥和尾砂干料倒运到矿车内，由矿车运输到井下临时储料点进行储存，以备充填使用.

满足工程条件的混凝土充填料配比，应保证混凝土充填料具有良好的管道输送性能和充填体强度性能.即混凝土充填料必须在重力或机械力的作用下能够通过管道进行输送，在保证充填体强度的前提下尽可能降低混凝土充填料的水泥消耗量[4-6].

1.2充填料浆搅拌线

将混合好的水泥、尾砂经人工装入混凝土搅拌机加水搅拌，严格控制各项配比.在整个胶结充填过程中，选择合适的充填浓度，并使其保持稳定.浓度过高时，会增加管道阻力，使泵送压力不够而堵管；浓度过低时，砂浆在管道内呈两相流状态，粗颗粒将沉降在管道底部，积累量达到一定程度时，会产生堵管[7-8].井下移动式混凝土充填系统采用间歇式搅拌工艺，搅拌采用强制式搅拌机，可以保证连续供料，系统搅拌能力可以满足15 m3/h的生产要求，且间断搅拌物料计量准确、可靠，搅拌质量好.

1.3充填料浆输送线

需要充填时，将混合好的水泥、尾砂经人工装入混凝土搅拌机加水搅拌后形成充填料，通过混凝土输送泵充填至采场.由于充填搅拌站站址不同，混凝土输送泵所需压力也不相同.若混凝土输送泵压力不能满足时，可以考虑单独配备一台加压泵以满足系统需要.

2井下移动式混凝土充填站的应用

某金矿在生产过程中，非常重视采空区的治理.在很多中段开凿了废石充填井，采用废石对采空区进行充填和封闭采空区等多种方式处理采空区，取得了一定的成效，但是在废石充填过程中，并未将空区完全填满.在对采空区进行全面调查的基础上，结合矿山生产的实际情况，采用废石加混凝土充填方式对采空区进行综合治理；结合矿山生产系统实际情况及地质地形条件等因素，采用井下移动式混凝土充填站对其采空区进行治理[9-10].

经过前期对13号脉的一系列地质调查、现场勘查以及资料收集等工作，首先对东柏树13号脉658中段三角道附近塌陷区进行处理.虽然对塌陷区进行了一些废石充填，并对巷道进行了支护，起到了一定的作用，但是随着开采的继续进行，存在很大的安全隐患，还需对塌陷区做出进一步的处理[11-14].

2.1充填施工人员的技术培训

对施工队充填施工人员的培训，是为了让其能全面掌握机器的使用以及充填料浆的配比、上料、输送等关键技术，为长期的充填工作做准备.

矿山设立充填班组，负责充填的相关事宜.充填班组设充填班长和副班长各一人，分别负责两班管理工作.设备电气临时维护，由矿山机械工程师和电气工程师负责.充填站设岗位操作工每班4人，充填管路安装和维护设岗位操作工每班2人.

2.2以清水为介质试车

对于充填设备的使用，首先以清水为介质进行试车，优点在于可以有效地检验充填管路的密闭情况以及设备的工作情况；工人可以更好地掌握机器的使用，熟练操作方法，为下一步料浆试车做准备.充填管口见清水后，观察水量和水压是否正常.

2.3料浆联动试车

以料浆为介质进行试车，料浆为混凝土.在试车过程中，逐步调整料浆的浓度、灰砂比及各项技术参数.旨在达到较好的技术经济指标，为长期的充填工作做准备.

（1） 充填过程中，充填采空区的工作人员通过观察孔仔细观察充填料从管口的喷出情况、压力和流量的变化；接近充填结束时，及时通知做好停车准备，全线充填管内的充填料也要考虑在内.

（2） 充填过程还应密切注意密闭墙的稳固情况，有无漏砂和倒塌迹象，发现漏砂，立即修补.在进行采空区充填作业时，充填管线路上要设人巡查；封闭墙处要观察受力状态和渗水漏砂情况，出现问题立即处理.

（3）充填将近结束时，先停料，再打清水冲洗管道.当管口见清水后，再清洗管道20 min.

3出现问题及解决措施

3.1供水

由于水管及供水量限制，导致充填系统供水不足，供水过慢.从设备到采空区的充填管路约60 m，供水不足导致机器连续作业周期长，致泵送泄压，泵送至采空区耗时长.建议采用增加供水管路或加大供水管管径的办法解决供水问题.同时，可以将输送管管径在满足粗骨料通过的前提下适当减小，使输送管内存料减少，达到增大输送压力、增大流速以及避免泄压堵管等事故的发生.

3.2充填上料

试车时，由于采用人工上料的方式，在混凝土泵输送时容易出现人工上料不及时的问题.若人工上料不及时，就容易在混凝土输送过程中产生离析现象，离析必然导致料浆中颗粒或者砂子的沉降，从而导致堵管.在间断给料的过程中，要保证充填料在机器中的存量，机器不能长时间停止，每间隔2～3 min要开启机器一次，以保证充填管路中的充填料不凝固堵管.建议合理选择充填料及其配比，最好采用机械化上料方式，既能满足混凝土输送泵能力的要求，又能节省劳动力.

3.3场地

充填系统的建立，需要独立的井下场地来存放充填料及机器设备.建议矿山建立简易的破碎站，这对矿山长期的充填以及发展都具有较大的经济价值和长远的效益.井下破碎站的建立对单纯的废石充填也具有十分重要的意义.

3.4专用水池

充填用水是保证矿山充填系统正常运转以及充填质量的基础.充填用水供给线主要有4条水路，即砂浆搅拌用水、砂仓造浆用水、混浆搅拌用水以及料浆输送应急用水.总管道的供水量应满足各支管路同时的用水量.随着充填系统的运行，建议矿山建立专用的水池，以保证充填用水.

4结语

根据矿山实际应用效果，井下移动式混凝土充填系统可以解决某公司的实际生产需要.但是在现场管理方面还有很多需要改进的方面，管理与机器的操作需要长期的生产实践，才能制定出一套比较完善的机制.

充分利用废石加混凝土胶结充填，在预定时间内即可凝结，早期强度高，充填体无离析、分层现象，整体性好.除了进行采空区充填外，结合废石加混凝土胶结充填连续回采采矿法，不留间柱，连续开采，成本低、效率高，贫化、损失指标先进.可为矿山企业充分利用资源、安全回采提供技术支持，可取得更好的经济效益.

井下移动式混凝土充填系统经过实践检验，在充填效果上能够满足生产需求.设备移动灵活，能更好地适应矿山充填的需求；操作简单，易于工人掌握，在未来矿山充填系统的发展上具有良好的前景与意义，具有一定的实用性和经济性.

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（编辑：丁红艺）