充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術的研究與應用

曾廣東 林淑文 陳濤

（滕州市級翔（集團）級索煤礦，山東 滕州 277500）

滕州市級翔（集團）級索煤礦（以下簡稱級索煤礦）隸屬山東滕州辰龍能源集團有限公司，礦井核定生產能力35 萬t/a，主采16 煤層，平均厚度1.3m。目前生產采區位于井田西南部，距離主副井筒約4000m。

井田內村莊壓煤占礦井可采儲量的80%以上，隨著礦井可采煤炭資源的日漸減少和充填技術的日益成熟，從2011 年開始，級索煤礦與山東科技大學、省技術服務公司等機構研究應用了充填法回采建筑物下壓煤，取得了良好的效果。

1 充填系統概述

1.1 膏體充填系統

級索煤礦采用膏體充填技術，膏體充填材料為建筑垃圾（煤矸石）、粉煤灰等混合物。地面充填站由充填材料儲存場（儲存罐）、充填輸送泵系統、破碎系統、計量系統以及攪拌系統等組成。輸送泵型號為HGBS160-15-710 型，額定流量為160m3/h，正常充填時工作能力為120m3/h。由于受輸送泵額定能力的限制，最大輸送距離不超過2500m，一級充填泵送系統不能覆蓋整個井下，無法達到超遠距離泵送目的，急需進行技術改造和升級。

1.2 分次洗管方式

分次洗管方式主要采用清潔自來水。洗管時，地面充填泵首先啟動運行，先把一級泵送管路內的殘余骨料沖冼至一級管路末端儲料池，殘余骨料再由人工清理運輸至地面，然后再啟動運行二級充填泵對二級泵送管路進行沖冼，殘余骨料沖洗至充填區域，完成兩級管路的沖洗。

分次洗管方式具有以下缺點：一是設備長時間運行，加大設備磨損；二是造成水源和電的浪費，增加生產成本；三是加大工人勞動強度；四是有時洗管會引起管路堵塞。

為達到充填膏體遠距離泵送，減少清潔水源浪費和中水有效利用，同時解決因沖洗管路不徹底而造成堵管事故，通過反復研究、實踐，完善了充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術（以下稱一體化技術），提高了充填系統運行效率和安全程度。

2 一體化技術方案

2.1 一體化技術裝置

充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術主要是通過充填膏體接力泵送和充洗一體化裝置實現的。該裝置是由地面充填泵、中水儲水池、一級泵送管路、洗管連接裝置、井下充填泵、二級泵送管路、高壓截止閥等組成。

（1）充填站

充填站由地面充填站和井下充填站組成。地面充填站為原充填站，各系統不變，井下充填站為二級充填站，由泵站硐室、攪拌硐室、入站管子道、出站管子道、排水點、儲料池等組成，安設布置了充填工業泵、攪拌設備、計量設備等，是實現充填膏體超遠距離的連續泵送的關鍵一環。

（2）礦井中水充填系統

礦井中水充填系統主要由污水處理中心、循環水池、管道泵、管路、中水儲水池等組成，將污水處理中心處理后的中水循環用于充填拌料、洗管等工序，實現節水節能的效果。

（3）一次性洗管連接裝置

該裝置主要由入口兩位三通閥、連接管路及出口兩位三通閥等部分組成，實現泵送管路連續沖洗。

2.2 一體化技術工作流程

充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術工作流程：充填時，充填膏體由地面充填泵加壓經一級泵送管路進入井下充填泵，再由井下充填泵加壓經二級泵送管路進入充填區域；洗管時，水流由中水儲水池進入一級泵送管路經洗管連接裝置直接進入二級泵送管路，一次性完成洗管任務，殘余骨料全部進入充填區域。如圖1、圖2 所示。

圖1 充填工作流程

圖2 洗管工作流程

3 應用效果

該技術研究成功后在該礦應用兩年多，實現了充填膏體超遠距離泵送距離到達4000m 左右的記錄，連續30 個月未出現堵管現象，減少了設備運行時間，降低了設備磨損，延長了設備使用壽命，降低了生產成本，促進了礦井安全高效可持續發展。