实施充填开采具有重要意义。实施充填开采,可以减 少井下采空区水、积聚空间,降低采空区突水、 有害气体突出、浮煤自燃等事故发生可能性,抑制煤层及顶底板 的动力现象,提高矿井安全保障程度;如果尾矿坝缺少维护和监测还容易出现垮坝的危险,给下游造成意想不到后果。可以充分回收“三下”压 煤和边角残煤,延长矿井服务年限;可以大量消化矸石,减轻煤 炭开采对地表的影响,减少耕地占用和矿区村庄搬迁,保护和改 善矿区生态环境,促进资源开发与生态环境协调发展。
胶结充填
干式充填、水砂充填都属于非胶结充填范畴,由于非胶结充填体无自立能力,难以满足矿工艺高回采率和低贫化率的需要,20世纪60~70年代,中国开始开发和应用胶结充填技术。胶结充填是将胶凝材料(一般为水泥)、骨料、水混合形成浓度较高的浆体,通过钻孔或管道,自流或加压输送到待充填地点进行充填的工艺。充入采场的水泥砂浆经过一定时间养护后,成为固化体控制地压。充填站设置料仓或堆场,采用振动放料形式,通过皮带传送至搅拌桶制浆。在胶结充填中水是输送物料的载体,充入采空区后,除一部分参与水泥水化反应之外,多余的水分通过脱滤水设施渗滤出去,沿巷道水沟流入水仓,通过排水和排泥设施将渗滤出的清水和随清水流失的细泥排出地表。
尾矿充填站使用的主要设备为高浓度搅拌槽和螺旋输送机。其工作原理为螺旋输送机把尾矿矿浆输送到高浓度搅拌槽,利用转动着的叶轮获得能量,受上、下螺旋方向相反的叶轮作用,形成两股相对流动的矿流,互相冲击、搅拌而使浆料混合均匀。
对于大、中型选矿厂来说,选矿设备产生大量的尾矿,这些尾矿需要建设大型的尾矿库,不但占用大量大型尾矿库的土地资源,而且极易造成环境破坏。但浓度过高,流阻过大,流速偏小,不能实现自流输送,必须采用泵送加压。如果尾矿坝缺少维护和监测还容易出现垮坝的危险,给下游造成意想不到后果。
矿井充填站可以使用水力输送。在地面充填制备站,经过充填管路利用倍线自重输送或用泵将水砂充填或胶结充填材料送往井下采场进行充填。
机械充填。干式充填材料经常是通过充填井下井,再转运到采场,通过电耙或抛掷机进行充填。充填用混凝土或通过地表搅拌,经垂直管路下井或在井下设制备站制备,然后送到采场,再用电耙或抛掷机充填。
矿井充填站可以采取多种不同的填充方式,其不同之处在与采用的充填物质,以及进行充填时,充填物质输送方式的不同。一般来说,主要有干式充填、水砂充填和胶结充填三种。
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