岱庄煤矿膏体充填管路方案选择及优化设计
膏体充填开采项目简介
淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿建筑物下矸石膏体充填开采项目简介淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿二〇一〇年九月二十一日前言2007年以来，岱庄煤矿面对资源严重匮乏的局面，牢固树立“资源有限，创新无限”的理念，立足矿井实际，转变生产方式，创新开采工艺，大力实施矸石膏体充填绿色开采技术，成功地实现了村庄条带煤柱的二次回采，为延长矿井服务年限提供了资源保障，为企业稳定、持续发展积蓄了后劲。
一、项目背景岱庄煤矿是淄矿集团在济（宁）北矿区建设的第二对现代化大型矿井，地处济宁市城北城乡结合部，矿井开采范围内地面分布有3个镇78个自然村，1.3万多户，5万多人口，村庄压煤量高达80 %。
自矿井移交生产管理以来，村庄压煤一直采用传统的条带开采技术，资源回收率不足47%；随着济宁市城区建设的加速及村庄的扩展，矿井压煤量与日俱增，可采储量锐减，资源面临枯竭。
截至目前，岱庄煤矿已形成条带煤柱53个，遗留条带煤柱呆滞储量累计达到900万t。
同时，经过矿井十多年的开采，地面形成了一座近120万m³的矸石山，矸石的堆放不仅占用土地，而且对周围环境会造成不同程度的影响。
为此，岱庄煤矿提出了“建筑物下矸石膏体充填置换开采”研究课题，与中国矿业大学（徐州）和徐州中矿大贝克福尔科技有限公司合作，进行了建筑物下矸石膏体充填开采技术研究。
二、矸石膏体充填开采技术应用情况岱庄煤矿矸石膏体充填开采项目于2008年1月由中国矿业大学、徐州中矿大贝克福尔科技有限公司和岱庄煤矿完成了项目可行性研究报告和初步设计。
经专家论证后组织实施。
项目总投资概算为9551.0万元，截止目前，实际完成投资10625万元。
（一）充填原理项目主要是建立一套以煤矸石、电厂粉煤灰为主要集料的膏体充填系统，在遗留条带煤柱回采工作面面后，将煤矸石、粉煤灰、胶结料等固体废物制作成浆体，从地面通过充填泵经钻孔和管路充填到回采工作面面后采空区，凝固后形成以矸石膏体充填体为主的覆岩支撑体系，使地表变形始终保持在建（构）筑物安全的允许范围内，解决地表下沉问题，实现不迁村回收村庄条带煤柱的目的。
膏体充填开采项目简介
淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿建筑物下矸石膏体充填开采项目简介淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿二〇一〇年九月二十一日前言2007年以来，岱庄煤矿面对资源严重匮乏的局面，牢固树立“资源有限，创新无限”的理念，立足矿井实际，转变生产方式，创新开采工艺，大力实施矸石膏体充填绿色开采技术，成功地实现了村庄条带煤柱的二次回采，为延长矿井服务年限提供了资源保障，为企业稳定、持续发展积蓄了后劲。
一、项目背景岱庄煤矿是淄矿集团在济（宁）北矿区建设的第二对现代化大型矿井，地处济宁市城北城乡结合部，矿井开采范围内地面分布有3个镇78个自然村，1.3万多户，5万多人口，村庄压煤量高达80 %。
自矿井移交生产管理以来，村庄压煤一直采用传统的条带开采技术，资源回收率不足47%；随着济宁市城区建设的加速及村庄的扩展，矿井压煤量与日俱增，可采储量锐减，资源面临枯竭。
截至目前，岱庄煤矿已形成条带煤柱53个，遗留条带煤柱呆滞储量累计达到900万t。
同时，经过矿井十多年的开采，地面形成了一座近120万m³的矸石山，矸石的堆放不仅占用土地，而且对周围环境会造成不同程度的影响。
为此，岱庄煤矿提出了“建筑物下矸石膏体充填置换开采”研究课题，与中国矿业大学（徐州）和徐州中矿大贝克福尔科技有限公司合作，进行了建筑物下矸石膏体充填开采技术研究。
二、矸石膏体充填开采技术应用情况岱庄煤矿矸石膏体充填开采项目于2008年1月由中国矿业大学、徐州中矿大贝克福尔科技有限公司和岱庄煤矿完成了项目可行性研究报告和初步设计。
