非煤矿山井下采空区接顶充填管路安装技术创新研究
时间：2022-09-08 13:05:06 来源：千叶帆 本文已影响人
摘要： 本文主要分析关于矿山井下采空区治理充填工艺中管路安装的技术创新，是采空区内充填接顶率提高的重要手段，通过长时间充填工作的运行及多个采场的接顶率成果分析，对充填材料管道运输所涉及到的主要理论和技术问题进行了综合性研究，经过充填采场试验得出结论，在技术成果方面取得了较好的效果，可供其他相似矿山采矿充填工艺应用参考，施工中既减少充填管路材料安装使用成本，降低施工工艺的安全风险，对采空区最后接顶率环节也满足设计要求，研究成果对采空区结顶方面具有较高方案优化意义。
关键词：技术创新、采空区、管路安装、充填结顶
一、 前言
廣西中金岭南矿业有限责任公司盘龙铅锌矿目前主要采矿方法为浅孔留矿法进行开采，且前期开采后的空区并未及时进行充填处理。经多年开采，井下存在大量采空区，采空区已造成地表的局部塌陷，是矿山开采的重大安全隐患。考虑到矿区地表环境复杂，矿区水文地质条件复杂，为保证井下开采安全，为此设计地表充填系统，对矿山井下现已存在的采空区及今后新产生的采空区进行充填。新设计的地表充填系统既可满足现有3000t/d生产能力时的充填要求，又能为今后扩产到6000t/d生产能力时为井下充填方案所利用。根据现有的采矿方法，以及矿山提供的采空区情况，井下充填主要以胶结充填方式进行采空区填充。充填作业由湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司负责施工。
二、充填管路布置
充填站地面标高为+81.5m，井下采空区最近中段采场标高依次为-20m、-70m、-120m、-170m、-220m、-270m、-320m共7个中段水平，距离最远中段采空区充填高差较大，因此设计从地表充填站附近施工充填钻孔，钻孔布置2个充填孔，双管下料充填，另布置两个备用充填钻孔，防止管道堵塞而影响充填，钻孔间距3m，钻孔深度为151.5m，
充填管路敷设于钻孔中，直通-70m中段充填硐室，经-70m中段充填巷道分区安装充填管路至各中段采场空区，管口布置从采场天井最高进口进入采空区充填。
三、充填管道选用
1、 充填管道流量
根据充填系统充填能力要求和充填料浆工作流速（充填料浆工作流速取v=2.6m/s），充填管道内经应不小于直径100mm，充填系统每小时充填流量取140m3/h。
2、充填管道材料
充填管道所受最大压力，自地表至-320m中段垂直高度约400m，料浆体重取最大1.8t/m3，管道所受最大压强约7.6MPa，考虑使用时间长，选用主管路与采场充填临时管道，选用管材为无缝钢管和陶瓷内衬耐磨充填管，主管路安装的钻孔管道及天井内固定管道采用陶瓷内衬耐磨管，外直径为138mm，内直径为100mm，管道壁厚为19mm，单根管道重量为98kg/根。采场临时充填管路，采场充填结束后即将拆除的管道采用无缝钢管，外直径为120mm，内直径为100mm，管道壁厚为10mm，单根管道重量为57kg/根，充填管道长度统一选用3m/根，通过法兰盘、密封胶垫、螺丝进行连接，充填管弯头统一选用陶瓷内衬耐磨管，角度选用常用规格参数，不建议使用90度直角弯头，因受力冲击磨损较大，容易磨穿爆管引发漏浆环保事故。
四、 采场接顶充填传统管道安装
盘龙铅锌矿目前所有采场所充填的空区采用的采矿方法为浅孔留矿法，浅孔留矿法是指留矿起到临时的工作台作用，不起支撑围岩的作用，它也是将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。本采矿方法将采场两侧或采场间柱中间布置人行通风天井，其目的是为将来回采间柱创造条件，也有的根据具体情况，将天井布置在岩石中，或一个在矿房中央，另一个布置在矿房一侧的围岩中。
人行通风天井联络道在人行天井两侧，每隔4米左右开一条联络道，使天井与矿房贯通。
五、 采场充填接顶管道安装创新工艺
为解决传统采场接顶充填管道安装方法，提高安全生产稳定，针对此项问题现场勘察研究，决定采用潜孔钻机（型号：QZJ100B）从采空区以上水平中段施工充填钻孔进行充填进料，钻孔Φ130mm，对照采空区顶板测量图，确定钻孔施工位置及参数，经过几个采空区充填结顶试验成果，达到所理想效果。（如图所示）
此项技术创新亮点主要是避免施工作业人员在天井和采空区内作业活动时间，降低了作业过程中的主要风险点，在经济上也节省了材料成本与工期，同时也提高了对采空区的接顶率，达到了接顶设计的要求，为后续采矿工作带来安全稳定。
六、 结论
1、 盘龙铅锌矿现采用的采矿方法为浅孔留矿法，经多年开采，井下已存在大量采空区，为保证矿山开采安全，防止地表塌陷，采用充填采矿法及时跟进采空区充填，2014年充填前采空区为153万立方，截止目前充填后井下采空区低于50万立方。
2、 通过长时间使用的管材、弯头、短管活接、易消耗材料，本应用中所选用的充填管道材料参数，基本符合充填要求，可持续性推广使用。
3、 充填管路安装时间一般使用周期每年拆开检查，测量壁厚磨损程度，磨损现象明显需及时更换，对潮湿严重，腐蚀严重地点加强周期检查。
参考文献：
[1]河水清、许文远：高浓度细粒级尾矿充填料浆管道输送研究[J]有色金属工程2015年5月（第五卷、增刊1期）.
[2]甘德清、高锋：高浓度全尾砂料浆管道输送数值模拟研究[J]金属矿山2014年，32（10）：138-141.
[3]芦世俊：全尾砂高浓度充填料浆自流输送系统分析设计；有色金属2010（第62卷第2期）.
[4]黄玉诚：矿山充填理论与技术；冶金工业出版社2014-3-1.
（作者单位：湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司）
作者简介：
杨珏：男，汉族，1988年10月出生于湖南，本科学历，2007年7月参加工作，采矿工程师，主要负责充填项目技术施工相关工作。
吴宪楚：男，汉族，1982年11月出生于湖南，本科学历，2002年5月参加工作，测量工程师，主要负责充填项目生产与组织。
刘太取：男，汉族，1972年12月出生于广东，专科学历，1991年6月参加工作，采矿工程师，主要负责充填项目技术指导工作。
支伟：男，汉族，1987年2月出生于四川，本科学历，2011年6月参加工作，采矿工程师，主要负责充填项目攻关，设计与生产。 相关热词搜索：采空区，充填，管路，井下，技术创新，
