充填接顶及泥水综合治理项目实施方案

0充填接顶及泥水综合治理项目实施方案充填接顶及泥水综合治理管理创新项目组二00八年五月充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页1目录目录……………………………………………………………………………10前言………………………………………………………………………………31背景………………………………………………………………………………32项目实施计划……………………………………………………………………42.1设备选型和购置………………………………………………………42.1.1溢流物的质量浓度…………………………………………………………52.1.2充填砂的粒径………………………………………………………………52.1.3泵的流量………………………………………………………………52.1.4泵的扬程………………………………………………………………52.1.4面临的问题………………………………………………………………63试验前的准备工作………………………………………………………………63.1试验地点的选择………………………………………………………………63.2研究排水管线与溢流物输送管线的优化设置………………………………83.3研究如何实现管路与飞力泵接头的快速连接………………………………83.4探索泵的移动问题……………………………………………………………83.5制定试验过程中的安全措施…………………………………………………94现场试验与改进…………………………………………………………………94.1充填挡水墙的设置……………………………………………………………94.2飞力泵的安装…………………………………………………………………104.3管路设置与维护………………………………………………………………104.4泵送和排水…………………………………………………………………11充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页24.5相邻进路的引流和泵送………………………………………………………114.6进路的接顶……………………………………………………………………114.7研究解决泵送过程中的各种问题……………………………………………125总结试验成果……………………………………………………………………126成果鉴定…………………………………………………………………………127项目实施计划进度………………………………………………………………128预期达到的效果……………………………………………………………128.1解决充填不接顶的问题………………………………………………………138.2建立完善的充填流程控制，解决泥水治理难题……………………………138.3为设备提供良好的运行环境，减少采区污染………………………………138.4提高排水系统和出矿系统的保障能力………………………………………148.5节约充填费用，降低出矿成本…………………………………………………14充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页3充填接顶及泥水综合治理项目实施方案0前言银山矿床独特的赋存和开发技术条件之复杂，举世瞩目。由于八矿区率先成功地应用地质和岩石力学研究成果，采用机械化下向水平进路胶结充填采矿工艺，使矿山开采、支护等技术水平一举跨人世界先进行列，并在某些技术领域达到了世界领先水平。特别强调的是，胶结充填采矿技术与无轨设备相结合，不仅使充填采矿法面貌一新，还使其进入了高强度、高效率、高回收率（即“三高”）的现代化采矿行业之列。1背景充填采矿的技术问题，在长期的大规模工业生产实践和国内外的科技合作中，从未间断过开展充填采矿领域的试验研究，我们也在做大量的试验。根据八矿区多年的实践，八矿人总结出采空进路充填的次数最佳值为3次，亦即：第一次为首次打底充填，灰砂比1：4，充高2m；第二次为补口充填，充高1.5～2m；第三次充填接顶。