经专家论证后组织实施。
项目总投资概算为9551.0万元，截止目前，实际完成投资10625万元。
（一）充填原理项目主要是建立一套以煤矸石、电厂粉煤灰为主要集料的膏体充填系统，在遗留条带煤柱回采工作面面后，将煤矸石、粉煤灰、胶结料等固体废物制作成浆体，从地面通过充填泵经钻孔和管路充填到回采工作面面后采空区，凝固后形成以矸石膏体充填体为主的覆岩支撑体系，使地表变形始终保持在建（构）筑物安全的允许范围内，解决地表下沉问题，实现不迁村回收村庄条带煤柱的目的。
煤矿膏体充填管路的选型及布置研究
煤矿膏体充填管路的选型及布置研究对膏体充填管路的设计选型及现场布置进行了详细阐述。
标签：充填采煤；管道输送；设计选型；现场布置1 引言太平煤矿是我国最早开发应用膏体充填采煤技术的煤矿，截止今年8月，共充填96万方。
所谓膏体充填采煤，就是利用充填泵加压把膏体料浆通过管道输送到井下，及时充填全部采空区，控制顶板垮落。
如何设计和建设一套简单、可靠、实用的输送系统，是制约膏体充填采煤法的一个瓶颈。
本文将该矿充填管路设计选型及现场布置的经验做法总结如下。
2 充填管路选型的基本原则井下充填管路的选型应遵循以下几个原则：（1）技术可行，主要指管路的输送能力满足生产需要，并且可操作性强，便于充填作业的实施；（2）经济合理，就是要综合考虑各因素；（3）安全可靠，即尽可能地降低管路的破管、堵管机率。
使整个充填管路系统经济合理。
3 干路充填管选型3.1 材质选择在料浆管道输送工程中，由西安某大学下属公司研究并生产的KMTBCr28双金属耐磨钢管是一种耐磨、耐蚀、耐冲击性能好的输送管路，并且在金川公司二矿充填系统中得到广泛应用，效果良好。
它是在普通无缝钢管内壁复合一层高耐磨合金材料，制成外层为钢管、内层为耐磨材料的复合耐磨管，既具有高合金材料的耐磨、耐腐蚀特性，又具有较高的机械强度和较高的抗冲击性能。
3.2 浆体流速及管道内径的选择确定煤矿对充填能力的要求要大大高于金属矿山的要求，按照充填开采需要，太平煤矿设计充填系统充填能力Qj150m3/h。
通过膏体充填料浆流动性能实验表明，太平矿以河砂及电厂粉煤灰为骨料的充填料浆水力坡降较小，其约为同等条件下金属矿山高浓度充填料浆的1/2。
所以，最终确定充填系统设计流速vj1.8m/s。
该方案既做到充填管路重量较轻，又保证流速较小（远小于水砂充填流速）。
根据选择的流动速度，则可以计算出充填管道的内径D：D172（mm）。
故理论选取干路充填管道的内径为172mm。
3.3 充填系统最大工作压力充填系统压力与充填料浆的流动性能、充填系统管路长度成正比关系。
煤矿膏体充填管道泵送系统安全高效控制分析
252研究与探索Research and Exploration ·理论研究与实践中国设备工程 2023.10 （上）煤矿施工中，需要合理对管道泵送系统进行合理的利用，从而实现管道泵送的安全性进行控制，因此，需要采取适宜的安全高效控制措施，实现煤矿膏体充填的管道泵送系统的服务能力，实现煤矿的安全系数实现合理提升，降低隐患问题给煤矿带来的不利影响，促使煤矿膏体充填工作的合理进行。
基于此，文章结合煤矿膏体充填管道泵送系统进行研究，之后，再对泵送系统进行合理分析，并选择安全高效控制的基本需求，进而更好地推动煤矿开采的基本需求，实现煤矿开采企业的持续健康发展。
1 工程概况文章结合蒋庄煤矿膏体充填的基本情况，对膏体充填管道泵送系统的合理控制，并促使系统安全高效的控制水平实现合理的提升。
本工程截至2021年12月底，矿井可采储量 2073.2万t，矿井有效可采储量1552.6万t，其中，3上煤238万t，3下煤833.5万t，16煤481.1万t。
有效可采储量中，其中无压覆有效可采储量866.1万t，有明确搬迁计划村庄压覆有效可采储量626.5万t。
矿井煤炭资源储量日趋枯竭，为缓解生产接续紧张局面、延长矿井服务年限，采取有效手段解放建下压煤，补充矿井产量势在必行。
蒋本煤矿不具备搬迁价值的压覆资源有效可采储量390万t，具体如下：（1）南七采区压覆有效可采储量37万t。
