CN102322291B - 一种降低膏体料浆沿程阻力损失的充填方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低膏体料浆沿程阻力损失的充填方法，在膏体充填系统搅拌槽上方设置连接有电动流量泵的容器；采用现有方法配制膏体料浆，并送入容器；将减水剂加入该容器，形成混合膏体充填料浆；将该混合膏体料浆送入搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为28～30℃、湿度为75～85%，制得全尾砂膏体料浆，然后通过膏体充填系统将该全尾砂膏体料浆输送到采场，完成充填。本发明充填方法增加了膏体料浆的流动性，降低了膏体泵压，提高了抗压强度和坍落度，实现了膏体料浆的远距离输送，有利于膏体充填系统向深部开采系统延伸，提高了充填体各龄期特别是早期强度，为我国膏体充填技术向深部开采领域拓展找到了新途径与方法。
Description
技术领域
本发明属于矿山充填技术领域，涉及一种膏体充填的方法，具体涉及一种降低膏体料浆沿程阻力损失的充填方法，能有效降低膏体料浆沿程阻力损失，提高膏体充填体质量。
背景技术
膏体充填技术，是多年来充填界关注的核心充填工艺技术，也是每次国际充填采矿会议讨论最多的充填工艺技术，从世界范围及长远发展来看，是充填采矿技术发展的主力方向。然而，膏体泵送充填系统从地表通过充填小井、充填钻孔、主充填巷道到采场完成充填作业，整套管路系统拐弯多、总输送距离大，造成膏体在管路系统流动时的沿程阻力损失很大，使得膏体充填泵的工作压力增大，进而造成管路爆裂、接头泄漏等，严重影响膏体充填系统的正常运行，制约着膏体充填技术的进步与发展。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种降低膏体料浆沿程阻力损失的充填方法，降低膏体充填泵的工作压力，防止管路爆裂、接头泄漏，保证膏体充填系统正常运行。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种降低膏体料浆沿程阻力损失的充填方法，能够降低膏体充填泵的工作压力，保证膏体充填系统正常运行，该方法具体按以下步骤进行：
步骤1：采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置一个连接有电动流量泵的容器；
步骤2：采用现有方法配制重量浓度为78%～80%的膏体料浆，将配制的膏体料浆送入步骤1的容器中；
步骤3：开启电动流量泵，将减水剂加入步骤2注入膏体料浆的容器内，形成混合膏体充填料浆；所加减水剂的重量为该混合膏体充填膏体料浆总重量的1%～1.5%；
步骤4：将步骤3形成的混合膏体料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为28℃～30℃、湿度为75%～85%，制得全尾砂膏体料浆，然后通过膏体充填系统将该全尾砂膏体料浆输送到采场，完成充填。
本发明充填方法通过在膏体料浆中加入一定量的减水剂，并在一定的温度和湿度下进行搅拌，增加了膏体料浆的流动性，降低了膏体泵压，提高了抗压强度，增大了膏体料浆的坍落度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
膏体泵送充填系统从地表通过充填小井、充填钻孔、主充填巷道到采场完成充填作业，整套管路系统拐弯多、总输送距离大，造成管路系统的沿程阻力损失很大，导致膏体充填泵的工作压力增大，进而造成管路爆裂、接头泄漏等，严重影响着膏体充填系统的正常运行。为了解决上述问题，本发明提供了一种能有效降低膏体料浆沿程阻力损失、提高膏体充填体质量的方法。该方法具体按以下步骤进行：
步骤1：采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置一铁制的容器，该容器的尺寸为3000mm×3000mm×1500mm，将该容器与电动流量泵相连接；
步骤2：采用现有方法配制重量浓度为78～80%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1～1.5：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和100～150kg粉煤灰，添加水泥时控制水泥的流量为35t/h；将配制的膏体料浆送入步骤1的容器中；
步骤3：开启电动流量泵，将减水剂加入步骤2注入膏体料浆的容器内，形成混合膏体充填料浆；所加减水剂的重量为该混合膏体充填膏体料浆总重量的1%～1.5%；
减水剂采用金昌矿业建材化工厂生产的JKJ-NF型高效泵送减水剂。
步骤4：将步骤3形成的混合膏体料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为28℃～30℃、湿度为75%～85%，制得全尾砂膏体料浆，然后将该全尾砂膏体料浆通过膏体充填系统以80～100m3/h的流量输送到采场，完成充填。
膏体充填工艺的主要特点是输送的料浆浓度高，呈膏体状态，膏体料浆有良好的稳定性和可塑性，其塑性粘度与屈服应力较大，不能自流，需采用泵压输送。膏体料浆在流动中不沉淀、不离析、不脱水，并有一定比例的细粒物料，更适合全尾砂充填材料。由于膏体充填料浆不脱水，故沉缩率非常小，有利于采场充填接顶，并可避免水泥流失，减少水泥用量，充填体强度更能得到保障。膏体料浆在管路中的流动呈柱塞状，属于非牛顿流体，其核心呈恒速流动，在沿管道横断面的垂直轴线上没有明显的浓度梯度，料浆输送可靠，对管道的磨损很小。这些特点弥补了自流输送充填中的不足和存在的问题，使得膏体充填技术成为充填采矿技术发展的主力方向。
膏体泵压输送是膏体充填技术的关键，充填材料的可泵性、充填管道的管流阻力、压力损失以及管路敷设、设备性能等直接关系到膏体泵压输送的效果，需要采取各种有效措施和手段，如保证一定的细粒级成分，适当增加粗粒级含量，添加减阻剂，适当加大输送管管径以及降低流速等，并使充填物料充分混合均匀和满管输送。
为确保安全生产，输送到井下并在井下胶结的膏体的抗压强度必须满足一定的要求，结合井下作业实际情况，制备全尾砂膏体浆料时，必须将环境温度和湿度控制在特定的范围内，方可激发胶结材料活性，提高化学活性，形成满足强度要求的充填体。
