井下移動式混凝土充填系統(tǒng)的應(yīng)用

李闖　李江

摘要：

針對礦山采空區(qū)的處理，采用井下移動式充填系統(tǒng)，具有投資小、方便快捷等特點.井下移動式混凝土充填系統(tǒng)采用混凝土輸送泵進行井下流動充填作業(yè)方式，充填時將充填料通過礦車運輸至充填地點經(jīng)人工向攪拌機受料斗中定量供料，充填料漿用水來自井下水倉，通過調(diào)節(jié)閥向攪拌機定量供水，充填材料采用強制式攪拌機間歇式攪拌，攪拌均勻的充填料漿輸送給混凝土泵受料斗，然后通過混凝土輸送泵送至采場進行充填.經(jīng)過實踐檢驗，井下移動式混凝土充填系統(tǒng)在充填效果上能夠滿足生產(chǎn)需求，在未來礦山充填系統(tǒng)的發(fā)展上具有良好的前景與意義，具有一定的實用性和經(jīng)濟性.

關(guān)鍵詞：

金屬礦山； 采空區(qū)； 井下移動式； 混凝土； 充填系統(tǒng)

中圖分類號： TD 853文獻標志碼： 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

某金礦是某公司的主要生產(chǎn)礦區(qū)，其采礦量占全礦的70%左右，采礦方法為淺孔留礦法.開采水平已由海拔1 118 m下降至618 m，深度500 m以下，走向長度1 250 m以上.礦區(qū)經(jīng)過多年的空場法開采，形成的空區(qū)面積已達625 000 m2.由于大面積空區(qū)未進行處理，目前已出現(xiàn)明顯的地壓活動，產(chǎn)生嚴重的安全隱患，直接影響深部的礦體開采.結(jié)合上部各中段開采的實際情況及空區(qū)的分布狀態(tài)，對上部采空區(qū)進行安全處理，在安全條件有保障的前提下，最大限度地回收上部的高品位殘礦和礦柱.同時形成人工保安礦柱，保證深部開采的安全性[1-3].

1井下移動式混凝土充填系統(tǒng)

井下移動式混凝土充填系統(tǒng)采用混凝土輸送泵進行井下流動充填作業(yè)方式，該系統(tǒng)具有投資小、適用靈活、建設(shè)工期較短及需水量少等優(yōu)點.井下移動式混凝土充填系統(tǒng)將水泥、尾砂通過礦車運輸至井下臨時儲料點進行儲存.充填時，通過礦車運輸至充填地點，經(jīng)人工向攪拌機受料斗中定量供料；充填料漿用水來自井下水倉，通過調(diào)節(jié)閥向攪拌機定量供水，充填材料采用強制式攪拌機間歇式攪拌，攪拌均勻的充填料漿輸送給混凝土泵受料斗，然后通過混凝土輸送泵送至采場進行充填.充填流程見圖1.

1.1充填材料供給線

地表臨時充填料倉中的水泥和尾砂，經(jīng)皮帶輸送機分別運至配料機對應(yīng)的儲料斗中，并按比例將水泥和尾砂下放至計量斗.經(jīng)計量皮帶將配好的水泥和尾砂干料倒運到礦車內(nèi)，由礦車運輸?shù)骄屡R時儲料點進行儲存，以備充填使用.

滿足工程條件的混凝土充填料配比，應(yīng)保證混凝土充填料具有良好的管道輸送性能和充填體強度性能.即混凝土充填料必須在重力或機械力的作用下能夠通過管道進行輸送，在保證充填體強度的前提下盡可能降低混凝土充填料的水泥消耗量[4-6].

1.2充填料漿攪拌線

將混合好的水泥、尾砂經(jīng)人工裝入混凝土攪拌機加水攪拌，嚴格控制各項配比.在整個膠結(jié)充填過程中，選擇合適的充填濃度，并使其保持穩(wěn)定.濃度過高時，會增加管道阻力，使泵送壓力不夠而堵管；濃度過低時，砂漿在管道內(nèi)呈兩相流狀態(tài)，粗顆粒將沉降在管道底部，積累量達到一定程度時，會產(chǎn)生堵管[7-8].井下移動式混凝土充填系統(tǒng)采用間歇式攪拌工藝，攪拌采用強制式攪拌機，可以保證連續(xù)供料，系統(tǒng)攪拌能力可以滿足15 m3/h的生產(chǎn)要求，且間斷攪拌物料計量準確、可靠，攪拌質(zhì)量好.

