粉煤灰注浆回填采空区3种方案对比

采空区开采后出现沉陷情况，需要结合地质开采条件，进行注浆回填工作。粉煤灰注浆充填能有效填充采空区，解决塌陷问题。目前粉煤灰充填有3中方案：1、覆岩离层注浆减沉 2、粉煤灰采空区充填井下气力输送 3、粉煤灰采空区充填井下胶带机输送。

覆岩离层粉煤灰注浆充填减沉方案

1、粉煤灰注浆充填减沉机理

煤系地层为沉积岩,属层状结构。在一般地质亲件下,煤层开采后上覆岩层发生移动、变形和破坏由下往上依次形成冒落带、裂隙带、离层带和弯曲沉降带,一直反映到地面发生沉陷。在裂隙带之上由于有软硬岩层相间其抗弯刚度不同,当岩层下面存在允许变形空间,且岩居组合是下软上硬时就会在一定时间出现岩层之间离层的裂隙,甚至会出现多个离层裂隙,形成一组离层裂隙带。虽然在离层带内岩层之间有裂隙,但每个岩层自身是连续的。

粉煤灰灌浆回填,是指通过地面钻孔将粉煤灰与水的混合浆液注入到正在形成过程中的离层缝隙中,如果注入的充填物能及时有效地充填满离层缝隙,就可以阻止离层往上继续发展,从而阻止上覆层直至地面的下沉。由于离层带下部还有连续的岩层即隔水层,阻隔了液态充填物涌入采空区,粉煤灰灌浆回填不会井下采煤工作面的正常生产。

2、粉煤灰注浆充填减沉方案

粉煤灰充填用干灰量和采煤质量关系

             K v r湿灰

W干灰=W采  ---------------

          (1+Cw)r煤

3、粉煤灰充填注浆系统及设备

供浆系统:通过振动筛去粉煤灰中的3m以上颗粒;通过皮带机将粉煤灰装λ搅拌池;在搅拌池中按注浆要求容重调和好灰浆;然后釆用中压泵将粉煤灰浆液注入输浆管路。

加压泵站设备:中压泵6台,两个搅拌池及稳压装置等组。

输浆管路:输浆管路Φ140×7.72管路2条。

注浆钻孔:在工作面上方每隔20m布置一注浆钻孔,注浆钻孔在松散层及基岩段采用钢管护壁在离层段采用花管护壁。

粉煤灰采空区充填井下气力输送方案

该方案地面输送及地面至井下输送系统相同,不同的是在井下输送环节采用气力输送，并在以往充填器实验硏究的基础上,设计了大型文丘里管充填器,并进行了地面充填实验。

通过仓泵和压风机提供的动力,粉煤灰通过两条管路运输,两条输灰管路经采区上山,分别进入采煤工作面的上下两条平巷,如图4。在上下平巷内的靠近采煤工作面处,两条输灰钢管分别连接3条或4条输灰软胶管,输灰软胶管进入采场连接文丘里管充填器,这样在采场內共有6台或8台充填器同时进行充填作业。

每台充填器的充填覆盖宽度:沿采煤工作面倾向6台或8台充填器同时作业,如果按工作面斜长200m考虑，则每台充填器承担的充填宽度为33或25m,充填器可以向上斜、下斜方向喷射充填,由于充填器的喷射距离为20m,所以毎台充填器不用斜向移位就能覆岩33m以上的充填宽度。

充填器安置于支护控顶范围内，单体支柱支护工作面的控顶范围一般是3至5排,综采工作面的控顶范围为综釆支架的长度,文丘里管充填器可以布置在工作面控顶范围内,位于溜槽后侧(采空区一侧)。工作面内的输灰胶管可以随溜槽一起移动。

粉煤灰采空区充填井下胶带机输送方案

主要包括三部分:地面输送系统、地面至井下输送系统、井下输送系统。

1、地面输送系统

粉煤灰地面输送系统选用自卸卡车公路运输,粉煤灰储存在输灰钻孔孔口处的4个储灰罐中,每个灰罐体积600m2。

2、粉煤灰地面至井下输送系统

粉煤灰地面至井下输送为简捷的办法是通过钻孔输送,在要充填的采区上方,打两个孔径为Φ340mm的钻孔,并在输灰钻孔孔口处设置一组储灰罐,在输灰钻孔底开挖岀两个储灰仓,粉煤灰由地面通过钻孔直接落进井下储灰仓。

3、粉煤灰井下输送系统

灰仓里的粉煤灰利用仓泵、压风机的风压作用,压入文丘里管,在文丘里管里与水混合,变湿后的粉煤灰喷到皮带上,皮带经采区上山进入采煤工作面上的上顺槽,然后进釆煤工作面处。在采煤工作面,粉煤灰通过皮带输送到悬挂式粉煤灰充填机上,在需要充填粉煤灰的位置处,在粉煤灰充填机的相应位置处安装挡板,将粉煤灰充填到采空区。

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