本发明充填方法采用特制容器盛装一定浓度的膏体浆料，并加入一定比例的JKJ-NF型高效泵送减水剂，然后在与井下实际温度和湿度相近的特定的温度、湿度条件下，搅拌形成能用于井下充填的全尾砂膏体料浆，提高了膏体料浆的流动性，增强了膏体料浆的稳定性、和易性和可泵性，能够降低膏体泵压、提高抗压强度、增大坍落度；有效降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，实现膏体料浆的远距离输送。该充填方法工艺简单，操作方便，有利于膏体充填系统向深部开采系统延伸，且能够提高充填体的各龄期强度，特别是早期强度，有利于改善矿山在高强度采矿条件下的安全生产环境，加快矿山的采充循环速度，为我国膏体充填技术向深部开采领域拓展找到了新途径与方法，也是我国充填采矿技术发展的必由之路。
实施例1
采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置一尺寸为3000mm×3000mm×1500mm的铁制容器，将该容器与电动流量泵相连接；采用现有方法配制重量浓度为80%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和100kg粉煤灰，添加水泥时控制水泥的流量为35t/h；将配制的膏体料浆送入铁制容器中；开启电动流量泵，将JKJ-NF型高效泵送减水剂加入该容器中，形成混合膏体充填料浆；所加减水剂的重量为该混合膏体充填膏体料浆总重量的1.5%；将形成的混合膏体料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为28℃、湿度为75%，制得全尾砂膏体料浆，然后通过膏体充填系统将该全尾砂膏体料浆以80m3/h的流量输送到采场，完成充填。
采用本发明方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标和采用现有方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比，如表1所示。
表1 本发明方法中全尾砂膏体料浆与现有方法中全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比
表1显示，采用本发明充填方法，输送膏体料浆的泵压小于现有充填方法中的泵压，避免发生管路爆裂和接头泄漏等现象。同时输送的全尾砂膏体料浆的抗压强度和坍落度均高于现有方法输送的膏体料浆，有效降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，实现膏体料浆的远距离输送。
实施例2
采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置尺寸为3000mm×3000mm×1500mm的铁制容器，将该容器与电动流量泵相连接；采用现有方法配制重量浓度为78%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1.5：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和150kg粉煤灰，添加水泥时控制水泥的流量为35t/h；将配制的膏体料浆送入该容器中；开启电动流量泵，将JKJ-NF型高效泵送减水剂加入该容器内，形成混合膏体充填料浆；所加减水剂的重量为该混合膏体充填膏体料浆总重量的1%；将形成的混合膏体料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为30℃、湿度为85%，制得全尾砂膏体料浆，然后将该全尾砂膏体料浆通过膏体充填系统以100m3/h的流量输送到采场，完成充填。
采用本发明方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标和采用现有方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比，如表2所示。
表2 本发明方法中全尾砂膏体料浆与现有方法中全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比
表2显示，采用本发明充填方法，输送膏体料浆的泵压小于现有充填方法中的泵压，避免发生管路爆裂和接头泄漏等现象。同时输送的全尾砂膏体料浆的抗压强度和坍落度均高于现有方法输送的膏体料浆，有效降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，实现膏体料浆的远距离输送。
实施例3
采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置尺寸为3000mm×3000mm×1500mm的铁制容器，将该容器与电动流量泵相连接；采用现有方法配制重量浓度为79%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1.25：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和125kg粉煤灰，添加水泥时控制水泥的流量为35t/h；将配制的膏体料浆送入该容器中；开启电动流量泵，将JKJ-NF型高效泵送减水剂加入该容器内，形成混合膏体充填料浆；所加减水剂的重量为该混合膏体充填膏体料浆总重量的1.25%；将该混合膏体料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为29℃、湿度为80%，制得全尾砂膏体料浆，然后将该全尾砂膏体料浆通过膏体充填系统以90m3/h的流量输送到采场，完成充填。
采用本发明方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标和采用现有方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比，如表3所示。
