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山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司
13707(上)综采面揭露老巷充填加固
工程实施方案
二〇一七年二月八日
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1概况
本方案是根据太原理工矿山设计研究所《山西阳城阳泰集团
屯城煤业有限公司13707(上)综采面揭露老巷充填加固施工技
术设计方案》(以下简称《设计方案》)确定的。
根据山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司3#煤层2017年规
划图及3#煤层采掘工程平面图,矿井与2017年上半年开始回采
13707(上分层)综采工作面,但是由于该工作面所圈定区域下
分层存在多条空巷,各巷道的围岩稳定性较好,13707(上分层)
综采工作面在回采过程中将不断的穿越下分层空巷,如果对下分
层空巷处理不当,将导致13707(上分层)综采工作面无法通过
下分层空巷,因此需对下分层空巷进行采前处置。综合经济条件、
地质环境及空巷现存状况等条件,最终确定使用超高水充填材
料,对空巷采用采前注浆充填的方式,以保证工作面能够顺利回
采。
下分层空巷的充填治理主要是利用注浆充填法营造出一个
再生承载层来保证综采设备顺利通过。下分层空巷充填处理控制
原理就是根据下分层空巷的赋存条件及工作面条件,确定再生承
载层的厚度与强度,减缓再生底板在综采设备的压力下的下沉量
并能保证顺利推进通过,减缓顶板垮落煤岩层对工作面顶板的冲
击,并能承载垮落的煤岩层,确保工作面安全通过下分层空巷。
再生承载层的强度和厚度决定再生承载层稳定。
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13707综采工作面示意图
工作面回风顺槽
12
下分层两平行
工作面巷道6
5
4向
面
3方
平行工作面的作进
2工推
六个横贯巷道
1眼
水仓切
运输顺槽开
7654321
走向方向布置的七个横贯巷道
2充填加固实施方案
根据13707综采面的具体地质条件和充填注浆施工工艺的
技术要求,本方案设计采取现场近距离制浆、短距离管道输送、
大流量小压力注浆施工。
依据《设计方案》工程量如下:
1、走向方向布置的七个横贯巷道:横贯长度25m,巷高3m,
巷宽4m。
单个横贯原始空洞体积:25*3*4=300m3
七个横贯原始空洞体积:7*300m3=2100m3
七个横贯长度:7*25=175m
:.
2、平行工作面六个横贯巷道:横贯长度暂按23m,巷高3m,
巷宽4m
单个横贯原始空洞体积:23*3*4=276m3
六个横贯原始空洞体积:6*276m3=1656m3
六个横贯长度:6*23=138m
3、下分层两条平行工作面巷道:长度暂按134*2=268m,巷
高3m,巷宽4m
原始空洞体积:2*134*3*4=3216m3
综上,共计需充填巷道长度:581m,矿硐容积:6972m3。每
吨高水材料预计充填体积4m3,合计需用高水材料2100吨。
按“三八”制作业循环计划,预计工期20工作日,预留首个充
填点巷道准备工作以及补液注浆顺延时间10日,预计总工期30
个工作日。
分地点充填参数明细表
单个空预计净工期
合计容用量
充填巷道名称巷容积充填方式水灰比单巷合计备注
积(m3)(t)
(m3)
(h)(d)
走向方向布置的七
超高水材
个横贯巷道,长度30021004:
料充填
共计175m。
平行工作面六个横
超高水材
贯巷道,长度共27616564:
料充填
138m。
下分层两条平行工
超高水材
作面巷道,长度共160832164:
料充填
268m。
:.
注:上表中为防止不确定因素造成浆液流失影响投入。计划净工
程量、。
注浆设备的选型目前以江苏镇江长城注浆设备有限公司生
产的充填注浆设备应用较广,用于双液充填的电动泵性能指标见
表7-1。
图7-1ZBYSB320/8-22型煤矿用双液变量注浆泵
表7-1双液充填泵性能指标
额定流量压力输入功率质量
型号备注
L/minMPakwkg
煤矿用双液变量注浆泵
3208221000四档变速
ZBYSB320/8-22
往复冲次——50~0次/分钟双液浆比——1∶1
油箱容量——200L液压油质——46、68号抗磨液压油
防爆电机——YBK2-180L-4电机功率——22KW
使用电压——380V/660V/1140V油泵型号——63YCY14-1B
外形尺寸——ⅹⅹ——1000Kg
。
(1),长约20m的一段巷道或硐室,
以便同时安置充填设备、储备一定量的充填材料。
(2)制浆站堆料平台应能放置两天使用的充填材料。为使
材料能保持干燥,平台应铺垫木板。若顶板淋水,要挂防水塑料
布。甲、乙两种材料不能混放,应分别堆放。运料矿车应能进入
堆料平台旁,以减轻工人装卸运料强度。
(3)制浆站用2英寸钢管供水,要求供水能力达到20m3/h,
以及时给搅拌桶加水,保证充填工作连续进行。
:.
