CN106050300B - 一种用于上向进路超高欠采的充填接顶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于上向进路超高欠采的充填接顶方法,在上向水平分层进路充填采矿方法中,包括如下以下步骤:(1)布置采场(2)架设充填管、回气管和标线管,封闭可拆卸组合板墙;(3)安装快速开关闸刀式自锁充填放水三通,进行充填作业;(4)脱水、折回气管,强制接顶。本发明完全解决了超高欠采充填进路的接顶问题,通过对充填管、回气管和标线管进行合理架设,且选择合适的充填料,及其充填料的制备,该充填料浆透水性好、自然沉缩率较低,流动性较好,具有很好的应用前景和社会价值。

Description

一种用于上向进路超高欠采的充填接顶方法
技术领域
本发明涉及一种顶板高低不平的上向水平分层进路充填采矿法的充填接顶工艺,属于地下矿山开采技术领域。
背景技术
随着采矿技术的发展,浅部资源逐渐枯竭,采矿转入深部开采,并且充填法开采所占比重日益增加。充填法不但能够最大程度地减少矿石的损失贫化,减少矿山地压,保证矿山生产安全,还能及时处理生产废石及尾砂,有效减少对生态的影响和保护地表不受破坏。但充填采矿法存在劳动强度大及充填接顶率低的问题,特别是井下节理发育,岩石破碎,部分工人技术水平有限等因素造成采场进路超挖欠采严重、顶板凹凸不平问题已经比较普遍。
现有的充填采矿法中的充填接顶工艺普遍存在充填接顶率和充填强度均偏低的突出问题,具体体现在:进路设计不规则,充填过程中影响充填接顶率。因施工和岩石条件造成充填空区的高低不平的几何形状,在回采设计时往往没有严格要求,再加上充填方法和工艺不合适,如单点下料,逐渐堆积,在下料点形成较大的自然坡度,甚至在堆顶堵塞下料口,充填浓度低,充填管架设位置不合适,充填检查水和洗管水不能及时排出,造成部分空区无法充满,产生空顶。通常情况下充填过程中充填不接顶造成很大的危害:1、易造成巷道大范围冒落,形成冒落区;2、造成局部围岩松动,发生片帮冒落;3、易形成应力传导,矿山地压增大,对巷道薄弱环节产生变形破坏;4、增加支护和顶板维护工作量和维护费用;5、凿岩机工在作业时易受到浮石的物体打击,影响作业安全;6、破坏正常生产系统,需重新变更设计,设计一系列的变更进路。
比如,山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿现有充填站三座,选厂浮选尾矿由高浓度渣浆泵至充填站砂池,充填站砂池由高浓度渣浆泵泵送至充填站砂仓顶部旋流器组,胶凝材料由散装运输车运至制备站,依靠高压风将充填料输送至水泥仓内。充填料制备站有五套独立的制备系统,四个立式砂仓(容积分别为1500m³、960m³、455m³和455m³),三个水泥仓(分别150t、75t和75t),并具备自动化控制系统。砂仓设有底部放砂系统,正常情况下,各系统互相备用,也可同时使用,每个系统的制备能力在45m³/h~60m³/h。制备好的充填料浆先经充填措施斜井、充填平巷和各回采进路充填作业面。充填中各个采场效果不同,接顶率都不高,进路局部不接顶影响了相邻进路的施工。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种用于上向进路超高欠采的充填接顶方法,以解决现有充填技术中存在的矿山充填过程中采场进路无法接顶和充填接顶率低、充填效果不理想的技术问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种用于上向进路超高欠采的充填接顶方法,其特征在于包括以下步骤:
一、准备工作
在进路采空区外口安装具有滤水功能的可拆卸组合板墙,在可拆卸组合板墙外侧设置具有滤水功能的二道板墙;并在充填主管路与二道板墙的交界处安装放水三通;放水三通包括内端互通且外端各自带有法兰盘的主管、进料管和出料管,其中进料管和出料管同轴设置,主管外端口向下;在主管的法兰盘上通过铰接方式安装有用于封堵主管法兰盘的封堵盘;并在布置采场时测量人员针对顶板壁面呈波浪形的采空区进行探测,得到n个弓形采空区的每一个采空区的内部边界位置及每一个采空区的体积大小;
然后分别架设n个充填管和n个回气管,其中,充填管内端架设位置为所在弓形采空区内距顶板10~20cm处,所述n个充填管分别经所述可拆卸组合板墙向外穿出用于依次连接所述出料管;回气管内端架设位置为所在弓形采空区内紧贴顶板,所述n个回气管的外端分别经所述可拆卸组合板墙向外穿出;
二、充填工作
首先采用灰砂比1:20的胶结充填料浆充填,到接顶线后,采用灰砂比1:10的胶结充填料浆按照以下步骤进行接顶充填:
将充填主管路连接到所述进料管,打开封堵盘,并将第一充填管外端连接到出料管的法
