煤矿膏体充填简论.pdf

2 0 0 7 年 第1 期 础 瞧晨 斜技 3 1 爆石 夕膏 克碴 论 孙曼高传 飞 王福 立 济宁矿业集团太平煤矿， 山东济宁2 7 3 5 1 7 摘要所谓膏体充填， 即把物料 粉煤灰、 肢结料、 河砂和水 制作成不需脱水和如同牙膏状的浆体， 通过泵压或 重力作用， 经过管道输送到 井下 ， 适时填 充采 空区的方 法。 关键词煤矿 膏体充填采矿技术 目前， 所有煤矿大都是以跨落法开采。跨落法开采会带 来一系列的问题 ， 例如造成地表沉陷、 损害土地和建 构 筑 物、 岩层移动破坏、 导致瓦斯事故和井下突水事故； 围岩应力 集中， 导致顶板事故； 资源采出率低等。而充填开采则可以 解决大跨落法开采带来的一些弊端， 为提高煤炭资源开采率 的问题提供了发展方向。但是充填采矿法也存在工艺复杂， 效率较低和成本偏高等缺点。如果因地制宜， 方案选择合 理， 应用得当， 仍能获得良好的经济效益和社会环境效益。 1 膏体充填法 所谓膏体充填， 即把物料 粉煤灰、 胶结料、 河砂和水 制 作成不需脱水和如同牙膏状的浆体， 通过泵压或重力作用， 经过管道输送到井下 ， 适时填充采空区的方法。 太平煤矿膏体充填料的配置， 采用就近原则 ， 如附近电 厂的粉煤灰、 泗河砂。其它不具备这样条件的矿也可采用磨 碎机对矸石、 炉渣或鹅卵石磨成粉粒作为骨料。 充填料浓度配比是充填成功的关键， 故需要经过合理的 选料、 配比， 这就需要配备精密的计量仪器、 仪表监制浆的浓 度， 并做好强度、 脱水率、 流动性等试验。为了使浆体所能承 受的压力能防止顶板跨落、 地表沉陷等， 应经常由化验室做 压力实验 单轴抗压强度 ， 测试试块在一定天数所能承受的 压力， 根据试块的承压参数， 调整砂浆的配比使浆体凝固后 能达到预期目的。配比后的充填料浆应具有以下特点 料浆 不沉淀、 不沁水、 不离析、 有一定的流动性、 达到一定浓度， 一 般取 7 6 ％一8 4 ％。 充填料制浆工作设置在地表充填站， 地表充填系统主要 包括物料供应、 储备系统、 供料 投料和计量 系统、 搅拌系 统、 泵送系统， 系统采取集散控制系统进行控制。主要设备 包括搅拌机、 充填泵、 输送机等。充填站检测的基本内容有 料位、 水份、 称量、 流量、 密度、 压力等。 井下充填系统主要包括悬移 充填专用 支架的支护， 隔 离墙的设立， 充填管线的布置。太平煤矿井下支护采用悬移 顶梁液压支柱， 工艺流程图如图 l 。 2 充填工艺流程简要步骤 1 准备工作 下水 ； 2 执行灰浆 粉煤灰 推水； 3 执 行料浆 砂浆 推灰浆； 4 执行正常充填； 5 执行灰浆 粉煤 灰 推砂浆； 6 执行水推灰浆 粉煤灰 ； 7 执行压风推水 面 图 l 充填工艺流程图 清洗管路 ； 8 结束充填工作。 3 充填操作工艺 1 充填执行清水任务时， 下水量要 比管路中所有容纳 的容积稍大为宜。系统正常时， 井下见水需3 5 m 为宜； 否 则， 井下有可能出现异常。泵压在 02 0 b a r 为宜； 泵排量调 节可控制在 6 0 7 5 I n 3 ， h 为宜； 当料位过低时， 泵排量调节在 6 0 m 3 ／ h 以下或停止泵送。 2 执行灰浆任务时， 灰浆任务量 ] O lll l3左右。井下见灰 浆 5 1 5 ra i n 、 泵压在 2 0 4 0 b a r 为宜； 泵排量 6 01 0 5 m ／ h 。 3 灰浆结束后， 继续执行砂浆任务 7 8 8 0 ％ 。泵送砂 浆时， 泵压4 01 2 0 b a r ； 当浓度过高、 料位较高、 井下转换管路 阀门时， 都有可能导致泵压过高， 此时泵压为 1 2 01 6 0 b a r 。 泵排量调节在 7 51 0 5 ／ h 。当砂浆浓度在 8 0 8 2 ％时， 泵 压控制在 6 0 1 6 0 b a r 为正常， 泵排量调节在7 5一l 0 5 n ／ h 。泵 压超过 1 8 0 b a r 时一般是因为管路有堵塞现象， 此时应及时处 理 。 4 泵送水、 灰浆、 砂浆时都要保证料位高度， 保证供料 维普资讯 3 2 叁战晨 舛技 2 0 0 7 年 第1 期 新型胶体在控制采空 区自燃中的研究与应 用 胡克峰 ， 程洪 良 山东华宁矿业有限公司， 山东 泰安2 7 1 4 0 0 摘要该文简要介绍了新型高分子材料肢体防灭火原理和肢体特性。