（2）工广压覆有效可采储量203万t。
（3）北十采区覆有效可采储量70万t。
（4）南十一采区北翼压覆有效可采储量80万t。
充填站输送到工作面的充填管路长度约3.6km，输送难度较小。
对充填体强度的要求，切眼处充填体强度要求为 5MPa，巷道处和工作面统一考虑为3MPa，安全系数为 1.7。
单轴抗压强度：实验室标、准条件下，添加速凝剂后的膏体试块早期强度不小于0.10MPa，28d 单轴抗压强度不小于3MPa，切眼处充填体强度不小于5MPa。
岱庄煤矿膏体充填管路方案选择及优化设计
岱庄煤矿膏体充填管路方案选择及优化设计膏体充填就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等固体废物在地面加工成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,利用充填泵或重力作用通过管道输送到井下,适时充填采空区的采矿方法。
该文就岱庄煤矿膏体充填管路方案选择及优化设计进行阐述,以供同行参考。
标签：膏体充填管路方案选择优化设计0 引言针对岱庄煤矿村庄压煤严重,大量条带煤柱丢失的实际情况,膏体充填开采技术,岱庄煤矿通过膏体充填开采技术实现不迁村、少赔偿解决条带煤柱,保证矿井可持续发展;岱庄煤矿采用拟采用以煤矸石作为膏体充填料浆的骨料,輸送阻力相对较大,同时为了保证输送距离较远的东西佛店村下膏体充填开采工作面的生产要求,所以,岱庄煤矿充填系统流速按以下原则进行设计:在充填泵最大充填能力时,保证流速控制在1.0～1.5 m/s之间。
1 充填管直径的选择岱庄煤矿膏体充填首试2351工作面条带煤柱可采煤量高达691.7 万t,充填管径选择主要根据2351充填的需要考虑。
岱庄煤矿膏体充填系统设计能力120～150m3/h,流速1.0～1.5m/s,要求充填管道的内径为160～230mm;充填泵的输送速度受其液压马达驱动装置的能力限制,充填泵的输送能力也是有限制的,理论管输能力超过充填能力时说明这种情况充填泵在较小压力状态下工作,实际压力小于最大工作压力。
2 干线充填管道参数选择2.1 干线充填管形式:干线充填管形式有五种选择,一是普通无缝钢管,二是耐磨无缝钢管,三是双层金属耐磨复合钢管,四是陶瓷双层耐磨复合钢管,五是超高分子特塑钢编复合管。
根据国内外矿山充填实践经验,普通无缝钢管、耐磨无缝钢管(单层)具有初期投资较低的特点,但是,耐磨性能较差,使用寿命短,有的只数月就磨透报废,总的性价比不理想;双层耐磨金属复合钢管与陶瓷双层耐磨复合钢管,外层为无缝钢管,内层高耐磨金属材料与陶瓷,二者耐磨性能好,耐磨性能是优质无缝钢管的5～7倍以上,性价比高,相比之下陶瓷双层耐磨无缝钢管存在内层性脆,运输安装与使用要求高,所以,充填以双层耐磨无缝钢管更为有利,金川有色金属公司、太平煤矿、峰峰小屯矿等膏体充填都选择双层耐磨金属复合钢管,内层为KMTBCr耐磨金属材料;特塑钢编复合管具有耐磨性能好、管道光滑、输送阻力小、重量轻等特点,性价比高,所以,岱庄煤矿干线充填管设计选择双层金属耐磨复合钢管,工作面管选择薄壁无缝钢管。
膏体充填工作面两巷超前支护优化研究
煤
炭
工
程
膏体 充 填 工作 面 两 巷 超 前 支 护 优 化 研 究
李秀 山 ，温 国惠 ，柳成 懋 ，陈绍杰 ，李 博
（．淄博矿业集 团有限责任公司 岱庄煤矿 ，山东 济 宁 ２ ２７ ； １ ７ １５
２ ．山东科 技大学 矿山灾害预防控制 国家重点 实验室 ，山东 青岛 ２６ １ ） ６ ５０
ｔ ａ ｈ ｉ ｔｓ ｐ ｏ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｙ ｇ ｔｗａ ｉ ｈ ｙ ｒ ｕ ｉ ｓｎ ｌ ｒ ｐ ｅ ｕ ｅ ｒ ｍ ｈ ｅ ｏ ｏ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｌ ｕ ｐ ｒ ｉ ｈ ａｌ ａｅ ｙ ｗ ｔ ｔ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｉ ｇｅ ｐ ｏ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄ ｆｏ ｔｒ ｅ ｒｗｓ ｔ ｗｏ ｒ ｗ ｎ ｈ ｏ ｔ ｗａ ｈ ｃ