1.3充填料漿輸送線

需要充填時，將混合好的水泥、尾砂經(jīng)人工裝入混凝土攪拌機加水攪拌后形成充填料，通過混凝土輸送泵充填至采場.由于充填攪拌站站址不同，混凝土輸送泵所需壓力也不相同.若混凝土輸送泵壓力不能滿足時，可以考慮單獨配備一臺加壓泵以滿足系統(tǒng)需要.

2井下移動式混凝土充填站的應(yīng)用

某金礦在生產(chǎn)過程中，非常重視采空區(qū)的治理.在很多中段開鑿了廢石充填井，采用廢石對采空區(qū)進行充填和封閉采空區(qū)等多種方式處理采空區(qū)，取得了一定的成效，但是在廢石充填過程中，并未將空區(qū)完全填滿.在對采空區(qū)進行全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山生產(chǎn)的實際情況，采用廢石加混凝土充填方式對采空區(qū)進行綜合治理；結(jié)合礦山生產(chǎn)系統(tǒng)實際情況及地質(zhì)地形條件等因素，采用井下移動式混凝土充填站對其采空區(qū)進行治理[9-10].

經(jīng)過前期對13號脈的一系列地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場勘查以及資料收集等工作，首先對東柏樹13號脈658中段三角道附近塌陷區(qū)進行處理.雖然對塌陷區(qū)進行了一些廢石充填，并對巷道進行了支護，起到了一定的作用，但是隨著開采的繼續(xù)進行，存在很大的安全隱患，還需對塌陷區(qū)做出進一步的處理[11-14].

2.1充填施工人員的技術(shù)培訓(xùn)

對施工隊充填施工人員的培訓(xùn)，是為了讓其能全面掌握機器的使用以及充填料漿的配比、上料、輸送等關(guān)鍵技術(shù)，為長期的充填工作做準備.

礦山設(shè)立充填班組，負責充填的相關(guān)事宜.充填班組設(shè)充填班長和副班長各一人，分別負責兩班管理工作.設(shè)備電氣臨時維護，由礦山機械工程師和電氣工程師負責.充填站設(shè)崗位操作工每班4人，充填管路安裝和維護設(shè)崗位操作工每班2人.

2.2以清水為介質(zhì)試車

對于充填設(shè)備的使用，首先以清水為介質(zhì)進行試車，優(yōu)點在于可以有效地檢驗充填管路的密閉情況以及設(shè)備的工作情況；工人可以更好地掌握機器的使用，熟練操作方法，為下一步料漿試車做準備.充填管口見清水后，觀察水量和水壓是否正常.

2.3料漿聯(lián)動試車

以料漿為介質(zhì)進行試車，料漿為混凝土.在試車過程中，逐步調(diào)整料漿的濃度、灰砂比及各項技術(shù)參數(shù).旨在達到較好的技術(shù)經(jīng)濟指標，為長期的充填工作做準備.

（1） 充填過程中，充填采空區(qū)的工作人員通過觀察孔仔細觀察充填料從管口的噴出情況、壓力和流量的變化；接近充填結(jié)束時，及時通知做好停車準備，全線充填管內(nèi)的充填料也要考慮在內(nèi).

（2） 充填過程還應(yīng)密切注意密閉墻的穩(wěn)固情況，有無漏砂和倒塌跡象，發(fā)現(xiàn)漏砂，立即修補.在進行采空區(qū)充填作業(yè)時，充填管線路上要設(shè)人巡查；封閉墻處要觀察受力狀態(tài)和滲水漏砂情況，出現(xiàn)問題立即處理.

（3）充填將近結(jié)束時，先停料，再打清水沖洗管道.當管口見清水后，再清洗管道20 min.

3出現(xiàn)問題及解決措施

3.1供水

由于水管及供水量限制，導(dǎo)致充填系統(tǒng)供水不足，供水過慢.從設(shè)備到采空區(qū)的充填管路約60 m，供水不足導(dǎo)致機器連續(xù)作業(yè)周期長，致泵送泄壓，泵送至采空區(qū)耗時長.建議采用增加供水管路或加大供水管管徑的辦法解決供水問題.同時，可以將輸送管管徑在滿足粗骨料通過的前提下適當減小，使輸送管內(nèi)存料減少，達到增大輸送壓力、增大流速以及避免泄壓堵管等事故的發(fā)生.

