粉煤灰注漿回填采空區3種方案對比

采空區開采後出現沉陷情況，需要結合地質開采條件，進行注漿回填工作。粉煤灰注漿充填能有效填充采空區，解決塌陷問題。目前粉煤灰充填有3中方案：1、覆岩離層注漿減沉2、粉煤灰采空區充填井下氣力輸送3、粉煤灰采空區充填井下膠帶機輸送。

覆岩離層粉煤灰注漿充填減沉方案

1、粉煤灰注漿充填減沉機理

煤係地層為沉積岩,屬層狀結構。在一般地質親件下,煤層開采後上覆岩層發生移動、變形和破壞由下往上依次形成冒落帶、裂隙帶、離層帶和彎曲沉降帶,一直反映到地麵發生沉陷。在裂隙帶之上由於有軟硬岩層相間其抗彎剛度不同,當岩層下麵存在允許變形空間,且岩居組合是下軟上硬時就會在一定時間出現岩層之間離層的裂隙,甚至會出現多個離層裂隙,形成一組離層裂隙帶。雖然在離層帶內岩層之間有裂隙,但每個岩層自身是連續的。

粉煤灰灌漿回填,是指通過地麵鑽孔將粉煤灰與水的混合漿液注入到正在形成過程中的離層縫隙中,如果注入的充填物能及時有效地充填滿離層縫隙,就可以阻止離層往上繼續發展,從而阻止上覆層直至地麵的下沉。由於離層帶下部還有連續的岩層即隔水層,阻隔了液態充填物湧入采空區,粉煤灰灌漿回填不會井下采煤工作麵的正常生產。

2、粉煤灰注漿充填減沉方案

粉煤灰充填用幹灰量和采煤質量關係

K v r濕灰

W幹灰=W采---------------

(1+Cw)r煤

3、粉煤灰充填注漿係統及設備

供漿係統:通過振動篩去粉煤灰中的3m以上顆粒;通過皮帶機將粉煤灰裝λ攪拌池;在攪拌池中按注漿要求容重調和好灰漿;然後釆用中壓泵將粉煤灰漿液注入輸漿管路。

加壓泵站設備:中壓泵6台,兩個攪拌池及穩壓裝置等組。

輸漿管路:輸漿管路Φ140×7.72管路2條。

注漿鑽孔:在工作麵上方每隔20m布置一注漿鑽孔,注漿鑽孔在鬆散層及基岩段采用鋼管護壁在離層段采用花管護壁。

粉煤灰采空區充填井下氣力輸送方案

該方案地麵輸送及地麵至井下輸送係統相同,不同的是在井下輸送環節采用氣力輸送，並在以往充填器實驗硏究的基礎上,設計了大型文丘裏管充填器,並進行了地麵充填實驗。

通過倉泵和壓風機提供的動力,粉煤灰通過兩條管路運輸,兩條輸灰管路經采區上山,分別進入采煤工作麵的上下兩條平巷,如圖4。在上下平巷內的靠近采煤工作麵處,兩條輸灰鋼管分別連接3條或4條輸灰軟膠管,輸灰軟膠管進入采場連接文丘裏管充填器,這樣在采場內共有6台或8台充填器同時進行充填作業。

每台充填器的充填覆蓋寬度:沿采煤工作麵傾向6台或8台充填器同時作業,如果按工作麵斜長200m考慮，則每台充填器承擔的充填寬度為33或25m,充填器可以向上斜、下斜方向噴射充填,由於充填器的噴射距離為20m,所以毎台充填器不用斜向移位就能覆岩33m以上的充填寬度。

充填器安置於支護控頂範圍內，單體支柱支護工作麵的控頂範圍一般是3至5排,綜采工作麵的控頂範圍為綜釆支架的長度,文丘裏管充填器可以布置在工作麵控頂範圍內,位於溜槽後側(采空區一側)。工作麵內的輸灰膠管可以隨溜槽一起移動。

粉煤灰采空區充填井下膠帶機輸送方案

主要包括三部分:地麵輸送係統、地麵至井下輸送係統、井下輸送係統。

1、地麵輸送係統

粉煤灰地麵輸送係統選用自卸卡車公路運輸,粉煤灰儲存在輸灰鑽孔孔口處的4個儲灰罐中,每個灰罐體積600m2。

2、粉煤灰地麵至井下輸送係統

粉煤灰地麵至井下輸送為簡捷的辦法是通過鑽孔輸送,在要充填的采區上方,打兩個孔徑為Φ340mm的鑽孔,並在輸灰鑽孔孔口處設置一組儲灰罐,在輸灰鑽孔底開挖岀兩個儲灰倉,粉煤灰由地麵通過鑽孔直接落進井下儲灰倉。

3、粉煤灰井下輸送係統

灰倉裏的粉煤灰利用倉泵、壓風機的風壓作用,壓入文丘裏管,在文丘裏管裏與水混合,變濕後的粉煤灰噴到皮帶上,皮帶經采區上山進入采煤工作麵上的上順槽,然後進釆煤工作麵處。在采煤工作麵,粉煤灰通過皮帶輸送到懸掛式粉煤灰充填機上,在需要充填粉煤灰的位置處,在粉煤灰充填機的相應位置處安裝擋板,將粉煤灰充填到采空區。

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