淺談地面膏體充填采礦方法地面充填站設備選型

陳愛學

1.充填方法簡述

膏體充填方法是把煤礦附近的煤矸石、粉煤灰、爐渣、劣質(zhì)土、城市固體垃圾等固體廢物在地面加工成無臨界流速、不需脫水的膏狀漿體，通過管道或充填泵輸送到井下，對采空區(qū)進行適時充填。膏體充填采礦方法目前正逐步被煤礦采用，是煤礦“三下一上”采煤的主要技術發(fā)展方向，對實現(xiàn)綠色開采及采空區(qū)控制覆巖及地表沉陷效果顯著。該充填方式主要由地面充填站、管路加壓輸送系統(tǒng)及井下工作面充填組成，因此作為地面充填站的膏體生產(chǎn)單位，設備的合理選型將直接制約井下充填工作的效率及效果。

2.地面充填站設備選擇原則

地面充填站是充填膏體的生產(chǎn)單位，其設備選型配套是充分發(fā)揮其生產(chǎn)效能，達到高產(chǎn)高效安全開采的前提，地面充填站設備選型的基本原則：

1）能滿足工作面生產(chǎn)能力的需要

主要是指充填系統(tǒng)的膏體生產(chǎn)能力與充填生產(chǎn)任務要求相適應，這是充填設備選型配套的基本要求。

2）設備的主要技術參數(shù)相互匹配

各設備的技術性能是成套設備技術性能的基礎，但是只有各設備的主要技術參數(shù)相互匹配時，它們的技術性能才可能很好地發(fā)揮，所以設備配套時要很好地處理“單機”和成套設備性能參數(shù)的匹配關系，要從配套的角度來選型，而不是孤立地追求單一機械設備的先進性能。無論生產(chǎn)能力，自動化程度和可靠性等，都應該考慮相互匹配的要求，只有這樣才能達到設備最高的生產(chǎn)能力和最經(jīng)濟的資金投入。

3.地面充填站設備構成

地面膏體充填工藝地面充填站系統(tǒng)主要劃分為矸石破碎倉儲系統(tǒng)、配比攪拌系統(tǒng)、管道泵送系統(tǒng)，將煤矸石運至破碎站進行破碎加工，破碎后的矸石進入矸石大棚，通過高架皮帶進入攪拌機，加入適量的水、水泥和添加劑按比例混合進行充分攪拌，攪拌后的膏狀漿體利用充填泵通過管路輸送到采空區(qū)。主要設備的選型包括矸石破碎、骨料輸送、配比攪拌、管道泵送、供水、供電、收塵降噪等。本文主要闡述矸石破碎系統(tǒng)、配比攪拌系統(tǒng)、管道泵送設備選型的一些經(jīng)驗。

4.設備選型

以山西陽迪煤礦3號煤層膏體充填采煤工藝設計為例，3號煤層設計采用“兩采一充”的采充循環(huán)作業(yè)方式，每日應完成3個充填循環(huán)，則每個充填循環(huán)的充填量為187.2m3，1個充填循環(huán)用時取1.3h，則設備充填能力應不小于144.0 m3/h?？紤]20%的富裕充填能力，則設備充填能力應不小于172 m3/h。故在設備的設計與選型方面應考慮這些因素，以減少它們間的相互影響。設備選型如下：

4.1 矸石破碎系統(tǒng)

（1）2PF—1212雙轉子反擊式破碎機

（2）篩分機選型

4.2 配比攪拌系統(tǒng)

配比攪拌系統(tǒng)采用動態(tài)計量配料和兩級連續(xù)攪拌的方式，配比攪拌系統(tǒng)能力210m3/h。

（1）配料系統(tǒng)

配料系統(tǒng)主要包括矸石儲料斗、水泥儲料斗、動態(tài)稱重給料機、稱重螺旋給料機、變頻計量供水泵和管道流量計組成。

（2）攪拌系統(tǒng)

矸石、水泥獨立計量后按比例經(jīng)皮帶輸送機給料到煤礦用混凝土攪拌機，同時在攪拌機內(nèi)按比例加水攪拌，一級攪拌后進入螺旋給料機二次攪拌并輸送到煤礦用混凝土泵。

4.3 管道輸送泵

5.地面充填站設備選型分析

該礦3號煤層設計生產(chǎn)能力為0.30Mt/a，日產(chǎn)量909t，每日形成采空區(qū)645m3。設計充填膏體材料量561.7m3/d，礦井產(chǎn)生的矸石達到了全部利用，減少了對環(huán)境的影響，實現(xiàn)了綠色開采。通過對地面充填站矸石破碎系統(tǒng)、配比攪拌系統(tǒng)、管道泵送設備的合理選型，可充分保障充填工序的有序進行。同時結合礦井的實際產(chǎn)能、生產(chǎn)現(xiàn)狀等因素條件，使選型設備在相應條件下達到工況利用最大值，從而實現(xiàn)產(chǎn)出與設備投入經(jīng)濟最大化。采用充填工藝大面積開采后，使其對地表造成的破壞最小化。同時通過合理的設備選型，使采煤與充填工藝施工配合緊湊，極大的發(fā)揮了煤炭的采出效率。