(4)为满足不间断注浆需求,制浆站共设计四个搅拌器(即:
甲、乙每种两个搅拌器交替制浆单),罐体净容积不低于5m3。
根据注浆泵泵送能力,制、注浆期间单浆搅拌器交时间为30min,
故计算单搅拌器投料、注水时间不得大于25min。
(5)制浆站要有专人负责看守,以避免设备零件损坏丢失。
(6)制浆站与充填点间要设立电话信号联系。
18200
39004000
8432165
0
0
50
10
5
3
>
0
0
6
7
1泵站2充填泵3过滤器4搅拌桶
5堆料平台6排水沟7轨道8防爆开关
(1)注浆管路。注浆管路由“输浆管路、螺旋混合器、充
填管路及余浆分流管路”组成。别由KJR32高压胶管和φ57mm
(2英寸)无缝钢管或焊接钢管组成。输浆管路有两路,均从制
浆站到充填点,一趟输送甲料,另一趟输送乙料。为使充填方便
可靠,充填泵与钢管之间用高压胶管过渡连接,充填钢管与混合
器间也要用高压胶管过渡连接,混浆管使用高压胶管。
((1))胶管与钢管间使用高压专用快速接头。、
:.
((2))混合器距充填作业点距离不低于50m。
((3))距充填地点最近空巷位置,在充填管路上设置三通,
及开关蝶阀,用于超注时分流余浆。
(2)清水供应管路。为使充填连续作业,应尽量缩短往搅
拌桶中加水时间。每个搅拌桶设单独清水供应管,管径不小于2
寸。
(3)信号系统。充填点与充填硐室间相隔较远,必须设置
信号联络系统,采用声光信号联络系统。
充填管路布置示意图
工作面回风顺槽
12
6
5
4
3
2
1
混合器充填管路(充填点距离混合器
废弃水仓
运料顺槽不低于50m)
运输顺槽7654321
余浆分流管路
注浆站输浆管路走向方向布置的七个横贯巷道
螺旋混合器示意图
:.
出料
6寸管
螺旋片
水管接口
进料
说明:
(1)图中所有数字尺寸单位为mm。
(2)6吋管型号DN150,壁厚8mm。
(3)螺旋叶片用5×140×400的铁片扭曲180°而成,包括两种,一种是
顺时针拧,另一种是逆时针拧(右旋跟左旋)。
(4)相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反,并相错90°。
(5)焊接完成后,必须保证螺旋叶片光滑,不得出现毛刺。
(6)为便于焊接螺旋叶片,筒体做成两个半圆形,焊接完成后,再把筒体
焊接起来,保证其密封要求,并且两端均用法兰连接。
(7)所接水管主要用于工作面或制浆出现故障时监时清洗管路所用。故所
接水管处应设置开关,正常时关闭;因故障临时停止充填时,则要及时打开,用
水把停留在混合管及消防软管中的混合浆体冲出,防止固结堵管。
由于揭露横贯老巷顶部均有不同冒落,故为防止浆液注入时顶部
形成聚气空腔,巷道两端砌筑密墙前须在巷道注浆侧沿顶板铺设两路
接顶注浆管路到巷道各最高冒落点顶端,两管中一为接顶注浆管,另
一路为排气管(接顶注浆管路出口低于排气管口)。而后在巷道两端
砌筑密闭墙并预留充填灌浆口和液位观察排气口。注浆期间随充填浆
:.
液面增长
:.
,逐个封闭液位观察排气口,待液面没过灌浆口时改用接顶注浆
管路实施接顶注浆。详见下图
冒落横贯充填剖面图
冒落高点接顶注浆注浆管
密闭墙
接顶注浆排气管
运料顺槽运输顺槽
灌浆口
充填体
液位观察
排气管
注:灌浆口预埋管路为4吋钢管。接顶浆注管为2吋注浆钢管,液位观察排气管为2
吋焊管。
老巷充填工程总体步骤如下:
注浆站安装
原材料下运→充填巷道(横贯)准备→巷道注浆充填→补液注浆
管路铺设
注浆充填工艺流程如下:
浆液制备→输、灌浆→接顶注浆→管路清洗→补液注浆
余浆分流
:.