兰盘,在地表充填控制室控制下,经充填主管路送水检查管路,水从主管流出时立即停止送水然后放砂,井下充填工待主管见砂后,关闭封堵盘,然后进行第一路充填接顶作业,待第一回气管回浆时,井下充填工从外端对折扎紧第一回气管,并通知控制室停砂然后送水,井下充填工待第一充填管清管后,打开封堵盘直至水排净;然后断开第一充填管,将第二充填管外端连接到出料管的法兰盘,进行第二路充填接顶作业;第二路充填接顶作业完成之后断开第二充填管,将下一条充填管外端连接到出料管的法兰盘,进行下一路充填接顶作业;依次进行直至第n路充填接顶。
准备工作还包括架设标线管,标线管为水平走向,架设至距顶板20~40cm处;标线管贯穿n处弓形采空区并且通过标线管的内端口和管壁孔分别与n处弓形采空区相通,标线管外端位于可拆卸组合板墙与二道板墙之间;每一路充填接顶作业时,当有充填浆料从标线管外端流出时,从外端将标线管扎死防止浆料流出,并改用水推动充填主管路中的浆料前进,直至该路充填接顶。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:本发明根据进路顶板情况,在采场进路合适位置架设多段充填管,在采场进路超高处最高点架设多段回气管,根据充填料浆输送管线长度和进路规格架设标线管,合理布置架设充填管、回气管和标线管;且选择了合适浓度的充填料及其充填料料浆进行充填;同时在充填过程中封闭可拆卸组合板墙、土工布滤水、快速开关闸刀式自锁充填放水三通(简称三通)排水;最后利用对折回气管和标线管,从而达到密实接顶。本发明克服了现有技术矿山填充过程中因顶板高低不平影响充填接顶率的不利因素,充填接顶率高、充填强度好,具有很好的应用前景和社会价值。
附图说明
图1为本发明的采场布置示意图,主要涉及充填管、回气管和标线管的布置。
图2为本发明放水三通的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
一种用于上向进路超高欠采充填接顶的方法及充填工艺,包括以下步骤:
一、准备工作
(一)、在进路采空区外口安装可拆卸组合板墙5,可拆卸组合板墙5采用土工布进行滤水,在可拆卸组合板墙5外侧设置二道板墙8并用土工布进行二次滤水,可拆卸组合板墙5与二道板墙8间距5m~10m。如图1所示。
(二)、在充填主管路7与二道板墙8的交界处安装放水三通6于二道板墙横撑上;如图2所示,放水三通6包括内端互通且外端各自带有法兰盘的主管6-6、进料管6-1和出料管6-5,其中进料管6-1和出料管6-5同轴设置,主管6-6外端口向下。
在主管6-6的法兰盘一侧安装有铰支座6-7,并在该铰支座6-7上通过铰轴安装有用于封堵主管6-6的法兰盘的封堵盘6-2,该封堵盘6-2的内侧面带有胶垫。所述封堵盘6-2连接有手柄6-3用于驱动封堵盘6-2绕所述铰轴旋转实现对主管6-6的法兰盘的封堵和开启。
在主管6-6的法兰盘上与铰支座6-7相对的一侧安装有用于与所述手柄6-3相配合的卡接槽6-4,封堵盘6-2封堵主管6-6的法兰盘时通过该卡接槽6-4对手柄6-3实施固定。
(三)、针对顶板壁面呈波浪形的采空区,布置采场时,测量人员对采空区进行探测,得到采空区内部边界及体积大小。以依次相邻的三处弓形采空区为例,采矿人员根据采空区剖面图和顶板轮廓图设计“三充三回”,即三组充填回气管路。
如图1所示,架设第一充填管1-1、第二充填管2-1、第三充填管3-1、第一回气管1-2、第二回气管2-2和第三回气管3-2。其中,第一充填管1-1内端架设位置为第一处弓形采空区内距顶板10~20cm处,第二充填管2-1内端架设位置为第二处弓形采空区内距顶板10~20cm处,第三充填管3-1内端架设位置为第三处弓形采空区内距顶板10~20cm处。第一充填管1-1、第二充填管2-1和第三充填管3-1分别经所述可拆卸组合板墙5向外穿出。
第一回气管1-2内端架设位置为第一处弓形采空区内紧贴顶板,第二回气管2-2内端架设位置为第二处弓形采空区内紧贴顶板,第三回气管3-2内端架设位置为第三处弓形采空区内紧贴顶板。第一回气管1-2、第二回气管2-2和第三回气管3-2的外端分别经所述可拆卸组合板墙5向外穿出。
并架设标线管4,标线管4为水平走向,架设至距顶板20~40cm处。标线管4贯穿三处弓形采空区并且通过标线管4的内端口和管壁孔分别与三处弓形采空区相通,标线管4外端位于可拆卸组合板墙5与二道板墙8之间。
二、充填工作
充填操作之前,首先将充填主管路7连接到进料管6-1,然后依次实施以下充填步骤:
首先采用灰砂比1:20的胶结充填料浆充填,到接顶线后(接顶线位置距顶板40~50cm),采用灰砂比1:10的胶结充填料浆进行以下接顶充填。
(一)、打开封堵盘6-2并将第一充填管1-1外端连接到出料管6-5的法兰盘,接通放水