着重阐述了利用胶体煤矸墙隔离带调节采空区自燃 “ 三带” 宽度， 防止采空区发火技术情况。 关键词高分子材料胶体煤矸隔离带钻孔压注 防灭火 厚煤层放顶煤一次采全高采煤法比分层开采有着无可 比拟的先进性和安全性， 但 由于工作面回收率相对较低， 采 空区会遗留一定量的浮煤， 对于 自然发火期短的矿井， 如果 工作面推采速度慢， 采空区自燃 “ 三带” 前移 ， 就有可能造成 工作面采空区有害气体逸 出， 工作面上隅角有害气体超限， 甚至造成采空区自燃 ， 给安全生产带来危害。目前， 除采用 调节风量， 加快推采速度外， 主要是向采空区注惰性气体， 凝 胶、 黄土泥浆、 阻化剂。 保安矿在采空区防灭火中， 采用新型高分子材料胶体对 采空区自燃遗煤进行灭火的同时用高分子材料胶体与采空 区冒落的煤矸接合构成隔离带 ， 阻断向采空区漏风和采空区 有害气体外泄， 提前在采空区形成窒息带， 消灭 自然发火隐 患， 解决放顶煤工作面生产期间采空区遗煤 自燃现象。 l 新型高分子 材料胶体 防灭火原理 新型高分子防灭火材料 由聚丙烯 酸钠、 聚丙烯酰胺、 添 加剂经过特殊工艺加工而成， 呈白色或灰色粉状， 在防灭火 时根据需要与水配制成胶体或直接使用。 1 高分子材料本身具有高强度吸热性， 降温效果好； 在 形成胶体时含水性高， 具有吸热降温性 。 2 高分子材料胶体具有覆盖包裹煤体、 促使煤体表面 形成焦化层功效， 煤体表面的蜂状焦化层隔离煤体与外界的 接触， 减少了热量和可燃气体的交换。 3 高分子材料胶体 中的水受热气化形成水蒸气， 稀释 空气中的氧浓度， 排挤 自燃产生的可燃气体。 4 高分子材料分解后的产物， 能使煤自燃链式反应的 自由基失活， 阻断煤的链式反应， 削弱燃烧火势。 2 高分子材料胶体的特性 1 新型高分子材料， 无毒、 无味、 无污染、 无腐蚀性， 在 l 2 0 o ℃的高温下不分解， 配水 1 5 2 0 0 倍使用。 2 高分子材料成胶工艺简便。 3 渗透性好 。胶体初凝为稀浆状流动体， 易于管道输 送， 压注站压力小， 渗透距离远， 能进入煤体缝隙， 流动性好。 4 附壁性强。胶体覆盖、 包裹、 隔绝煤体与外界的接 触 ， 抑制了煤的氧化自燃。 5 增稠性。胶 体形成后随着吸水饱合， 在流动渗透过 程中， 逐渐增稠固化 ， 胶体流失量少， 减少浪费。 6 致密性好。进入煤体的胶体固化填满空隙， 堵塞了 漏风通道， 起到密闭作用。 7 抗压强度大 。能抵抗采动压力的影响， 不开裂、 不失 水， 有很强的可塑性 、 固性和保水性。 8 胶体本身具有阻化作用， 遇明火时能放出大量的自 由电子 ， 能阻断自由基链式反应的进行 ， 减弱燃烧势头。 9 高含水性。胶体含水量大， 可耐 8 0 01 0 0 0 ℃的高 温 ， 汽化速度慢， 不易生成水煤气。 1 O 高分子防灭火材料能促使煤体表面形成焦化层 ， 具 有隔热、 隔氧作用， 阻断可燃气体从煤体中逸出。 1 1 成本低。新型高分子材料在相同工程量下， 用量仅 为凝胶 的 1 ／ 5 左右。 3 新型高分子材料在工作面采空区自燃发火中的应用 3 ． 1 工作 面概况 3 6 0 3工作面布置在两条近似走向断层 下转第3 4页 的连续。在料位正常时 ， 泵排速度尽可能匀速。 4 充填中注意的一些问题 1 料浆配比要严格， 防止杂物或泥块进入充填管路中。 2 充填管要满管输送 清水、 灰浆 、 砂浆 。 3 充填泵不得打空， 以免进入空气， 造成断流而堵管。 4 在充填过程 中， 应尽量杜绝堵管现象发生。造成堵 管原因①料浆发生离析 ， 沉淀； ②泵送压力太低 ； ③料浆中混 入杂物； ④管道未清洗干净等。另外， 为了更快的处理堵管 事故， 应在钻孔立管下方装设事故排浆阕。 5 井上、 下管道连接应牢固， 材料采用普通无缝钢管或 耐磨钢材， 能承受足够的压力。在经常拆换管路的接头中采 用快速接头。 6 在充填过程中， 密切注意操作顺序 排气阀、 三通的 转换 ， 防止因操作顺序错误 ， 引起压力集中料浆喷出伤人。 7 隔离墙的设立应牢固， 防止料浆向外溢流。 作者简介孙曼 1 9 6 6 一 ， 男， 山东邹城人， 1 9 9 0年 7月毕 业于徐州煤炭工业学校机械制造专业， 现任济宁矿业集团太 平煤矿机电科科长。 维普资讯