摘
要 ：文章在 分 析 膏体 充填 工作 面超前 矿 压显现 特征 的基 础 上 ，提 出 了工作 面轨 道巷 超前
优 化 支护 方 式 ，实测研 究表 明 ，轨道 巷超 前 支护 的单体 液 压 支柱 由三排 改为 二排 ，每排 支护 长度
由 ２ ｍ 缩短为 １ｍ，大 大 降低 工人 的劳动 强度 ，提 高充填 开采 的工作 效 率。 ０ ５ 关 键词 ：膏体 充填 ；矿 压显 现 ；超 前压 力 ；影响 范 围 ；支护优 化
中图分 类 号 ：Ｔ ３ ５ ４ Ｄ ５ ．６
文献标 识码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１７ ０５ （０ １ ０ －０３０ ６ １— ９９ ２ １ ）６０ ３ －３
ｔ ｙ ｏ ｌ ｔＳｕ ｕｄ ｎ Ｐｉｏ ｐｐｏ ｔＯｐｔｍｉ ａ ｉ ｎ ｆ Ｔｗｏ Ｇａ ｅ ｙ ｎ Ｐｌ ｓ ｅ ｒ ｉ ｚ ｔｏ ｏ ｔ ｗａ ｓｉ ａ ｔ ｒ
煤矿膏体充填开采系统及设备的研究与设计
无人机巡视系统操作界面以及所拍摄的图片中国设备工程 2024.03（上）图1 地面系统工艺流程图（1）矸石破碎子系统设计。
矸石破碎子系统主要负责矸石的存储、运输、破碎、筛分，为充填站生产提供合格的矸石粉；配比搅拌子系统主要负责原料的存储、给料、称量，是配制搅拌膏体的生产线。
矸石破碎加工系统设计在矸石棚内，包含原矸存储功能，选用系统移动锤式破碎站为主体，矸石破碎系统能力200t/h。
膏体搅拌配比泵送系统包含搅拌配比子系统及泵送子系统，其中搅拌配比子系统搅拌能力不低于满足充填泵送系统的能力。
泵送子系统选用一配备一台应急泵。
84研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2024.03（上）向井下工作面输送，是自动化泵送的控制平台。
视频监测子系统主要负责充填系统关键环节的视频监视复核，是提高系统可靠性的重要组成部分。
管路闸阀监控子系统主要负责充填系统管路压力的远程监测及闸阀的远程控制，是预防事故及快速处理的重要组成部分。
生产管理系统主要负责第1～5项子系统的生产管理系统，包括用户权限管理、订单管理、仓容\仓料名管理、配方管理、设备参数管理、历史报警、历史趋势和用户操作追溯。
集控系统应急反应操作系统主要结合充填工艺和管路监测压力，对出现配料不足、管道压力过高等等突发情况进行应急操作。
数据接口和远程服务系统主要负责充填系统和企业层信息的数据接口要求，远程服务可以更快、更准确地为现场提供解决处理问题方案。
上述8个部分相互配套，协同运行，共同构成自动控制及监测系统的整体。
按照膏体充填生产工艺要求，需要在实现膏体充填设备全流程监控的基础上，具备更多自动化、信息化、智能化的特征。
自动化：充填全流程控制。
基于PLC 和组态软件的过程控制系统在矿山充填行业已较为成熟，除具备传统组态系统的界面、报警、归档、参数配置功能，项目将实现过程控制(即从原料到充填工作面)自动化，井上充填制备订单式一键启动，井下阀门远程监控，井下液位自动检测，全流程可视化的集控系统，保障生产过程全天候安全、稳定、高效运行。
充填管路高效清洗技术的研究与应用
键 问题 提 出 了解 决 方 法 。
关键词 双通道撤除 搭配轻型掩 护架 滑板 综合应用
中图分类号 Ｔ ８３ ９ Ｄ ２ ．７ 文献标 识码 Ｂ
龙垌煤矿 １０ 工作 面主采 ３层煤 ， ３１ 煤层厚度 ５ ６ ．６ １． ｍ， 自燃煤 层 ， 短 自然 发火 期 为 ４ ｄ １３ 为 最 ６ 。工作 面采 用 Ｚ １０ ０ ２／ ８型综 放液 压 支架 ， Ｆ ０ ／ ０ ３ １ 端头 支 架最 大重量达到 ３ ｔ ０。因该煤层属 自燃煤层 ， 工作 面所有设