各次充填砂浆的灰砂比皆为1：4，砂浆浓度为77～79%，但在充填接顶时存在着不少弊病：1.1.如果要做到采空进路充分接顶，往往会在充填接顶时溢流出大量泥水砂浆，不仅严重污染了采场，给现场泥水的治理和溢流砂浆分出带来了巨大困难，而且增加了矿石的贫化率，降低了出矿品位。充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页41.2.如果要保证不溢流出大量的泥水砂浆，控制接顶充填量，则很难保证接顶，回采该进路的相邻进路时，充填剩余空区的存在无疑将增加刹顶工作量，浪费了木料，增加了成本，同时还造成顶板安全状况差，为安全高效采矿作业埋下安全隐患，降低了生产效率，严重影响了正常生产循环。1.3.接顶量的多少，全凭充填操作人员的个人经验判断，没有科学依据。首先，如果接顶量太大，就会有大量砂浆流出很难把握。如果溢流量太少，就难以接顶，将危及工区安全生产；溢流量大，采场可堆放毛石的空间有限，灰砂泥浆分出堆放难度确实很大，往往造成泥浆与矿石混合，很难分出，造成矿石的损失贫化；车辆在泥水中行驶，容易造成机械早期损坏，并增加设备维护费用。其次，在打底或二次充填过程中，从岩缝、分层道的支护体中或板墙渗漏砂浆的现象时有发生，造成对现场的污染和溢流物混入矿石对品位的影响很大。随着盘区产量的提升，充填量大幅度增高，盘区采充周期缩短，采充强度增大，泥水治理的负担也越来越重，因此，研究试验采用新工艺和新的操作方法（在充填接顶时直接泵送溢流物到待充进路），迫在眉睫，显得十分重要。2项目实施计划：2.1、进行设备选型和购置：根据八矿区现场生产实际，要充分考虑充填接顶时充填料浆的浓度、充填骨料粒径和流量，利用飞力泵充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页5厂家设定的工作参数，结合八矿区充填工艺标准进行参数值设定进行选型。飞力泵的选型主要靠考虑以下因素：2.1.1溢流物的质量浓度正常充填过程中的质量浓度为78%（灰砂比为1：4），但在充填接顶过程中充填接顶时间控制在40分钟到1小时（约100m3）之内，到停车时还要下20m3的水清洗充填管路，溢流物的浓度是从小到大，但溢流物的质量浓度最大不超过60%，因此在选型过程中溢流物质量浓度设定为20％－70％。2.1.2充填砂的粒径充填采用-3mm的棒磨砂，按照粒级配比，平均粒径为0.62mm，1mm以下的占88.54%；河砂平均粒径为0.72%，1mm以下的占83.8%；风沙平均粒径为0.213mm，1mm以下的占100%；根据以上三种情况，所排溢流物的粒径设为1mm左右。2.1.3泵的流量在充填接顶时，料浆平均流量约为100m3/小时。根据平时接顶的观察，每次充填接顶溢流量（包含水）在40~70m3左右，时间一长如果泵送不完就要凝固，因此选择流量约90m3/h。2.1.4泵的扬程溢流物的粒径与泵的扬程成反比。经过现场调研，水平管线长度在120m左右、扬程设为12－25米时，泵的流速大于沉降速度，否则易出现堵管，影响泵送效果。充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页62.1.5面临的问题购买一台HS5100MT431型、功率为18.5Kw自带搅拌功能重载潜水耐磨泥浆泵需要15万元（选型时咨询的价格）。一方面是价格贵，另一方面是采购的周期长，需要经过相关部室的审批后方可采购，项目的实施主要等泵采购后方可进行现场实验。考虑以上主要因素后，经过飞力泵厂家设定的选型软件，设备型号选为HS5100MT431系列高效率、高可靠性、低运行成本的飞力自带搅拌功能重载潜水耐磨泥浆泵。该泵的主要工作参数：功率18.5Kw、重量为322kg、最大外径为595mm、净高度为1273mm、自带搅拌器、搅拌半径为1.0m，将溢流泵送至已打底充填进路或废弃的巷道。经过选型后，泵的采购工作就需要机动能源科的采购申请和全面协调，确保该项目的顺利实施。3、试验前的准备工作为使该项目顺利开展，项目组成员在泵没有采购到位前主要进行试验地点的选择，研究排污和泵送管线的优化设置、快速接头的申领或加工、泵的安全移动问题等，为今后现场试验做好充分的准备。