xxx煤矿采空区充填设计

1目录1.设计原则及依据..........................................................21.1设计原则...........................................................21.2执行相关国家标准...................................................22.矿井基本信息............................................................33.物料配比................................................................33.1膏体充填料性能参数.................................................33.2膏体充填材料用量...................................................34.工艺流程................................................................55.主要设备选型............................................................65.1成品骨料制备系统...................................................65.2充填料配比搅拌系统.................................................85.3泵送系统..........................................................115.4充填管路系统......................................................125.5附属设施与配套事项................................................125.5.1蓄水池......................................................125.5.2沉淀池......................................................125.5.3厂房需求....................................................125.5.4配套事项....................................................126.管理方法及规定...................................................166.1施工管理..........................................................156.2密闭材料的质量要求................................................156.3充填巡查管理系统维护..............................................156.4突发性跑漏尾砂事故的防范措施.......................................157.安全技术措施.........................................................1721.设计原则及依据1.1设计原则（1）工艺合理，系统可靠，经济实用，实现“三下煤”开采；（2）《煤矿安全规程》中的相关标准、规定、规范，保证设计安全；；（3）xxx煤矿相关资料；（4）严格执行国家煤矿类有关标准、规定、规范，保证设计质量；（5）充分利用煤矿现有设施，尽量减少工程量，从而节约基建投资；（6）确保充填站的服务范围和充填能力；（7）保证充填系统在服务年限之内的安全和使用的稳定性；（8）高度重视环境保护和水土保持；（9）充填站布置应尽量紧凑，节约宝贵的工业场地；（10）工艺要尽可能简单可靠；（11）使用过程中易于管理；（12）管道泵送系统运行可靠。1.2执行相关国家标准（1）国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》；（2）中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB3095-1996（3）中华人民共和国国家标准《地表水环境质量标准》GB3838-2002（4）中华人民共和国国家标准《地下水质量标准》GB14848-93（5）中华人民共和国环境保护法（6）中华人民共和国环境噪声污染防治条例（7）中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996（8）中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996（9）中华人民共和国国家标准《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》GB9137-88（10）中华人民共和国国家标准《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90（11）中华人民共和国国家标准《土壤环境质量标准》GB15618-1995（12）中华人民共和国国家标准《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB18599-200132.矿井充填基本信息充填能力：40m³/h。泵送距离：按2000米考虑。来料最大粒径：100mm。洗煤厂的矸石的运输距离：汽车运输5kM。3.物料配比根据现有的情况，充填料浆的浓度控制在78%~84%左右。材料配比参数详见下表。