收稿 日期 ： １ － ９— ９ ２ １ ０ ０ ０ 作者简介 ： 王玮 （９３ ， ， ０ 年毕业于山东科技 大学采矿工 １８ 一）男 ２ ６ ０ 程专业 ， 助理工程师 ， 现于徐州矿业集团三河 尖煤矿从事生产技术管
理工作 。
采用满管 自流管道 冲洗 方法 ， 当充 填管 道 内膏体 料浆基本 输送完 成后 ， 打开供水 管道闸 阀 ， 至 闸阀全 直 部打开 ， 供水管道的水全部注满充填管道 ， 成满管 自 形 流状态 ， 自然压差的作用下 ， 在 充填管 内水流达到 高速 流动状态 ， 超过 了浆体 临 界流 速 ， 时管 道 内的残 留 这 物， 随着水 流流 出充填管道 ， 从而 达到将 管道 冲洗干净 的 目的 。本 工 艺流程简单 ， 根据管道长度 ， 一般冲洗 时
双 通 道 回撤 法 的 研 究 与 应 用
刘 强 宽 ， 国 粱 刘
（ 山东矿 业管理 集团立业机械装备有 限公 司， 山东 新泰 ２ １０ ） ７２ ０
摘
要
该文详细阐述 了综采 工作 面 自中间分段双通道撤 除的方案及滑板 、 轻型掩护架的配合应用， 析了其产 生的经济效益， 分 并就 其几个关
矿山膏体充填管路参数设计
矿山膏体充填管路参数设计作者：杨立伟姜寄来源：《中国科技纵横》2013年第04期【摘要】文章针对目前国内一些采用膏体充填采矿的矿山由于缺乏对于输送管路的研究，管路参数设计不合理从而影响生产的现象，从充填管路内充填料的流速、管路内径、管路压力、管路壁厚和管路形式等五个方面进行阐述，确定了输送管路的设计参数，为矿山膏体充填管路参数设计提供参考。
工程应用证明，管路输送顺畅，输送能力能够满足充填系统对于输送管路的要求。
【关键词】膏体充填管路参数设计1 引言矿山膏体充填系统中，管路输送是实现充填作业的重要环节，在充填站配置并搅拌好的膏体充填料，通过管路输送到井下工作面采空区的充填地点。
目前，国内一些采用膏体充填采矿的矿山由于缺乏对于管路输送系统的研究，经常发生因管路参数设计的不合理，导致管路堵塞、破坏事故（如图1），以至造成充填作业的失败、生产停顿和企业经济损失，困扰着矿山企业和膏体充填开采技术的发展。
为此，文章从充填管路内充填料的流速、管路内径、管路压力、管路壁厚和管路形式等五个方面进行阐述，确定了输送管路的设计参数。
2 充填管路参数设计矿山膏体充填管路的设计参数主要包括：管路内充填料的流速、管路内径、管路压力、管路壁厚和管路形式。
设计时，根据充填系统充填能力，结合充填料的原料组成、充填料的浓度，考虑钻孔立管深度，水平管路长度等因素进行设计。
2.1 管路内充填料的流速膏体充填材料在管路输送中的一个重要特点是无临界流速，可以在很低的流速条件下长距离输送，根据国内外矿山充填的经验，一般高浓度充填料在管路内的流速不宜过大或过小。
充填料的速度过大，流动时需要克服的水力坡降大，管路磨损速度也快，增大能量消耗；流速过小则充填能力不能满足生产需要或需要增加充填管路内径。
所以，在兼顾能力、输送可靠性、充填料出口压力的基础上，在充填泵最大充填能力时，保证流速vj=1.8m/s左右。
2.2 管路内径管径的大小不仅影响充填能力而且还关系到充填系统的工作稳定性和安全性。
岱庄煤矿矸石膏体充填模式研究与应用
将 巷 道 布 置在 卸 压 带 内 ，以 便 于 维 护 。充 填 工 作
面 见 图 １ 。
区
轨道 顺槽
皮 带顺 槽
图 １ 充 填 工 作 面 布 置
条 带 采 空 区 测 试 充 填 试 验 中 ，曾 在 １ ０ ３ ４采 空 区一 侧 留 １ ｍ 煤 柱 掘进 巷 道和 垂 直 采 空 区 作 探 ０ 巷 ，探巷 直 接揭 开 采 空 区 ，试 验 巷 道 均 采 用 锚 网 索 支 护 ，维 护状 况 良好 。考 虑 充 填 工 作 面矿 山 压 力 显 现不 明显 ，留 ５ 煤 柱 布 置 条 带 煤 柱 充 填 工 ｍ 作面 巷 道 ，采 用 锚 网索 支 护 是 可 行 的。６０ 、 ３ ０ ７０ ３ ０等新 采 区 ，则 布 置 长壁 全 部 充 填工 作 面 ，工 作 面 之 间采 用 沿 空 留巷 ，不 留 区 段 保 护 煤 柱 ，最 大 量 提 高煤 炭 资源 采 出率 。
