粘结性固体充填料大垂深防堵传输技术研究

邢台矿自2008年开始研发试验建筑物下综合机械化固体充填开采技术。充填开采的技术关键之一便是粘结性固体充填料的运输问题，也是充填开采高产高效的瓶颈。经过反复研究、方案比较与经济分析，确定了利用物料自垂力进行大垂深传输的方案，优化了投料管设计与孔径确定、储料仓的设计与物料缓冲装置设计，并着手进行下口缓冲、储料、监测防堵的综合传输技术研究，该技术保证了粘结性固体物料的大垂深安全运输，确保了充填开采的连续性，同时为邢台矿充填开采的高产高效技术研究奠定了基础，也为类似物料传输与防堵提供了技术支持。

标签粘结料；大垂深；防堵；传输

前言

目前，我国国有煤矿生产矿井“三下”压煤达到13.79Gt，其中建下压煤为9.468 Gt，而因采煤排放的矸石形成矸石山就有1700多座。邢臺矿已高强度开采44年，断层煤柱、冲积层煤柱所占比例逐年增加，而建下却压有58.23Mt呆滞煤炭资源，严重制约着矿井持续稳定发展。邢台矿于2008年，将矸石与粉煤灰作为充填骨料，进行建筑物下综合机械化充填开采技术研究并取得成功。

该充填开采技术就是将地面洗煤厂洗矸石与粉煤灰按一定比例混合，输送到井下，经过井下运输系统，运至工作面采空区进行充填开采，从而达到降低地面建筑物沉降的效果，解放建下煤炭资源。

该技术使用的充填骨料具有较强的粘结性，物料的投放传输是充填开采的关键技术之一。如果使用传统封闭管道满管投料方式，混合料从300米左右高度自投料孔内下放，下部管道内物料承受大于10MPa的管压，管内物料产生压实变形，受压实度和粘结性变化的影响，松散充填料将彻底丧失流动性，同时发生胶结堵管事故，处理困难，且每次冲洗管路不仅工作量大，产生大量污水，与现有绿色开采不相应。最终邢台矿采用钻孔投料，利用物料自重进行传输。故物料大垂深传输防堵技术就成为一个重要的研究方向。

1投料孔孔径确定

预防投料孔堵仓最根本的解决方式是在投料孔结构设计上充分考虑引起堵仓的各方面因素，设计合理的结构、形状等以杜绝堵仓现象发生。

投料孔管筒直径的大小取决于两个因素：a.物料最大颗粒的直径；b.所需的物料量。

管筒直径太小直接影响填料的输送且容易堵管，过大则增加经济成本以及影响井底的接料。一般取大于最大通过管道粒度3倍为圆管直径。根据填料的粒径