3.2充填上料

試車時，由于采用人工上料的方式，在混凝土泵輸送時容易出現(xiàn)人工上料不及時的問題.若人工上料不及時，就容易在混凝土輸送過程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象，離析必然導(dǎo)致料漿中顆?；蛘呱白拥某两?，從而導(dǎo)致堵管.在間斷給料的過程中，要保證充填料在機器中的存量，機器不能長時間停止，每間隔2～3 min要開啟機器一次，以保證充填管路中的充填料不凝固堵管.建議合理選擇充填料及其配比，最好采用機械化上料方式，既能滿足混凝土輸送泵能力的要求，又能節(jié)省勞動力.

3.3場地

充填系統(tǒng)的建立，需要獨立的井下場地來存放充填料及機器設(shè)備.建議礦山建立簡易的破碎站，這對礦山長期的充填以及發(fā)展都具有較大的經(jīng)濟價值和長遠的效益.井下破碎站的建立對單純的廢石充填也具有十分重要的意義.

3.4專用水池

充填用水是保證礦山充填系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)以及充填質(zhì)量的基礎(chǔ).充填用水供給線主要有4條水路，即砂漿攪拌用水、砂倉造漿用水、混漿攪拌用水以及料漿輸送應(yīng)急用水.總管道的供水量應(yīng)滿足各支管路同時的用水量.隨著充填系統(tǒng)的運行，建議礦山建立專用的水池，以保證充填用水.

4結(jié)語

根據(jù)礦山實際應(yīng)用效果，井下移動式混凝土充填系統(tǒng)可以解決某公司的實際生產(chǎn)需要.但是在現(xiàn)場管理方面還有很多需要改進的方面，管理與機器的操作需要長期的生產(chǎn)實踐，才能制定出一套比較完善的機制.

充分利用廢石加混凝土膠結(jié)充填，在預(yù)定時間內(nèi)即可凝結(jié)，早期強度高，充填體無離析、分層現(xiàn)象，整體性好.除了進行采空區(qū)充填外，結(jié)合廢石加混凝土膠結(jié)充填連續(xù)回采采礦法，不留間柱，連續(xù)開采，成本低、效率高，貧化、損失指標先進.可為礦山企業(yè)充分利用資源、安全回采提供技術(shù)支持，可取得更好的經(jīng)濟效益.

井下移動式混凝土充填系統(tǒng)經(jīng)過實踐檢驗，在充填效果上能夠滿足生產(chǎn)需求.設(shè)備移動靈活，能更好地適應(yīng)礦山充填的需求；操作簡單，易于工人掌握，在未來礦山充填系統(tǒng)的發(fā)展上具有良好的前景與意義，具有一定的實用性和經(jīng)濟性.

參考文獻：

[1]周愛民.礦山廢料膠結(jié)充填[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[2]楊立根，姚中亮，包東曙，等.赤泥漿體泵送膠結(jié)充填采礦法研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，1996，16（3）：18-22.

[3]蔡美峰.金屬礦山采礦設(shè)計優(yōu)化與地壓控制——理論與實踐[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[4]孫恒虎，黃玉誠，楊寶貴.當代膠結(jié)充填技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[5]呂憲俊，張帥，胡術(shù)剛.新型高爐礦渣基尾礦膠結(jié)材料的制備試驗研究[J].混凝土，2010，244（2）：90-94.

[6]周榮慶.成果鑒定——高濃度全尾砂膠結(jié)充填料管道輸送試驗研究[J].長沙礦山研究院季刊，1991，11（4）：77-78.

[7]胡華，孫恒虎.礦山充填工藝技術(shù)的發(fā)展及似膏體充填新技術(shù)[J].中國礦業(yè)，2001，10（6）：47-50.

[8]苑雪超，喬登攀.金川二礦廢石膠結(jié)充填料漿攪拌方式的研究[J].有色金屬（礦山部分），2010，62（4）：6-10.

[9]采礦手冊編委會.采礦手冊（第4卷）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

[10]郭金峰.我國復(fù)雜難采礦床開采的問題與對策[J].金屬礦山，2005（12）：10-13.

[11]劉敦文，古德生，徐國元.地下礦山采空區(qū)處理方法的評價與優(yōu)選[J].中國礦業(yè)，2004，13（8）：52-55.

[12]劉志祥，李夕兵.尾砂分形級配與膠結(jié)強度的知識庫研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24（10）：1789-1793.

[13]饒運章.尾砂膠結(jié)充填應(yīng)用粉煤灰的機理及試驗研究[J].南方冶金學(xué)院學(xué)報，2003，24（2）：1-5.

[14]趙才智，周華強，柏建彪，等.膏體充填材料強度影響因素分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2006，25（6）：904-906.

（編輯：丁紅藝）