充填站
煤矿充填目前使用的充填料主要是破碎煤矸石和粉煤灰。视当地充填资源情况和价格因素,或以矸石为主,或以粉煤灰为主,或者两者混合,它们都属于干料制备。矸石充填料需要将煤矸石破碎至5mm以下粒径,并需保证均衡的含水率,膏体充填站项目总承包,所以充填系统要有破碎模块和相应的破碎前与破碎后室内堆场。
充填系统一般包括充填料制备、充填料仓储、料浆制备与计量控制、管路输送等4个模块。金属矿山和煤矿充填在充填系统设计上差别很大,主要原因是充填料的不同。纯粉煤灰充填因粉煤灰悬浮性好搅拌比较容易,高浓度的矸石充填可以采用类似混凝土搅拌的卧式搅拌槽,浓度较低的混合充填一般采用立式搅拌桶,但两者都缺乏搅拌设计标准。特别是如何设计搅拌桶的叶片长度、叶片形状和叶轮转速,以及分级搅拌的有机衔接,还需进行很多探索。
矿井充填站选择干式充填采用了以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺,废石干式充填法曾在50年代初期成为中国主要的采矿方法之一,如1955年有色金属地下开采矿山中该方法应用比例高达54.8%。干式充填是将掘进废石干充填料利用运输设备运至待充填地点进行充填的工艺,因其效率低、生产能力小和劳动强度大,已不能满足“三强”(强采、强出、强充)采矿生产的需要。因而,自1956年开始,国内干式充填法所占的比重逐年下降,到1963年在有色矿山的产量仅占0.7%,处于被淘汰的地位。
干式充填、水砂充填都属于非胶结充填范畴,由于非胶结充填体无自立能力,高水充填全套设备,难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率的需要,20世纪60~70年代,采空区泵送充填全套设备,中国开始开发和应用胶结充填技术。胶结充填是将胶凝材料(一般为水泥)、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进行充填的工艺。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,除一部分参与水泥水化反应之外,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随清水流失的细泥排出地表。
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,贵州充填,充入采空区后,充填料留在采空区,水渗滤出去,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随清水流失的细泥排出地表。我国的水砂充填工艺是从20世纪60年代开始采用的,1965年在锡矿山南矿为了控制大面积地压活动,采用了尾砂水力充填工艺,有效地减缓了地表下沉。
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