充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術(shù)的研究與應(yīng)用

曾廣東 林淑文 陳濤

（滕州市級(jí)翔（集團(tuán)）級(jí)索煤礦，山東 滕州 277500）

滕州市級(jí)翔（集團(tuán)）級(jí)索煤礦（以下簡(jiǎn)稱級(jí)索煤礦）隸屬山東滕州辰龍能源集團(tuán)有限公司，礦井核定生產(chǎn)能力35 萬(wàn)t/a，主采16 煤層，平均厚度1.3m。目前生產(chǎn)采區(qū)位于井田西南部，距離主副井筒約4000m。

井田內(nèi)村莊壓煤占礦井可采儲(chǔ)量的80%以上，隨著礦井可采煤炭資源的日漸減少和充填技術(shù)的日益成熟，從2011 年開(kāi)始，級(jí)索煤礦與山東科技大學(xué)、省技術(shù)服務(wù)公司等機(jī)構(gòu)研究應(yīng)用了充填法回采建筑物下壓煤，取得了良好的效果。

1 充填系統(tǒng)概述

1.1 膏體充填系統(tǒng)

級(jí)索煤礦采用膏體充填技術(shù)，膏體充填材料為建筑垃圾（煤矸石）、粉煤灰等混合物。地面充填站由充填材料儲(chǔ)存場(chǎng)（儲(chǔ)存罐）、充填輸送泵系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)以及攪拌系統(tǒng)等組成。輸送泵型號(hào)為HGBS160-15-710 型，額定流量為160m3/h，正常充填時(shí)工作能力為120m3/h。由于受輸送泵額定能力的限制，最大輸送距離不超過(guò)2500m，一級(jí)充填泵送系統(tǒng)不能覆蓋整個(gè)井下，無(wú)法達(dá)到超遠(yuǎn)距離泵送目的，急需進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)。

1.2 分次洗管方式

分次洗管方式主要采用清潔自來(lái)水。洗管時(shí)，地面充填泵首先啟動(dòng)運(yùn)行，先把一級(jí)泵送管路內(nèi)的殘余骨料沖冼至一級(jí)管路末端儲(chǔ)料池，殘余骨料再由人工清理運(yùn)輸至地面，然后再啟動(dòng)運(yùn)行二級(jí)充填泵對(duì)二級(jí)泵送管路進(jìn)行沖冼，殘余骨料沖洗至充填區(qū)域，完成兩級(jí)管路的沖洗。

分次洗管方式具有以下缺點(diǎn)：一是設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，加大設(shè)備磨損；二是造成水源和電的浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本；三是加大工人勞動(dòng)強(qiáng)度；四是有時(shí)洗管會(huì)引起管路堵塞。

為達(dá)到充填膏體遠(yuǎn)距離泵送，減少清潔水源浪費(fèi)和中水有效利用，同時(shí)解決因沖洗管路不徹底而造成堵管事故，通過(guò)反復(fù)研究、實(shí)踐，完善了充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術(shù)（以下稱一體化技術(shù)），提高了充填系統(tǒng)運(yùn)行效率和安全程度。

2 一體化技術(shù)方案

2.1 一體化技術(shù)裝置

充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術(shù)主要是通過(guò)充填膏體接力泵送和充洗一體化裝置實(shí)現(xiàn)的。該裝置是由地面充填泵、中水儲(chǔ)水池、一級(jí)泵送管路、洗管連接裝置、井下充填泵、二級(jí)泵送管路、高壓截止閥等組成。

（1）充填站

充填站由地面充填站和井下充填站組成。地面充填站為原充填站，各系統(tǒng)不變，井下充填站為二級(jí)充填站，由泵站硐室、攪拌硐室、入站管子道、出站管子道、排水點(diǎn)、儲(chǔ)料池等組成，安設(shè)布置了充填工業(yè)泵、攪拌設(shè)備、計(jì)量設(shè)備等，是實(shí)現(xiàn)充填膏體超遠(yuǎn)距離的連續(xù)泵送的關(guān)鍵一環(huán)。

（2）礦井中水充填系統(tǒng)

礦井中水充填系統(tǒng)主要由污水處理中心、循環(huán)水池、管道泵、管路、中水儲(chǔ)水池等組成，將污水處理中心處理后的中水循環(huán)用于充填拌料、洗管等工序，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能的效果。

（3）一次性洗管連接裝置

該裝置主要由入口兩位三通閥、連接管路及出口兩位三通閥等部分組成，實(shí)現(xiàn)泵送管路連續(xù)沖洗。

2.2 一體化技術(shù)工作流程

充填膏體接力泵送及礦井中水充洗一體化技術(shù)工作流程：充填時(shí)，充填膏體由地面充填泵加壓經(jīng)一級(jí)泵送管路進(jìn)入井下充填泵，再由井下充填泵加壓經(jīng)二級(jí)泵送管路進(jìn)入充填區(qū)域；洗管時(shí)，水流由中水儲(chǔ)水池進(jìn)入一級(jí)泵送管路經(jīng)洗管連接裝置直接進(jìn)入二級(jí)泵送管路，一次性完成洗管任務(wù)，殘余骨料全部進(jìn)入充填區(qū)域。如圖1、圖2 所示。

圖1 充填工作流程

圖2 洗管工作流程

3 應(yīng)用效果

該技術(shù)研究成功后在該礦應(yīng)用兩年多，實(shí)現(xiàn)了充填膏體超遠(yuǎn)距離泵送距離到達(dá)4000m 左右的記錄，連續(xù)30 個(gè)月未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，減少了設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，降低了設(shè)備磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，促進(jìn)了礦井安全高效可持續(xù)發(fā)展。