采空区粉煤灰充填气力输送与文丘里管充填器试验研究.pdf

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第15卷第3期(总第94期)
煤矿开采
Vol 15 No.3(Series No 94)
2010年6月
Coal mining Technolog
ne2010
来空区媒灰充嶼气力输送与
文丘里管克懊器试验酐
武景云,高延法2,曲广龙2,马鹏鹏,陆侃
(1.黑龙江龙煤集团公可,黑龙江:双鸭山155100;2.中国矿业大学(北京),北京10083)
[摘要]提出了采用气力输送和文丘里管充填器进行井下采空区粉煤灰充填的技术方法,设
计了由地表至井下采空区的充填系统。研发了文丘里管充填器,并进行了地面与井下充填实验。该充
填系统为燃煤电厂粉煤灰井下存储和矿井开采沉陷控制开辟了新的技术途径
关键词]」粉煤灰;采空区充填;气力输送;文丘里管充填
[中图分类号]T823.7[文献标识码]R[文章编号]1006-6225(2010)030085-03
Research on Airslide of Fly Ash for Stowing Gob and Laboratory of
Venuri Pipe for Stowing Machine
矿井开采沉陷控制对于井下安全开采利矿区环向喷水的小孔。喷水与圆筒喷出的粉煤灰平行流
境保护都具有重要意义。将燃煤及煤矸石发电厂排动,并环绕在圆筒内喷出的粉煤灰周围,从而起到
放的粉煤灰充填到煤矿井下采空区,既能减少粉煤降尘作用
灰在地面造成的环境污染,又能有效地控制地表沉
实验效果;实验中粉煤灰尘埃较大,水没有起
陷。可同时解决电厂与煤矿循环经济模式中的粉煤到充分降尘作用;水和粉煤灰混合不好,圆筒口有
灰排放和地表沉陷两大关键技术难题,对实现矿区水流出现象;喷射甌离约5m。
可持续发展有着重要意义4。
实验结论:直管式充填器降尘效果较差
粉煤灰气力输送井下充填技术思路:通过钻孔1.2喷浆管式充填器
将粉煤灰输送到井下,井下通过管路气力输送到采
喷浆管式充填器借鉴了井下喷浆机的原理。该
煤工作面,在采场内通过文丘里管充填器实现水灰充填器由两部分构成,前半部分是膛线管,后半部
混合后,直接喷射充填到采空区。该技术有2个关分是水灰混合管。该充填器的降尘过程在管内实
键点:文丘里管充填器和粉煤灰管道气力输送。
现。水直接进入内外两层钢管之间的环形空腔,然
1充填器实验研究
后从内层钢管的小孔向内喷出,在充填管内与粉煤
灰混合。
在采场内,将通过管道气力输送来的粉煤灰喷
膛线管内有螺旋膛线,能收缩集中粉煤灰流
时充填到采空区内,就必须解决粉煤灰充寘时的降线,加大喷射距离,集中喷射点。同时也能进一步
尘问题。拟设计一种充填器实现粉煤灰与水的充分使粉煤灰和水更有效混合。
混合,达到降尘甚至消除扬尘的目的。为此,先后
实验效果:粉煤灰和水混合效果大为改善,粉
设计了3种结构的充填器,并分别进行了实验。
尘显著减少。但当粉煤灰的供给不稳定时,水灰混
1.1直管式充填器
合效果较差,时而出现粉尘,时而出现流水。
主体结构为1节一端为锥型的钢管圆筒,其另
实验结论:粉煤灰和水混合性能不够稳定,尚
端锥型口直接连接供灰管。在直管出口内外布置需改进。
喷头喷雾降尘。
1.3文丘里管充填器
圆筒周边布置着4个被弯成环形的水管,每
1.3.1文丘里管充填器的结构
个水管连接着4个圆筒内的喷头。在圆筒内,水沿