表3 本发明方法中全尾砂膏体料浆与现有方法中全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比
表3显示，采用本发明充填方法，输送膏体料浆的泵压小于现有充填方法中的泵压，避免发生管路爆裂和接头泄漏等现象。同时输送的全尾砂膏体料浆的抗压强度和坍落度均高于现有方法输送的膏体料浆，有效降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，实现膏体料浆的远距离输送。
实施例4
采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置尺寸为3000mm×3000mm×1500mm的铁制容器，该容器与电动流量泵相通；采用现有方法配制重量浓度为78%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1.4：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和130kg粉煤灰，添加水泥时控制水泥的流量为35t/h开启电动流量泵，将JKJ-NF型高效泵送减水剂添加至膏体料浆，控制加入KJ-NF型高效泵送减水剂重量为容器内膏体料浆重量的1.2%，形成混合料浆；将该混合料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内温度为29℃、湿度为83%，制得全尾砂膏体料浆，通过膏体充填系统将该全尾砂膏体料浆以95m3/h的流量，输送到采场，完成充填。
采用本发明方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标和采用现有方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比，如表4所示。
表4 本发明方法中全尾砂膏体料浆与现有方法中全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比
从表4可看出，采用本发明充填方法，输送膏体料浆的泵压小于现有充填方法中的泵压，避免发生管路爆裂和接头泄漏等现象。同时输送的全尾砂膏体料浆的抗压强度和坍落度均高于现有方法输送的膏体料浆，有效降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，实现膏体料浆的远距离输送。本发明充填方法，降低了膏体泵压、提高了膏体充填体抗压强度、增大了坍落度，提高了膏体料浆的流动性，增强了膏体料浆的稳定性、和易性和可泵性。
实施例5
采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置尺寸为3000mm×3000mm×1500mm的铁制容器，该容器与电动流量泵相通；采用现有方法配制重量浓度为80%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1.1：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和140kg粉煤灰，添加水泥时控制水泥的流量为35t/h；开启电动流量泵，将JKJ-NF型高效泵送减水剂加入该容器中，所加JKJ-NF型高效泵送减水剂的重量为容器内膏体料浆重量的1.1%，形成混合料浆；将该混合料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为30℃、湿度为85%，制得全尾砂膏体料浆，通过膏体充填系统将该全尾砂膏体料浆以85m3/h的流量输送到采场控制，完成充填。
采用本发明方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标和采用现有方法进行充填时全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比，如表5所示。
表5 本发明方法中全尾砂膏体料浆与现有方法中全尾砂膏体料浆充填性能技术指标对比
从表4可看出，采用本发明充填方法，输送膏体料浆的泵压小于现有充填方法中的泵压，避免发生管路爆裂和接头泄漏等现象。同时输送的全尾砂膏体料浆的抗压强度和坍落度均高于现有方法输送的膏体料浆，有效降低了膏体料浆管路的沿程阻力损失，实现膏体料浆的远距离输送。本发明充填方法，降低了膏体泵压、提高了膏体充填体抗压强度、增大了坍落度，提高了膏体料浆的流动性，增强了膏体料浆的稳定性、和易性和可泵性。
Claims (4)
1.一种降低膏体料浆沿程阻力损失的充填方法，能够降低膏体充填泵的工作压力，保证膏体充填系统正常运行，其特征在于，该方法具体按以下步骤进行：
步骤1：采用现有膏体充填系统，在该膏体充填系统搅拌槽上方设置一个连接有电动流量泵的容器；
步骤2：采用现有方法配制重量浓度为78%～80%的膏体料浆，该膏体料浆中棒磨砂与尾砂的重量比为1～1.5：1，每立方米该膏体料浆中含有300kg水泥和100k～150kg粉煤灰，将配制的膏体料浆送入步骤1的容器中；
步骤3：开启电动流量泵，将减水剂加入步骤2注入膏体料浆的容器内，形成混合膏体充填料浆；所加减水剂的重量为该混合膏体充填膏体料浆总重量的1%～1.5%；
步骤4：将步骤3形成的混合膏体料浆送入充填系统的搅拌槽，搅拌均匀，控制搅拌槽内的温度为28℃～30℃、湿度为75%～85%，制得全尾砂膏体料浆，然后通过膏体充填系统将该全尾砂膏体料浆以80m3/h～100m3/h的流量输送到采场，完成充填。
2.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述步骤1中容器的尺寸为3000mm×3000mm×1500mm。
3.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述配制膏体料浆时加入水泥的流量为35t/h。
4.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述步骤3中的减水剂采用金昌矿业建材化工厂生产的JKJ-NF型高效泵送减水剂。
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