三通6与第一充填管1-1,在地表充填控制室控制下,经充填主管路7送水检查管路,水从主管6-6流出说明管路没有问题,此时停水并放砂,井下充填工待主管6-6见砂后,通过操纵手柄6-3关闭封堵盘6-2,对主管6-6的法兰盘进行封闭,然后进行第一路充填接顶作业,待第一回气管1-2回浆时,井下充填工对折扎紧第一回气管1-2,并通知控制室停砂送水,井下充填工待第一充填管1-1清管后,打开封堵盘6-2直至水排净。
(二)、断开第一充填管1-1,将第二充填管2-1外端连接到出料管6-5的法兰盘,进行第二路充填接顶作业:控制放砂,井下充填工待主管6-6见砂后,通过操纵手柄6-3关闭封堵盘6-2,对主管6-6的法兰盘进行封闭,然后进行第二路充填接顶作业,待第二回气管2-2回浆时,井下充填工对折扎紧第二回气管2-2,并通知控制室停砂送水,井下充填工待第二充填管2-1清管后,打开封堵盘6-2直至水排净。
(三)、断开第二充填管2-1,将第三充填管3-1外端连接到出料管6-5的法兰盘,进行第三路充填接顶作业:控制放砂,井下充填工待主管6-6见砂后,通过操纵手柄6-3关闭封堵盘6-2,对主管6-6的法兰盘进行封闭,然后进行第三路充填接顶作业,待第三回气管3-2回浆时,井下充填工对折扎紧第三回气管3-2,并通知控制室停砂送水,井下充填工待第三充填管3-1清管后,打开封堵盘6-2直至水排净。
为了充分利用充填主管路7中的充填浆料,在每一路充填接顶作业时,当有充填浆料从标线管4外端流出时,证明该路充填后续用浆料量为充填主管路7中的浆料量,此时从外端将标线管4扎死防止浆料流出,并改用水推动充填主管路7中的浆料前进,该路充填接顶时刚好用完充填主管路7中的浆料。标线管4的高度是依据充填主管路7的长度、直径以及采空区剖面图和顶板轮廓图设计得到的。

Claims (2)

1.一种用于上向进路超高欠采的充填接顶方法,其特征在于包括以下步骤:
一、准备工作
在进路采空区外口安装具有滤水功能的可拆卸组合板墙(5),在可拆卸组合板墙(5)外侧设置具有滤水功能的二道板墙(8);并在充填主管路(7)与二道板墙(8)的交界处安装放水三通(6);放水三通(6)包括内端互通且外端各自带有法兰盘的主管(6-6)、进料管(6-1)和出料管(6-5),其中进料管(6-1)和出料管(6-5)同轴设置,主管(6-6)外端口向下;在主管(6-6)的法兰盘上通过铰接方式安装有用于封堵主管(6-6)法兰盘的封堵盘(6-2);并在布置采场时测量人员针对顶板壁面呈波浪形的采空区进行探测,得到n个弓形采空区的每一个采空区的内部边界位置及每一个采空区的体积大小;
然后分别架设n个充填管和n个回气管,其中,充填管内端架设位置为所在弓形采空区内距顶板10~20cm处,所述n个充填管分别经所述可拆卸组合板墙(5)向外穿出用于依次连接所述出料管(6-5);回气管内端架设位置为所在弓形采空区内紧贴顶板,所述n个回气管的外端分别经所述可拆卸组合板墙(5)向外穿出;
二、充填工作
首先采用灰砂比1:20的胶结充填料浆充填,到接顶线后,采用灰砂比1:10的胶结充填料浆按照以下步骤进行接顶充填:
将充填主管路(7)连接到所述进料管(6-1),打开封堵盘(6-2),并将第一充填管(1-1)
外端连接到出料管(6-5)的法兰盘,在地表充填控制室控制下,经充填主管路(7)送水检查管路,水从主管(6-6)流出时立即停止送水然后放砂,井下充填工待主管(6-6)见砂后,关闭封堵盘(6-2),然后进行第一路充填接顶作业,待第一回气管(1-2)回浆时,井下充填工从外端对折扎紧第一回气管(1-2),并通知控制室停砂然后送水,井下充填工待第一充填管(1-1)清管后,打开封堵盘(6-2)直至水排净;然后断开第一充填管(1-1),将第二充填管(2-1)外端连接到出料管(6-5)的法兰盘,进行第二路充填接顶作业;第二路充填接顶作业完成之后断开第二充填管(2-1),将下一条充填管外端连接到出料管(6-5)的法兰盘,进行下一路充填接顶作业;依次进行直至第n路充填接顶。
2.根据权利要求1所述的用于上向进路超高欠采的充填接顶方法,其特征在于:准备工作还包括架设标线管(4),标线管(4)为水平走向,架设至距顶板20~40cm处;标线管(4)贯穿n处弓形采空区并且通过标线管(4)的内端口和管壁孔分别与n处弓形采空区相通,标线管(4)外端位于可拆卸组合板墙(5)与二道板墙(8)之间;每一路充填接顶作业时,当有充填浆料从标线管(4)外端流出时,从外端将标线管(4)扎死防止浆料流出,并改用水推动充填主管路(7)中的浆料前进,直至该路充填接顶。
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