文丘里管充填器是由收缩管、喉管和扩散管组
径向喷出,并与圆筒内沿轴向流动的粉煤灰混合。成的,如图1。喉管段是双层钢管,内层有喷水小
同时,在靠近出口处也布置着环形水管,开有沿轴孔,压力水在喉管的环形空间向管内喷出
[收稿日期]2010-04-30
[作者筒介]式景云(1957-),男,辽守彰武人,高级工程师,现任黑龙江龙煤集团新矿业公司副总经理。
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总第94期
煤矿开采
2010年第3期
高压水管
ー『塑态泥状物煤灰
粉煤灰
扩散管
喉管收缩管供灰管
图1文丘里管式充填器结构
1.3.2文丘里管充填器水灰混合原理
为东荣矿二矿南二下延采区18层煤五面设计
文丘里管充填器水灰混合原理包括两个方面:了井下采空区粉煤灰充填方案。充填系统主要包括
流体力学中的文丘里管收缩加速与扩散形成涡流原3个部分:地面与投料孔系统、井下输送系统和工
理;水珠与粉尘颗粒高速碰撞一一冲破彼此气膜作面充填系统。粉煤灰充填系统方案如图2所示。
一一实现水灰结合的原理?。
粉煤灰通过文丘里管时,在收缩管内粉煤灰逐
电汽车
渐加速,到达喉管处流速最高。
储灰)储灰罐
喉管段由孔沿径向喷入压力水,在轴向高速气
流的冲击下,水线被粉碎成大量的小液滴,充满整
个喉部。沿轴向高速运动着的粉煤灰尘粒,冲破沿
回采工作面
径向运动的细小水珠周围的气膜,被吸附在水珠上
沿轴向进入扩散管。
输灰钻下仓
a-充填区
在扩散管内,气流速度变小,会出现涡流,使
仓泵
得粉煤灰与水滴进一步充分混合,同时气流压力逐
压风机
输灰管路
渐得到恢复。
运输巷
文丘里管充填器
充分混合后的塑态泥状粉煤灰,最后经过膛线
管后喷射出去
图2矿并采空区粉煤灰充填系统
1.3.3エ程型文丘里管充填器试验
为了满足充填工程的需要,提高充填器的充填
地面与投料系统由汽车将粉煤灰由电厂运送
能力,研制了工程型文丘里管充填器,并进行了工
到地而充填站的储灰仓,通过大孔径钻孔将电厂粉
程型文丘里管充填器性能试验。
煤灰由地面输送到井下。
实验设备:空压机,型号vf-6/7,风量6m3/
井下输送系统在井下以压风为动力,通过管
,风压0.4MPa。文丘里管充填器型号:I型进灰路气力输送到采煤工作面。
管76mm,进水管15mm;Ⅱ型进灰管
工作面充填系统在采场内将气力输送来的粉
133mm,进水管20mm;Ⅲ型进灰管219mm
煤灰通过文丘里管充填器实现水灰混合,直接喷射
进水管小25m。
充填到采场后方的采空区内。
实验效果:文丘里管充填器都能实现粉煤灰与2.2地面与投料孔系统
水的有效混合,粉煤灰喷出后呈细小碎块、塑性泥
输灰钴孔位置设在充填采区的总回风巷外侧
巴状;在合理的水灰比条件下,无扬尘出现;进灰处,粉煤灰沿输灰管路向下输送。钻孔孔径
管小133m、进水管中25mm的Ⅱ型充填器,其充白340m,并配有335mm无缝钢管作为护壁钢
填能力可达到20m3/h,粉煤灰喷射距离为12m
管,并在护孔管的内部安装陶瓷内衬复合钢管,作
实验结论:文丘里管充填器能够完全达到粉煤为向井下输送粉煤灰的管路,投料孔及其井上下灰
灰充填的要求
仓系统如图3所示。
2.3井下气力输送系统
2东荣二矿井下采空区粉煤灰充填方案
粉煤灰气力输送采用“双套管输送技术”,粉
2.1采空区粉煤灰充填气力输送系统
煤灰输送距离为1000m。气灰比为12,粉煤灰气