泵送剂对膏体料浆管道输送的影响

膏体泵送系统沿程阻力大,常造成管路爆裂、接头泄漏等事故,严重制约着膏体充填技术的进步与发展。以流变性能极差的某铜矿膏体料浆为例,在满足充填强度和泵送要求的前提下,通过添加泵送剂改善膏体的流变特性,与不添加泵送剂作对比实验,分析了时间对添加泵送剂后料浆流变特性的影响。实验表明,该铜矿全尾砂膏体符合宾汉体特征,添加泵送剂减小了浓度对流动性能的影响,在满足输送条件下,可使流变性能极差的膏体料浆浓度提高到78%。结合理论分析,探讨了充填料浆在添加泵送剂条件下的减阻作用及长时间作用下膏体坍落度损失机理,认为泵送剂可以有效应用于膏体料浆管道输送减阻、降低管道磨损,且负面影响很小。     

膏体充填综采底板破坏规律与实测研究

针对承压水上煤炭资源安全开采的难题,以河南焦煤集团朱村煤矿承压水上膏体充填开采为工程背景,采用理论计算、数值模拟分析和现场实测的方法,研究了膏体充填开采底板破坏规律及演化特征,并对膏体充填开采底板破坏范围和突水性进行了预测研究,揭示了膏体充填开采控制底板破坏的力学机理。研究表明:煤矿底板破坏深度随采高的增加而逐渐增大,但当增加到一定高度(1.8 m)后,底板破坏深度趋于某一相对稳定值;膏体充填综采可使得底板破坏深度由垮落法开采的12.0 m左右,减小到2.0 m左右,突水系数由0.19~0.56减小到0.08~0.20;实测表明:膏体充填综采完整区域底板最大破坏深度约4 m,断层影响处底板最大破坏深度范围为10.0~12.0 m,膏体充填综采过程中未出现突水灾害。膏体充填综采相当于降低了煤层采高,相对增加了底板隔水层厚度,有效提高矿井开采的安全保障度。     

新型大排量及高工作压力煤矿用膏体充填泵的设计

膏体充填最早应用于金属矿山开采和尾矿处理等方面,煤矿膏体充填开采应用开始于最近20 a,主要用于解放"三下一上"压煤和治理地表沉陷。膏体充填泵是煤矿膏体充填开采体系的关键设备之一,以往的膏体充填泵已不能满足目前煤矿充填开采需求。故设计出一种新型大排量、高工作压力煤矿用膏体充填泵,并对其主要技术参数、各部件的组成、设计要点及原理和特性功能作简单介绍。     

煤矿膏体充填输送控制中的技术探讨

煤矿膏体充填技术是将较高质量浓度的膏体利用充填泵或是依靠自重的方式送到地下,充填煤矿采空区的过程。膏体充填输送控制系统是煤矿膏体充填的重要环节,对输送控制系统中涉及的一些关键技术问题进行了探讨。介绍了膏体充填技术的发展历程,及膏体充填的主要特点。在此基础上详细阐述了膏体充填输送控制系统中的关键技术,即:充填泵、膏体充填材料、膏体称量配比精度、膏体流量在线检测等。膏体充填输送控制系统关键技术的实现有利于提高我国的煤矿膏体充填技术水平,提高控制系统智能化,提高充填质量,提高膏体输送效率。     

充填膏体长期稳定性研究

针对目前膏体充填技术在控制地表沉陷中难以保持充填膏体长期稳定性的问题,现以岱庄矿煤炭膏体充填为研究背景,采取现场取芯和室内试验的方法,研究了充填膏体与该矿3煤的力学特性,并进行了对比分析,在此基础上运用理论分析研究了充填膏体长期稳定性。研究结果表明,充填膏体与煤的原位强度分别是为4.06 MPa和3.39 MPa,两者相差不大,充填膏体可置换出条带开采遗留的煤柱;充填膏体弹性模量为409.70~1036.044MPa,平均为701.93 MPa,该值较大,有利于充填膏体保持长期稳定性;条带充填膏体的安全系数为5.8,远大于充填体稳定性安全系数2.0,可保证充填膏体长期稳定性。相关研究对评价充填效果和指导安全生产具有重要的意义。     

条带膏体充填开采地表沉陷研究

条带开采技术是有效解决"三下"压煤的主要技术之一。将条带开采和膏体充填两种方法有机结合,提出了条带膏体充填开采的新概念。以周源山煤矿24采区条带膏体充填开采为工程背景,基于FLAC3D软件分别对采宽、留宽均为50m的条带开采和条带膏体充填开采两种开采方案进行数值研究。研究结果表明,条带膏体充填开采的地表下沉值大于条带开采相应位置的地表下沉值,但是其下沉系数满足条带开采的允许下沉系数的要求,这说明条带开采理论应用于条带膏体充填开采中是可行的。研究结果对以后周源山煤矿24采区的充填开采有一定的指导意义,并为类似的工程实践提供一定参考。     

膏体充填料浆管道自流输送分析及管线布置

自流充填具有充填效率高、工艺流程简单等优势,但膏体充填料浆由于浓度高,管道输送阻力大,易发生堵管等输送风险,因此,膏体充填料浆自流充填难度大。为了使膏体充填料浆实现安全可靠的自流充填,简化充填工艺流程,节约充填成本,本文以探究膏体料浆自流充填的可行性、确定膏体充填料浆自流充填条件为研究目标,通过试验确定合理的充填工艺参数,从而制备了均质性较好的膏体充填料浆,计算了膏体充填料浆在管道输送中的阻力,论证了膏体充填料浆自流输送的可行性,确定了膏体自流充填最大允许倍线。并根据膏体充填料浆的基本参数,结合膏体料浆管道输送的特性及井下实际生产情况,优化了充填管道布置。经生产实践验证,膏体充填料浆的自流充填能力由原先的50m~3/h提高到了110m~3/h,且生产运行过程中,膏体充填料浆管道输送系统稳定可靠,料浆管道输送流畅,能够满足膏体充填料浆自流输送需求,极大提高了充填效率,简化了充填工艺流程。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

全尾砂膏体充填采矿技术现状及展望

充填采矿法因其安全性高、对地表环境影响较小等优点,逐渐成为井下开采最主要的技术方法。本文针对充填采矿法的发展历程,叙述了膏体充填技术概念、工艺流程特点,通过文献调研、工程实践等手段对尾矿粒度组成、泌水率、单轴抗压强度、塌落度等多个指标进行标准化研究,并介绍了倾斜板浓缩机、高压浓缩机和膏体浓缩机等全尾膏体浓缩设备的结构特征和优缺点。同时,对会泽铅锌矿、乌山铜钼矿、白音查干多金属矿、因民铜矿膏体充填工艺参数做了介绍,提出了全尾膏体充填采矿技术的发展趋势。     

膏体充填工作面顺槽超前支护优化研究

 在现场实测的基础上,分析了膏体充填工作面的超前矿压显现特征,对顺槽超前支护方式进行了优化。实测研究表明,由于充填膏体对采空区覆岩有良好的支撑作用,岱庄煤矿2351膏体充填工作面矿山压力显现不太明显;护巷煤柱承受载荷不大,非生产帮侧矿压显现小于生产帮侧,工作面覆岩重力更多的作用在工作面前方煤壁和采空区的充填膏体上;工作面前方超前应力值和主要影响范围较小,超前压力主要影响范围小于15m。根据膏体充填工作面超前矿压显现特征,轨道顺槽超前支护由三排改为二排,每排支护长度由20m缩短为15m。采用优化后的超前支护方式,可大大降低工人的劳动强度,提高充填开采的工作效率。