岱庄 煤矿井 田范 围 内 ８ 的煤 炭 资源被地 面建 Ｏ 筑 压覆 ，从矿 井投 产开 始 ，岱 庄煤 矿一 直应 用 条带 法进行建筑 物下 压煤 开采 。条带 采 出率 不高 ，仅 能 解 放约 ５ 的可采储 量 。为解 放条 带开 采得保 护煤 ０
１ 。针对 岱庄 煤矿 村 庄 压煤 严 重 ，大量 条 带 煤 柱丢
ｌ ｎ ｈ ｒ ｉ ｇ ｆ ｃ ， ｗｈ ｎ ｗｏ ｋ ｎ ａ ｅ ｉ ｅｌ ｇ ４ ５ ｍ．ｂ ｈ ｏ ｅ ｉａｌ ｎ ｌ ｚｎ ｏ ｇ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｉ ｇ ｆ ｃ ｍｐ ｌ ｎ ～ ｉ ｙ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ａ ａｙ ｉ ｇ， ｔ ｅｆｌ ｎ ｙ ｔ ｍ ｃ ｙ ｈ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｌ
失 的实 际情况 ，开发 固体 废 物 膏体 充 填 开 采技 术 ， 既可靠 保 证 地 面 村 庄 建 筑 物 不 受 破 坏 ，又 最 大 量
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
岱庄煤矿膏体充填管路方案选择及优化设计解飞翔（淄博矿业集团公司岱庄煤矿）摘要：膏体充填就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等固体废物在地面加工成无临界流速、不需脱水的膏状浆体，利用充填泵或重力作用通过管道输送到井下，适时充填采空区的采矿方法。
该文就岱庄煤矿膏体充填管路方案选择及优化设计进行阐述，以供同行参考。
关键词：膏体充填管路方案选择优化设计0引言针对岱庄煤矿村庄压煤严重，大量条带煤柱丢失的实际情况，膏体充填开采技术，岱庄煤矿通过膏体充填开采技术实现不迁村、少赔偿解决条带煤柱，保证矿井可持续发展；岱庄煤矿采用拟采用以煤矸石作为膏体充填料浆的骨料，输送阻力相对较大，同时为了保证输送距离较远的东西佛店村下膏体充填开采工作面的生产要求，所以，岱庄煤矿充填系统流速按以下原则进行设计：在充填泵最大充填能力时，保证流速控制在1.0～1.5m/s之间。
1充填管直径的选择岱庄煤矿膏体充填首试2351工作面条带煤柱可采煤量高达691.7万t，充填管径选择主要根据2351充填的需要考虑。
岱庄煤矿膏体充填系统设计能力120～150m3/h，流速1.0～1.5m/s，要求充填管道的内径为160～230mm；充填泵的输送速度受其液压马达驱动装置的能力限制，充填泵的输送能力也是有限制的，理论管输能力超过充填能力时说明这种情况充填泵在较小压力状态下工作，实际压力小于最大工作压力。
2干线充填管道参数选择2.1干线充填管形式：干线充填管形式有五种选择，一是普通无缝钢管，二是耐磨无缝钢管，三是双层金属耐磨复合钢管，四是陶瓷双层耐磨复合钢管，五是超高分子特塑钢编复合管。
根据国内外矿山充填实践经验，普通无缝钢管、耐磨无缝钢管（单层）具有初期投资较低的特点，但是，耐磨性能较差，使用寿命短，有的只数月就磨透报废，总的性价比不理想；双层耐磨金属复合钢管与陶瓷双层耐磨复合钢管，外层为无缝钢管，内层高耐磨金属材料与陶瓷，二者耐磨性能好，耐磨性能是优质无缝钢管的5～7倍以上，性价比高，相比之下陶瓷双层耐磨无缝钢管存在内层性脆，运输安装与使用要求高，所以，充填以双层耐磨无缝钢管更为有利，金川有色金属公司、太平煤矿、峰峰小屯矿等膏体充填都选择双层耐磨金属复合钢管，内层为KMTBCr耐磨金属材料；特塑钢编复合管具有耐磨性能好、管道光滑、输送阻力小、重量轻等特点，性价比高，所以，岱庄煤矿干线充填管设计选择双层金属耐磨复合钢管，工作面管选择薄壁无缝钢管。