3.1试验地点的选择。3.1.1试验接顶进路的选择。根据盘区生产组织情况，选择比较合适的充填接顶进路，在充填接顶进路口位置砌筑一个泥浆收集池。3.1.2试验排溢流物的进路选择。一、二、三期进路和废弃巷道回填溢流物的选择对比如下：一期、二期进路两帮或一帮是矿石，打完底剩余空间放置时间长，矿石易风化，容易出现片帮并影响相邻进充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页7路的回采；三期进路打完底后，由于两帮是充填体，两帮相对稳定，又不影响相邻近路的回采，可以放置时间稍长，还可在砌板墙时适当往里缩进1－2m，缩进的地方设置一个清水池，每次排进的泥水待沉淀后放出清水，用液下泵将清水排到相邻盘区的下水钻孔；废弃巷道是最佳选择，但离采场较远，排污困难，易堵管。通过以上对比，选择三期进路效果最好，但要注意以下几个方面问题：一是靠近围岩边界的三期进路，尽力要确保掌子头接顶，防止水渗入，出现掌子面片帮冒顶，还影响下一分层边界进路回采安全；二是相邻作业面或盘区选择的三期进路掌子面要接顶，以免影响相邻进路或盘区的安全回采和充填；三是选择的三期进路不是下一分层的顺向顶板；四是选择顶板相对较好的进路，防止顶板脱层；五是选择的进路要避免输送距离过长易堵管；六是要做好回采计划的安排，确保随时能够有进路泵送充填接顶溢流物。在试验盘区内的适当位置，选择一条回采后的三期进路，在充填砌墙时要留出做水舱的位置，然后将底打好等待做试验。飞力泵输出泥浆的管道和主系统相连的排水管二期进路三期进路一期进路清水池川脉分层道（图——1）充填打底后的三期进路充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页83.2研究排水管线与溢流物输送管线的优化设置，提高排污、排水效率。在现场，研究如何利用现有的排污管线（Φ90mm）设置集中水仓排清水，溢流物的输送用Φ108mm的充填管，减少排污和溢流物输送管线的设置，将清水排到下水钻孔，大大减少泥砂对排污主系统的影响，提高全矿排污系统的保障能力。3.3研究如何实现管路与飞力泵接头的快速连接，提高工作效率。在排泥过程中，要研究如何实现溢流物输送管、风管、水管的快速连接问题，达到方便快捷，减少泵移动的时间，实现多条进路连续接顶时溢流物的泵送以及泵送后的管路清洗，为下次再使用创造条件。同时要加工一些连接头，申请领一些快速接头，需要机动能源科提供帮助。3.4探索泵的移动问题。HS5100MT431－18.5KW的飞力泵自重322Kg，靠人员移动十分困难，同时存在不安全因素，要借助现有的铲运机和服务车配合安装。如何很方便的从一个泵坑转移到下一个泵坑，移动问题将是今后的一个难题。借助铲运机铲，既不方便，又不好掌握，还容易损坏泵；借助服务车的大臂的延伸和上下升降移动泵最为方便，服务车能否正常运行是对今后泵移动能否正常进行的关键因素，在项目开展的过程中进行探索，如何最方便、快捷地安全移动，实现多条进路的连续接顶，满足生产要求。3.5制定试验过程中的安全措施。充填接顶及泥水综合治理管理项目实施方案共14页第页9分析在试验过程中存在的危险因素，制定试验过程的安全防护措施，需安全环保科审核后方可实施。4、现场试验与改进泵采购到位后，在1000中段1098分段Ⅰ、Ⅱ和FC以东盘区进行现场试验，针对实验中的问题不断改进。需要用三个月的时间进行现场实验和改进，主要进行以下工作：4.1充填挡水墙的设置。为了防止充填溢流物的四处流淌，提高飞力泵泵送和搅拌功效，在充填接顶进路口或相邻进路口适当位置，用空心砖砌筑一个跑浆收集池（与现砌的挡水墙功能一样）。考虑飞力泵排污的能力较大，跑浆收集池要有一定容量保证泵的连续工作和防止溢流物从池内溢流出来。接顶刚开始溢流较小，没有一个储存空间泵就不能连续工作，处于时开时停的状态，既容易造成砂浆在池内沉淀，又容易造成堵管，长期频繁开停，还影响泵的使用寿命。在现有砌挡水墙的基础上，缩小挡墙的体积，发挥搅拌器的有效搅动范围，减少溢流物沉淀。先砌一个长度4米、宽度为4米、高度约1.5米的两面挡水墙，能存16