在正式进行充填工作之前,检修人员应对充填系统进行检查,确
保充填设备与管路等畅通。一切就绪后,联络充填点开始进行充填。
充填工作分以下三个阶段进行:
(1)试生产阶段
A,B生产系统可适量进行试生产,注意各子系统的运行情况,重
点观察A、B两种浆体是否按1:1体积比进行输送。
(2)正式充填阶段
正常充填工作开始后,A,B生产系统尽量保持连续生产,减少停
泵次数,保持充填工作的连续性。
(3)收尾阶段
充填工作结束后,必须对管路进行清洗。清洗管路用水量要适量,
不宜过多,只要把管路中残存的浆体冲出即可。(可根据所铺设管路
总长度乘以管路截面积进行计算用水量)
为了保证充填工作的连续进行和充填质量,制浆超出需求量,充
填点观测员立即打开余浆分流管路向另一空巷分流余浆。
(1)充填点排水。在正常充填过程中,由于余浆分流会导致下一
充填巷道存在上一巷道充填废液和清管路用水,当积水过深时,则需
要用专门的设备对工作面进行排水,否则将影响浆液在空间内凝结。
(2)充填过程中可能会发生漏浆、管子破裂等问题,所以充填点
应将常用的材料工具备足,以便及时更换。
:.
(3)充填管路布置。A、B两种单浆由制浆系统流出后在充填点
前方进行混合,然后经过混合器混合之后流入充填巷道。
(4)制浆站和充填点之间需要配备专门的人员进行沟通联系。
(5)配备专门的人员对充填工作面及相关的输送管路进行巡视。
在充填过程中,需要各工种相互配合才能完成充填工作。各工种
主要分布于制浆站、充填点。劳动组织见下表
充填劳动组织明细表
班次人数
序号地点工种备注
早班中班夜班
1上料工222
2制浆站司泵工111
充填地点准备、
3班长、维修工111补液注浆非充填工
6管路巡察员111艺内容,劳动组织另
充填点行机动安排。
7充填点观测员111
合计666
由于充填工作开始的一段时间内,充填人员对充填系统的熟悉程
度、劳动组织安排合理程度等原因,充填工作难免会出现一些问题,
从而影响了充填工作的正常实施。充填过程中可能出现的问题以及解
决措施如下:
(1)如甲、乙两种浆液泵送不均匀,造成该问题的原因主要有两
点:
:.
①制浆生产系统不完善,一定周期内所生产浆液满足不了连续
泵送的要求,停泵次数增多,缓存池中A、B两种浆液“倒虹吸”能
力不同,导致产生差异。(一般来说,B料浆液“倒虹吸”现象较为
强烈)
②A、B充填泵使用过程中进浆口部分堵塞、吸浆管漏气、密封
圈损坏等原因,造成了实际泵送能力的差异。
具体解决措施有:
①进一步完善制浆生产系统,保证所生产浆液能够满足连续泵
送的要求。
②及时检查和清理充填泵进浆口、吸浆管、密封圈等容易影响实
际泵送能力的区域,及时解决问题。
(2)充填管路堵塞
充填过程中,由于充填不顺利或者多次停泵,管路中难免会留存
充填浆液的沉积物,久而久之,造成管路堵塞。所以在充填结束后,
一定要用适当的清水冲洗管理,保证管路畅通。
(3)甲、乙两种料使用量不均衡
在使用超高水材料中存在甲、乙材料所用量不均等现象,主要原
因有两点:
①材料在输送过程中损失。由于搬卸等原因造成袋子破坏,致使
材料存在一定量的损失。
②正常充填过程中,由于料称、称重显示表头不准确造成的累计
误差。
:.
具体应注意保证材料在输送过程中,袋子不受损坏;及时对料称
和表头进行检验和调试,保证其准确度。
(4)充填管路漏液
主要原因管路局部阻力大,接头质量差,薄弱地点多。
具体做法是必须安排专人每班检查管路联接情况,经常紧固螺栓;
减少管路阻力,转弯大的地点更换为冲压弯头。
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