2.2充填管路内径选择：进一步分析2300采区特点，上帮区最远条带煤柱工作面为CT2316面，充填管路长度4640m，如果按照该面充填，系统能力还能够达到120m3/h以上设计充填管道，则要求充填管内径DN≥200mm，初步选择充填管路内径为200mm。
2.3干线管路系统最大压力：干线管系统最大压力与充填钻孔位置选择有关。
充填钻孔布置在充填站内。
由于充填钻孔布置在充填站旁边，地面充填管很短，干线管路系统最大压力就在充填钻孔底部，最大压力等于充填泵的最大出口压力加上钻孔高度料浆自重产生的压力。
按照推荐的充填泵出口压力12MPa，考虑钻孔料浆重力作用，钻孔底部最大压力20MPa。
2.4管道壁厚度要求：根据选择双层金属耐磨复合钢管方案，计算安全承压需要的管道壁厚指的是的双层金属耐磨复合钢管外层无缝钢管的壁厚，耐压计算时不计内层耐磨金属环的作用，计算偏于安全。
根据《输送流体用无缝钢管》（GB8163-1999）标准，双层金属耐磨复合钢管外层无缝钢管材料选择Q345号钢，该种钢抗拉强度为490MPa。
参照矿山充填经验，无缝钢管的允许拉应力一般取其抗拉强度的40%，所以Q345号钢无缝钢管的允许拉应力[σ]t=198MPa；另外考虑不均匀及锈蚀等因素的附加厚度δ1=3mm，由于无缝钢管有耐磨金属内衬层，允许磨蚀厚度可以不考虑，取δ2=0mm；根据矿山充填一般经验，充填管耐磨层厚度取10mm，则可以按照充填管道系统最大压力，利用下式计算干线充填管道外层无缝钢管的壁厚。
δ=P max·D2[σ]t+δ1+δ2如果按照充填钻孔布置在充填站内考虑，干线充填管路最大工作压力D max=20MPa，将其代入上式，计算得到外层无缝钢管的壁厚=13mm。
2.5干线充填管道规格：根据前面计算得到的干线充填管道外层无缝钢管的壁厚、充填管内径要求和耐磨层厚度值，计算出外层无缝钢管理论直径，再进一步参考《热轧无缝钢管品种》（GB8162，8163-87），找出与理论直径最接近的标准无缝钢管品种为Φ245×10mm，即为初步设计管道，考虑耐磨层厚度10mm，则有效内径DN=201mm，对应2300上帮区最远工作面，即2317/18煤柱工作面，开始回采期间充填管道最长达到5000m，管输能力为114m3/h，达到设计能力下限的95%，应该说基本满足要求，其它更近的工作面，管输能力能够完全达到设计能力。
综合考虑，岱庄煤矿干线充填管为Φ245×（12+10）mm双层金属耐磨复合钢管，其中外层为Φ245×12mm规格Q345号钢无缝钢管，耐磨层为KMTBCr金属材料，厚度10mm，该种规格管每米重量100.8kg/m。
干线管总长度按照5000m考虑。
而岱庄煤矿膏体充填一个重要的特点是，充填管道距离远，首试条带煤柱工作面充填管道就将达到2440m，如果矿准备为6300采区、7300采区充填，最远充填管道长度将达到6000m。
3管路布置3.1管路布置遵循以下基本原则①混凝土输送管路，绝不承受任何外界拉力；②管路布置按最短距离和最少弯头的原则来铺设；③输送管路布置在非人性侧处，主要是为安全考虑。
以便清理和更换输送管路；④离充填泵3～5m处的输送管路要浇注一个体积为1～2m3的混凝土块来固定输送管，以吸收泵送混凝土流动时的反作用力，便充填泵平稳和减少输送管路的振动；⑤与充填泵出口直接相连的输送管，加以固定，以便在每次泵送停止后，清洗管路时拆装方便；⑥充填泵附近，以及人员容易接近的地段，对输送管路都加以必要的防护物，防止因管破裂或因管卡松脱造成人员受伤。
⑦各管路保证连接牢固、稳定、弯管处加设牢固的固定点，以免泵送时管路产生摇晃、松脱；⑧各管卡不与面或支承物接触，全部留有一定间隙，便于拆装，同时各管卡全部一定型紧到位，保证接头密封严密，不漏浆、不漏气；⑨垂直向下的管路布置：岱庄煤矿的钻孔管垂直高441.5米，所以在井下立管底部设置锚杆固定装置和底座固定装置（如图1）。
