試論煤礦超高水充填開采配比系統(tǒng)分析

[摘 要] 近些年來，有關(guān)超高水充填開采配比方面的研究越來受關(guān)注，因此，重點就煤礦超高水充填開采配比系統(tǒng)進(jìn)行了分析，對實現(xiàn)煤礦超高水充填開采過程的自動化具有重要的現(xiàn)實意義。

[關(guān) 鍵 詞] 煤礦；超高水充填材料；開采配比系統(tǒng)

[中圖分類號] TD82 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）18-0130-01

近些年來，隨著環(huán)保意識的逐步深入，我國對環(huán)境保護(hù)方面的要求也在逐步提高。為了滿足煤礦在可持續(xù)發(fā)展方面的迫切需求，大量研究人員對煤礦的綠色開采技術(shù)進(jìn)行了研究。充填開采技術(shù)是一種綠色開采技術(shù)，隨著超高水充填材料的出現(xiàn)，充填開采技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，超高水材料充填開采技術(shù)在煤礦開采中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

一、超高水充填材料分析

同傳統(tǒng)充填工藝不同，超高水速凝充填技術(shù)并不是將重點放在提高充填料漿質(zhì)量濃度方面，而是借助于高水材料所具備的優(yōu)良固水能力，來達(dá)到高水膠結(jié)充填的目的。自2008年以來，礦業(yè)大學(xué)幾位教授合作，在煤礦采空區(qū)運(yùn)用超高水充填開采技術(shù)，并首次進(jìn)行了三下壓煤高水充速凝填技術(shù)的研究，并在陶一煤礦開展了大量的試驗及實踐應(yīng)用，在充填技術(shù)、工藝、方式及支架方面均取得了大量的專利成果，也獲得了良好的充填效果，該技術(shù)還在其他煤礦企業(yè)中得到了進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

通常而言，直接將超高水充填材料輸送到采空區(qū)包括兩種方法：一種是將超高水速凝充填材料輸送到煤礦采空區(qū)后，使其自然滿溢和流淌；另一種是借助于管路將超高水速凝充填材料引導(dǎo)到采空區(qū)中預(yù)先已經(jīng)安設(shè)好的封閉空間及袋內(nèi)，使其迅速固結(jié)成形。

二、煤礦超高水充填開采配比系統(tǒng)分析

（一）充填開采配比系統(tǒng)

對煤礦井下超高水充填開采配比系統(tǒng)而言，其主要包括A、B兩個生產(chǎn)線。其中，A系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對A料、外加劑AA料以及水的配比進(jìn)行充填，而B系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對B料、外加劑BB料以及水的配比進(jìn)行充填。由于充填料凝固速度及強(qiáng)度對充填料配比方面要求相當(dāng)高，因此，充填料的配比系統(tǒng)對整個煤礦超高水充填開采過程起著決定性的作用。

對于A系統(tǒng)而言，其同B系統(tǒng)的設(shè)備基本相同，主要配比過程如下：預(yù)先將A料存至粉料倉中，通過粉料螺旋機(jī)輸送至粉料秤，并加入預(yù)定的外加劑AA料，滿足系統(tǒng)所設(shè)定的配比量之后，置于攪拌機(jī)中，同水一起進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后置于防沉淀池中，借助于柱塞泵將防沉淀池中的混合料經(jīng)高壓管路輸送至充填面。充填面中，A、B混合料需再次進(jìn)行攪拌方可填充到采空區(qū)內(nèi)。

（二）系統(tǒng)技術(shù)性能分析

該系統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)能力是80 m3/h，主要設(shè)備包括卸料、配料、攪拌、儲料、電控及氣路等裝置。這兩套生產(chǎn)線同時運(yùn)行，并在相同的時間內(nèi)配置出相同量的混合料。各生產(chǎn)線所生產(chǎn)出來的混合料暫時儲存于各自的防沉淀池中，在防沉淀池中進(jìn)行液面信息反饋裝置的設(shè)置，因此，實現(xiàn)了同攪拌桶放料閥的閉鎖，確保了制料和泵送之間的協(xié)調(diào)性，有效避免了防沉淀池中的料體出現(xiàn)溢出等情況。

（三）系統(tǒng)的構(gòu)造特點分析

首先，系統(tǒng)生產(chǎn)的整個過程主要是借助于可編程控制器進(jìn)行控制的，同時，系統(tǒng)還配備了相應(yīng)的顯示屏，用于顯示各種物料的設(shè)定值、稱量值、單班生產(chǎn)方量、故障點及各個攪拌機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等。要求配料的精度誤差率不可以超過±2%。其次，對于自動控制系統(tǒng)而言，其人機(jī)界面主要包括系統(tǒng)的主菜單、參數(shù)及配方設(shè)置、生產(chǎn)監(jiān)控、開入及開出自檢、警報處理等功能。這些功能實現(xiàn)了對超高水充填料開采配比過程的一體化控制。

1.系統(tǒng)的主菜單是人機(jī)界面所默認(rèn)的進(jìn)入頁面，也是能夠進(jìn)入其他各功能頁面的主要窗口，其功能主要是以用戶的選擇為依據(jù)，進(jìn)入各功能模塊中。

2.生產(chǎn)監(jiān)控主要負(fù)責(zé)對系統(tǒng)生產(chǎn)過程進(jìn)行即時監(jiān)控。其中，系統(tǒng)監(jiān)控畫面頂部存在多個按鈕，分別包括生產(chǎn)按鈕、返回按鈕、生產(chǎn)信息框以及模擬量檢測等按鈕，生產(chǎn)按鈕主要負(fù)責(zé)功能的擴(kuò)展，生產(chǎn)信息框負(fù)責(zé)進(jìn)行顯示當(dāng)前所選配方及生產(chǎn)量的信息，實時顯示功能則顯示各系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)的完成情況以及物料配料等情況。此外，還負(fù)責(zé)常規(guī)生產(chǎn)畫面的模擬顯示等。

3.生產(chǎn)線的本職工作，即將物料按照一定的配比來混和和攪拌，對物料稱量的準(zhǔn)確性方面要求相當(dāng)高，因此，特別進(jìn)行了系統(tǒng)校稱功能頁面的設(shè)置。

4.對于配方的設(shè)置功能而言，其主要負(fù)責(zé)設(shè)置系統(tǒng)可能會用到的物料配比信息，例如，常用的配比、機(jī)動以及清洗配比等，常用配比指的是系統(tǒng)使用最多的配比信息，機(jī)動配比則是指系統(tǒng)備用的配比信息，清洗配比指的是用來清洗系統(tǒng)的配比信息。

5.參數(shù)的設(shè)置功能指的是人工對系統(tǒng)中某些工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置功能主要負(fù)責(zé)對多項參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中包括稱量提前量、卸料提前量、稱面值、皮重值、攪拌時間、卸料時間、水精稱設(shè)定值、粉料上料震動比例、公共配水上限、粉料卸料震動比例、外加劑卸料比例、水秤卸料比例、稱量抖動時間、稱量穩(wěn)定時間、卸料穩(wěn)定時間等多項參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮光明，丁玉，朱紅菊，等.礦用超高水充填材料及其結(jié)構(gòu)的實驗研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010（6）：813-819.

[2]馮光明.超高水充填材料及其充填開采技術(shù)研究與應(yīng)用[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2009.