煤矿采矿中的充填工艺及充填材料

《煤矿采矿中的充填工艺及充填材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、煤矿采矿中的充填工艺及充填材料　　【摘要】充填是采用充填类采矿法的生产工序。煤矿充填是复杂的系统工程，涉及充填材料选择、充填混合料配比优化、充填料浆制备及输送、充填工艺、充填质量保证等诸多环节。如果任一个环节发生问题，都会造成严重后果，造成资源浪费，而且可能产生重大安全事故，影响煤矿可持续发展。本文主要阐述了矿山采矿的充填工艺、充填材料、基本参数等问题。　　【关键词】采矿充填工艺充填材料　　充填是采用充填类采矿法矿山的生产工序。煤矿充填是复杂的系统工程，涉及充填材料选择、充填混合料配比优化、充填料浆制备及输送、充填工艺、充填质量保证等诸多环节。如果任一个环节发生问题，都会造成

2、严重后果，造成资源浪费，而且可能产生重大安全事故，影响煤矿可持续发展。　　1充填工艺　　（1）干式充填。我国早在20世纪50年代就采用了以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺。干式充填是将掘进废石等干充填料利用运输设备运至待充填地点进行充填的工艺，由于它的效率较低、生产能力较小和劳动强度大，不能满足强采、强出、强充的采矿生产的需要。后来，国内干式充填法所占的比重逐年下降。5　　（2）水砂充填。水砂充填是将充填骨料加水制成质量浓度较低的砂浆，利用管道、溜槽、钻孔等自流输送到待充填地点进行充填的工艺。在水砂充填中水仅仅作为输送物料的载体，充入采空区后，充填料留：采空区，水渗滤出去，

3、沿巷道水沟流入水仓，通过排水和排泥设施将渗滤出的清水和随清水流失的细泥排出地表。　　（3）胶结充填。20世纪60-70年代，我国开始开发和应用胶结充填技术。胶结充填是把胶凝材料（水泥）、骨料、水混合形成浓度较高的浆体，通过钻孔或管道，自流或加压输送到待充填地点实施充填的工艺。充入采场的水泥砂浆经过一定时间养护后，成为固化体控制地压。在胶结充填中水是输送物料的载体，充入采空区后，除一部分参与水泥反应外，多余的水分通过脱滤水设施渗滤出去，沿巷道水沟流入水仓，通过排水和排泥设施将渗滤出的清水和睫清水流失的细泥排出地表。　　2充填材料　　随着科学技术的进步，及国家可持续发展战略对环境

4、同题的日益重视，矿山所用的充填材料已从传统的山沙、河沙、海沙、细石等自然沙石或人工沙石向以粉煤灰、尾砂、炉渣等工业废料过渡。　　（1）充填骨料。在20世纪50年代广泛应用掘进废石作为充填料进行干式充填，20世纪60-70年代，发展应用山沙、河沙等作为混凝土胶结充填料的骨料或以河沙、脱泥尾砂等细砂为充填料或充填骨料，以两相流管道输送方式进行水砂非胶结充填或胶结充填；20世纪80年代以后，由于高浓度全尾砂胶结充填等新型充填技术成功，不进行分级、脱泥处理的全尾砂已成为最具发展应用前景的充填骨料。5　　充填材料应是惰性材料，不含挥发有害气体，含硫不应超过5%～8%。水砂充填，胶结充填

5、骨料要求化学性质稳定，颗粒本身要有一定的强度，具有较好的渗透性能。山沙、河沙以及炉渣等的粒径较尾砂要大得多，在输送时最大粒径要小于管径的三分之一，且接近管径三分之一的颗粒不宜超过15%。①废石。大多数矿山对废石（含煤矸石）的应用尽可能地在井下就近处理，直接回填于采空区。破碎废右依各矿山的不同需要。②工业固体废料如磷石膏等作为充填骨料回填井下，能解决矿山充填骨料来源问题，同时可以解决固体废料地面堆放带来的环境污染，经济效益、社会效益和环境效益巨大；但固体废料能否用作充填骨料以及作为充填骨料时的充填配比，必须通过试验研究加以确认。　　（2）胶凝材料及替代品。应用最广泛的充填胶凝材

6、料为普通硅酸盐水泥，此外还有一些水泥代用材料如炉渣、粉煤灰等。①水泥硅酸盐水泥。在胶结充填体内，水泥发生水化反应，将骨料胶结在一起，形成固化体。②粉煤灰粉煤灰是从燃煤粉的热电厂锅炉烟气中收集到的细粉末，其成分与高铝黏土相近，主要以玻璃体状态存在。③水淬炉渣金属矿山企业的冶炼厂，其工业废料炉渣珂常是在冶炼铜、锌、铅等金属的生产过程中，在高温条件下从炉内排出的废碴，并通过水淬使之急剧冷却而成粒状，即可作为水泥代用品使用。　　3基本参数　　管道输送的水砂充填或胶结充填料浆是典型的固渡两相流，影响两相流输送特性和充填质量的基本参数包括充填倍线、充填物料和充填浆体的物理力学性质、充填配

7、比、流动性能等。　　3.1流量和流速5　　充填系统生产能力可用浆体流量来表示。流量是单位时间内充填系统所能输送的浆体的体积。流量大小取决于充填料配比、管道直径、充填倍线等指标。流速是充填管道中浆体的流动速度。管道输送充填浆体，流速如果太低，固体颗粒容易沉底，造成管道堵塞。为维持充填料浆输送过程中固料处于悬浮状态，避免堵管，流速必须大于一临界值，该临界值称为临界流速。在临界流速下，管道水力损失最小，固体颗粒能够保持悬浮状态。管道自流输送充填浆体流速一般为3～4m/s。　　3.2水力坡度　　浆体在管道中的流