⑩水平管路铺设全部有牢固的支承，由于靠率输送管路工作时间较长时，管路全部用管座支撑衬垫（如图2）；矿山天地169矿山天地4271B8工作面过褶曲时成功回采的经验总结高士田（淮南矿业集团谢一矿）摘要：4271B8工作面遇到褶曲时，顶板难以控制安全威胁较大，经过采取大量的措施，有效地遏制住了掉顶事故的发生，实现了安全回采。
关键词：工作面褶曲安全回采1工作面地质概况淮南矿业集团谢一矿位于八公山煤田中部，具有50多年的开采历史。
4271B8工作面南起-660mⅣ线石门以南90m，北至-660m中央出煤石门。
上限标高-539.0m，下限标高-670.5m。
本工作面B8煤层总体呈单斜构造形态，平均走向345°，倾向NE方向，平均倾角20度，在-600m标高附近，发育一以Ⅳ线为轴的宽缓向斜，导致煤层走向变化较大。
本工作面内B8煤层上部发育一层泥岩夹矸。
该层夹矸不稳定，厚度0～1.0m，平均约0.6m，夹矸上部的煤厚在0.5～1.0m之间，平均0.8m，夹矸之下的煤厚在2.5～4.0m 之间，平均3.4m。
B8煤层之上发育一层厚约1.2m左右的煤线层，与B8煤层之间的层间距约为1.2～2.4m，B8煤层顶板为复合顶板。
直接底为浅灰色，中厚层状，砂质泥岩，底板较软。
2工作面遇到的问题4271B8工作面从2008年6月开始回采，选择走向长壁悬移支架放顶煤采煤法，跟B8煤层直接底回采。
2009年1月开始遇见一以Ⅳ线为轴的宽缓向斜，此时工作面倾斜长310米，由于过褶曲，顶、底板全部上翻，导致全工作面煤壁到处片帮、掉顶，安全威胁极大。
3解决问题的方法要使工作面做到安全回采，只有下部不动，大量甩采上部，以达到《4271B8回采工作面作业规程》的中要求，按8～10度俯伪方向回采，才能有效地遏制住掉顶事故的发生。
由于工作面倾斜长310米，安装了3部刮板运输机，如果整峒甩采上部，则进度太慢，效果不佳。
因此只能先将工作面第三部链板机甩正后再甩采第二部，最后将整个工作面甩正。
4甩采期间的安全管理4.1提高工作面支护质量，有效控制顶板严格按《4271B8回采工作面作业规程》的中要求，支架排成一条直线，架间距（中～中）1.1米，三排支柱要成一条直线，保证纵横成行，架距偏差不超过±100mm，排距偏差不超过±50mm，确保工作面支架受力均匀。
底板较软，支柱必须穿鞋；移架及放炮前、后都要对支架进行二次注液，且每班配备一名专职测压员，保证每根支柱的初撑力随时不低于90KN。
支柱要垂直顶底板栽设。
由于工作面顶、底板全部上翻，所以每推进一峒都要挑顶，一次挑顶不超过300mm。
挑顶过程中造成支架仰脸的，移主梁前要先在老塘侧的架尾处沿走向架设好一梁两柱的（梁L1.0～1.6m×φ16～20cm/2的半圆木，柱为单体支柱）临时支护，待支架移好并支设正规后再卸临时棚。
工作面顶板破碎，实行带压移架，移架前必须在煤帮超前联网管理好煤帮后，方准移架。
煤壁片帮时及时伸前探梁或用L2.0m×￠18cm半圆木配DZ25-30/100型单体支柱架设一梁三柱顺山棚支护好顶板并背好帮。
煤壁片帮较宽探梁不能紧抵煤壁的，必须及时在架尾打好抗柱，严防支架往煤壁倾倒。
合理布置炮眼控制好装药量，压力大处要先伸前探梁过好顶进行临时支护后方准放底眼震动炮。
装、联炮时，至少有2名人员在现场，一人操作，一人观察顶板、煤帮情况，发现问题及时处理，防止在装、联炮时片帮掉顶伤人。
掉顶处严禁装药放炮。
放煤时，要实行低位放煤，且严禁放空老塘肩窝，掉顶处严禁放煤。
改变传统的采用爆破落煤及老塘放煤的方式，采取煤壁少装药或不装药；老塘少放煤或不放煤的方式。
工作面每10组悬移支架接一部风镐，采用风镐及手镐落煤，以减少爆破及放煤时对顶板的破坏。
空顶处必须用木料填平接实打上劲。
处理冒顶时，停止工作面链板机进行，并要有班长及以上管理人员现场指挥。
4.2采用浅孔注水措施充分湿润煤体。
工作面倾斜方向布置两排眼，眼距2米，眼深5米，上排眼仰角40～45度，开口位置距顶梁向下0.3米；下排眼垂直煤壁，距底板1米处开口。
钻孔开孔孔径为φ42mm，使用煤电钻施工，采用液压枪注水，要求边打钻边注水，直至相邻钻孔或煤壁出水为止（每孔注水时间不得小于15分钟）。