表1材料配比参数表序号成份用量（kg/m3）质量百分比（%）备注1矸石136070.1骨料粒度小于6mm2粉煤灰//结合试验和粉煤灰产量调整3水泥1909.84水39020.15添加剂//视需要添加6合计1940100注：以上参数在正式充填前会根据试验情况进行调整。根据上述配比配置充填膏体质量浓度为：79.9%。3.1膏体充填料性能参数综合各方面的要求，确定xxxxx煤矿膏体充填料性能指标如下：（1）新拌膏体浆液坍落度：不小于20~25cm；（2）膏体初凝时间：4～6h；（3）膏体可泵送时间：≥2h；（4）静置泌水率：≤3~5%；（5）抗压强度：Rc4-6h≥0.1MPa，Rc1d≥1MPa以上，Rc9d≥3MPa以上，Rc28d≥5MPa以上。3.2膏体充填材料用量4依据xxx煤矿膏体充填开采工作的生产指标，计算出充填材料具体用量情况见下表。表2充填材料用量汇总表项目单位用量材料用量小时用量40m3/h矸石t/h54.4粉煤灰t/h按配比试验添加水泥t/h7.6水t/h15.6添加剂t/h按需添加54.工艺流程Xxx煤矿充填总体工艺流程如图1所示。图1根据充填方案的要求：可用原料骨料为≤100mm的矸石。原料矸石由矿方负责运输至充填站的原料堆场，由装载机运来直接卸料至骨料接料斗，经斗底振动给料机输送到二合一复合破碎机一次破碎成品矸石，要求粒径≤6mm的成品骨料直接卸料至下方的成品矸石待料斗中，一级破碎就满足充填粒径要求。充填时，待料斗内的成品骨料经骨料计量机构及皮带输送机输送到搅拌机内。水泥、粉煤灰均用散装罐车运送，通过压气卸入立式筒仓，经仓底螺旋输送机输送到计量斗内计量，计量后输送至搅拌机内。水通过水泵从蓄水池内引水经计量后加入搅拌机内。上述原料在搅拌机内搅拌，形成合乎质量要求的充填料，然后通过充填泵加压后经管道输送至充填区域进行充填。6破碎产生的粉尘由矿方自设除尘装置进行收尘。外加剂（速凝剂等）视情况添加，方案预留添加和计量设备，外加剂种类和添加量根据试验确定。5.主要设备选型5.1成品骨料制备系统根据前面提出的骨料制备方案，该系统设备主要包括1个约8m³的骨料接料斗、1台振动给料机、1条皮带输送机、1台高效二合一破碎机等。为了方便系统建设的组织，成品骨料待料斗包括在充填料配比搅拌系统中。成品骨料制备系统设计与充填料配比搅拌系统可以同时间工作，也可以独立运行。在不需要充填，同时成品骨料缓存堆场未满的时候也可以安排成品骨料制备，这时所加工出来的成品骨料存放在成品骨料缓存堆场内备用。正常充填条件下，骨料用量54.4t/h。（1）骨料接料斗原料骨料用接料斗容积为8m3。原料进料粒度控制在100mm以下，料斗上部设置棒条筛网，筛条间距100mm，防止较大的排渣进入成品骨料制备系统。考虑到所有骨料都经过上料斗，磨损比较大，为了提高其使用寿命和便于更换，上料斗设计时钢板厚度适当加大，同时锥体部分考虑内衬耐磨板。（2）振动给料机原料骨料接料斗下部设置1台振动给料机均匀上料，其主要技术参数见下表。表3振动给料机主要参数表序号项目参数单位1型号GZT-380×95/2处理能力96-160t/h3最大给料粒度≤100mm4功率11kW5电压380V7序号项目参数单位6外形尺寸（长×宽×高）3920×1640×1320mm7重量4.082t（3）皮带输送机各皮带机技术参数见下表。表4皮带输送机主要参数表序号项目参数单位1#1带宽650mm2输送长度/功率≤6/4m/kW6～20/5.5～1120～50/7.5～303输送速度0.8～2.0m/s4理论输送量≥90t/h5备注规格为TD75型槽形带式输送机；驱动装置：电动滚筒；有清扫器、拉绳开关、跑偏监测器等装置；有单侧简易检修通道，露天部分带防雨罩。/（4）高效二合一破碎机选择高效二合一破碎机对矸石进行破碎，出粒度≤6mm。其参数见下表。表5高效二合一破碎机主要参数表序号项目参数单位1型号PCW-1212/2进料粒度≤150mm3出料粒度≤6mm4产能≥54.4t/h8序号项目参数单位5功率160kW6总重量12.5kg7外形尺寸1960x2370x2480mm5.2充填料配比搅拌系统（1）设备配套方案充填料原料的混合、搅拌是充填体制备过程中极其重要的一环，其质量的好坏决定了后续的泵送工作是否正常进行以及是否能代替煤柱对采空区进行有效支撑。为了保证充填体的质量，充填料配比搅拌系统采用搅拌站进行充填体制备，原因为：①搅拌站技术成熟，可连续精确实现充填料上料、称量、搅拌、放料，一体化程度高，工作能力大，确保充填料需求；②具有扣称、补称功能，计量精度高，原料骨料可达±1%，其它原料可达±0.5%，保证了充填体的配比，充填体质量有保证，不会出现因配比失衡造成充填体质量下降，从而造成堵管、充填体性能指标下降问题；③充填料搅拌均匀，保证了充填体的性能指标和正常泵送；④上料、称量、搅拌、放料各个步骤时序可控，从而保证了充填体制备与井下充填工作按要求有序完成；⑤采用PLC程序控制，自动化程度高，减轻人工劳动强度，提高工作效率。搅拌站布置形式一般采取双站形式，并行工作。优点为：设备能力需求小，投入费用低。另外，当一台设备出现故障时，仅是充填能力暂时降低，但不影响充填工作。xxx煤矿充填料配比搅拌系统搅拌站采用单站形式，主要是为了在节约成本的基础上，保证系统充填能力的需要。（2）设备组成充填料配比搅拌系统主要设备包括：1台搅拌机、1条斜皮带输送机、1套水泥螺旋输送机、1套粉煤灰螺旋输送机、1台水泵、1台外加剂泵、1个水泥筒仓（包括配套的仓顶收尘器、卸料蝶阀、破拱装置、仓顶安全阀）、1个粉煤灰筒仓（包括配套的仓顶收尘器、卸料蝶阀、破拱装置、仓顶安全阀）成品骨料上料斗、计量斗（骨料、水泥、粉煤灰、水各1）、一个成品骨料待料斗。9（3）主要设备选择搅拌机目前可供选择的搅拌设备有连续式混凝土搅拌机与强制间歇式混凝土搅拌机。采用连续式搅拌机，由于各环节设备都是连续运转，没有等待时间，设备能力配置相对较小，投资相对较低，但是连续式搅拌需要充填所用骨料、粉煤灰、水泥和水全都连续计量与之相匹配，属于动态计量，配比只能滞后调整，料与配方要求的偏差较大，直接影响泵送效率。采用强制间歇式搅拌机，物料配比分次进行，属于静态计量，精度较高，容易保证，每一