井下移動式混凝土充填系統的應用

李闖　李江

摘要：

針對礦山采空區的處理，采用井下移動式充填系統，具有投資小、方便快捷等特點.井下移動式混凝土充填系統采用混凝土輸送泵進行井下流動充填作業方式，充填時將充填料通過礦車運輸至充填地點經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，通過調節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.經過實踐檢驗，井下移動式混凝土充填系統在充填效果上能夠滿足生產需求，在未來礦山充填系統的發展上具有良好的前景與意義，具有一定的實用性和經濟性.

關鍵詞：

金屬礦山； 采空區； 井下移動式； 混凝土； 充填系統

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礦區，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.礦區經過多年的空場法開采，形成的空區面積已達625 000 m2.由于大面積空區未進行處理，目前已出現明顯的地壓活動，產生嚴重的安全隱患，直接影響深部的礦體開采.結合上部各中段開采的實際情況及空區的分布狀態，對上部采空區進行安全處理，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

井下移動式混凝土充填系統采用混凝土輸送泵進行井下流動充填作業方式，該系統具有投資小、適用靈活、建設工期較短及需水量少等優點.井下移動式混凝土充填系統將水泥、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，通過調節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，經皮帶輸送機分別運至配料機對應的儲料斗中，并按比例將水泥和尾砂下放至計量斗.經計量皮帶將配好的水泥和尾砂干料倒運到礦車內，由礦車運輸到井下臨時儲料點進行儲存，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.在整個膠結充填過程中，選擇合適的充填濃度，并使其保持穩定.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，砂漿在管道內呈兩相流狀態，粗顆粒將沉降在管道底部，積累量達到一定程度時，會產生堵管[7-8].井下移動式混凝土充填系統采用間歇式攪拌工藝，攪拌采用強制式攪拌機，可以保證連續供料，系統攪拌能力可以滿足15 m3/h的生產要求，且間斷攪拌物料計量準確、可靠，攪拌質量好.

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需要.

2井下移動式混凝土充填站的應用

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

經過前期對13號脈的一系列地質調查、現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進行處理.雖然對塌陷區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進行，存在很大的安全隱患，還需對塌陷區做出進一步的處理[11-14].

2.1充填施工人員的技術培訓

對施工隊充填施工人員的培訓，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、輸送等關鍵技術，為長期的充填工作做準備.

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

2.2以清水為介質試車

對于充填設備的使用，首先以清水為介質進行試車，優點在于可以有效地檢驗充填管路的密閉情況以及設備的工作情況；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料漿聯動試車

以料漿為介質進行試車，料漿為混凝土.在試車過程中，逐步調整料漿的濃度、灰砂比及各項技術參數.旨在達到較好的技術經濟指標，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；接近充填結束時，及時通知做好停車準備，全線充填管內的充填料也要考慮在內.

（2） 充填過程還應密切注意密閉墻的穩固情況，有無漏砂和倒塌跡象，發現漏砂，立即修補.在進行采空區充填作業時，充填管線路上要設人巡查；封閉墻處要觀察受力狀態和滲水漏砂情況，出現問題立即處理.

（3）充填將近結束時，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出現問題及解決措施

3.1供水

由于水管及供水量限制，導致充填系統供水不足，供水過慢.從設備到采空區的充填管路約60 m，供水不足導致機器連續作業周期長，致泵送泄壓，泵送至采空區耗時長.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生離析現象，離析必然導致料漿中顆粒或者砂子的沉降，從而導致堵管.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，又能節省勞動力.

3.3場地

充填系統的建立，需要獨立的井下場地來存放充填料及機器設備.建議礦山建立簡易的破碎站，這對礦山長期的充填以及發展都具有較大的經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正常運轉以及充填質量的基礎.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急用水.總管道的供水量應滿足各支管路同時的用水量.隨著充填系統的運行，建議礦山建立專用的水池，以保證充填用水.

4結語

根據礦山實際應用效果，井下移動式混凝土充填系統可以解決某公司的實際生產需要.但是在現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充填，在預定時間內即可凝結，早期強度高，充填體無離析、分層現象，整體性好.除了進行采空區充填外，結合廢石加混凝土膠結充填連續回采采礦法，不留間柱，連續開采，成本低、效率高，貧化、損失指標先進.可為礦山企業充分利用資源、安全回采提供技術支持，可取得更好的經濟效益.

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

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（編輯：丁紅藝）