水力充填

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水力充填指的是利用水力通过管道把充填材料送入采空区的充填方法。我国常用的水力充填采煤法主要倾斜分层走向长壁上行充填采煤法及倾斜分层倾斜长壁上行充填V型工作在采煤法。 水力充填已成为深部矿山安全高效采矿整体中的一部分,水力输送系统已经从以故障频繁的“自由下落”系统发展到可靠的满管流系统。

中文名称

水力充填

英文名称

hydraulic stowing

定　　义

利用水力通过管道把充填材料送入采空区的充填方法。

应用学科

煤炭科技（一级学科），煤矿开采（二级学科），采煤方法（三级学科）

按固体材料的粒度，将胶结充填系统分为水泥砂浆胶结充填系统和混凝土胶结充填系统。前一个系统所用的固体材料为水泥和细砂或尾砂。后一个系统所用的固体材料为水泥、砂和碎石。

胶结充填水泥砂浆胶结充填系统

系统中的砂仓和浆体制备站一般集中布置在地面(图1)。将采集和加工好的尾砂或细砂用水力输送到湿式砂仓中，也可以用车辆或带式输送机输送到干式砂仓中。立式湿式砂仓用重力或用高压水喷嘴搅拌放砂到搅拌筒中，卧式湿式砂仓用电耙和螺旋输送机向搅拌筒中送料，干式砂仓用给料机向搅拌筒中供料。水泥用散装罐车通过压气装置吹入水泥仓，用螺旋喂料机或叶轮给料机经计量装置向搅拌筒中加水泥，同时向搅拌筒中定量供水，在搅拌筒中将水泥、砂和水搅拌成水泥砂浆。螺旋桨搅拌筒的直径为1.5～3m，高为1.5～3m。对浆体的流量和浓度分别用电磁流量计和γ射线浓度计测定。尾砂或细砂胶结充填系统中脱水和处理污水等所用的设备、设施和构筑物等均与水砂充填系统大致相同。尾砂或细砂胶结充填系统的输送距离可达2500～3000m，它的生产能力约为100～120m/h。这种充填系统得到了广泛应用。

1—输送尾砂管道;2—尾砂仓;3—水力旋流器;

4—用风力吹送水泥管道;5—水泥仓;6—螺旋喂料机;

7—螺旋桨搅拌筒;8—用自然压头输送浆体的管道;

9—用泵压输送浆体的管道

胶结充填混凝土胶结充填系统

这个系统与水泥砂浆胶结充填系统在许多方面相同，不同之处是混凝土胶结充填系统包括非膏体混凝土胶结充填系统和膏体混凝土胶结充填系统。非膏体混凝土胶结充填系统又有集中制备系统和分离制备系统。在集中制备系统中，非膏体混凝土胶结充填材料浆体在地表搅拌站用连续搅拌机制备好，然后向井下输送。

在分离制备系统中，地表搅拌站将制备好的水泥浆用砂泵经管道输送到井下制备站，与砂和碎石搅拌成非膏体混凝土胶结充填材料。用这种系统可以避免长距离输送胶结充填材料。对于膏体混凝土胶结充材料多使用分离的膏体混凝土胶结充填系统。这种系统是将各种固体材料分别输送到井下设在充填地点附近的搅拌站加水制备，然后用铲运机、气力充填机、抛掷充填机或高扬程柱塞泵等向充填地点输送和堆放，也可以利用浆体自重或浆体自重加气力输送和堆放。这种系统无需脱水和处理污水，多用于充填量不大或充填材料输送距离短的矿山。

将充填材料按采矿充填的要求进行采集加工成合格的充填料。通常是将破碎筛分后的物料按规定的粒度组成和掺人材料的配合比例混合成待输送的充填材料。充填材料制备按以下三种方式进行。

干式充填材料的准备

采集加工好的干式充填材料用重力自溜，或用矿车、铲运机、电耙等输送。这些输送方式对充填料块度组成的要求不严格，用抛掷充填机或风力充填机输送和堆放充填材料时，为防止磨损胶带或管道，防止堵管，以及防止粉尘危害，常常对破碎筛分过的材料按规定的块度组成进行调配。

水砂充填材料浆体的制备

使用碎石和炉碴等颗粒大的固体材料时多在注砂室中制浆。常用的注砂室是混合沟式的。这种注砂室上接砂仓，下接充填管道，注砂室设有三段混合沟。放砂量和放水量分别用放砂门和供水管阀调节。三段混合沟的坡度 一段比一段陡，这是为了增加浆体流速，使浆体混合均匀然后流入充填管道。沉铁窝和箅子分别用于避免铁块和不合格大块岩石进入充填管道。使用细砂或尾砂等颗粒小的固体材料时多在注砂池或搅拌筒中制作浆体，或从立式砂仓放砂过程中用高压喷嘴喷水制浆。

胶结充填材料浆体制备

水泥砂浆胶结充填材料多用双层叶片螺旋桨搅拌筒制作砂浆。混凝土胶结充填材料，多用类似建筑业用的滚筒式搅拌机制作浆体。全尾砂胶结充填浆体制备则需要采用强力搅拌机。