系统设计工作流速，。充填管道壁厚充填管道壁厚按下式计算∶式中管道所受最大压强，取钢材抗拉许用应力，焊接钢管取磨损腐蚀量，取。代入式，得，取壁厚。充填管道型号据此选取高锰钢管，材质，外径，钢管壁厚，实际管道有效内径。水平管道之间用快速接头连接。充填钻孔由于系统从地表至首期充填水平高差超过，钻孔破损后处理或者重新施工新钻孔难度较大，因此，应尽量延长钻孔使用寿命。鉴于管径增大会使矿物均属于层状结构硅酸盐，这是煤矸石矿物成分个特点。煤矸石化学成分不稳定，不同地区煤矸石成分变化较大，其主要化学成分是和。其次为和等。此外，也常含有少量和等金属元素。分析煤矸石物理力学性质及化学成份组成表表和图图，可以得出如下结论表充填料物理力学性能表充填料密度松散干密度渗透系数中值粒径，水上休止角水下休止角煤矸石粉煤灰注分子为干样松散干密度，分母为水中沉积时松散密度中值粒径粒级组成曲线上累积含量时对应颗粒粒径表充填物料不同粒径组成表充填料煤矸石粉煤灰表充填料压缩参数测定结果览表充填料压缩系数压缩模量煤矸石粉煤灰表充填材料化学成份测定结果充填料名称煤矸石粉煤灰图充填料粒级组成曲线图充填料单位沉降量与压力关系曲线图充填料孔隙比与压力关系曲线煤矸石粒级较粗，即使经过破碎，其控制粒度也在以下，因此，充填管道输送特性较差煤矸石含量较高，具有定散体强度，是较好充填骨料煤矸石渗透系数较高，达，有利于充填体脱水和快速硬化虽然煤矸石在压力作用下孔隙比与单位沉降量较大，但由于粉煤灰沉降量小，可以填充煤矸石孔隙，从而有效抑制煤矸石胶结体压缩沉降率，提高采场接顶充填效果。综上所述，虽然受破碎成本限制，煤矸石粒度较大，管道自流输送过程中容易沉淀且管道磨损严重，但通过添加粉煤灰等细粒物料进行改良并提高浓度后，上述问题可以得到解决，孙村煤矿充填实践也证明了这应。由于粉煤灰具有定悬浮性能，可增大充填料浆体积浓度，有效抑制骨料沉淀，改善充填料浆管输性能。减水剂在充填料浆用水量不变情况下，可显著提高其流动性或在保持其流动性不变情况下，大量减少其用水量。充填料浆技术参数水泥粉煤灰煤矸石减水剂等混合物料加水形成质量浓度为左右似膏体由于水泥粉煤灰煤矸石都属轻物料，左右质量浓度充填料浆其体积浓度远大于同质量浓度尾砂或其他粗骨料胶结料浆，通过钻孔和井下管道输送至待充采场。由于华泰公司煤矸石充填料浆配比试验正在进行中，其关键技术参数尚不能确定，因此暂按孙村煤矿煤矸石似膏体充填料浆技术参数进行相关计算与初步设计，待华泰公司配比试验完成，关键技术参数确定后，再进行详细理论计算与方案设计。煤矸石似膏体胶结充填料浆配比参数骨料煤矸石，粒径小于水泥粉煤灰煤矸石质量比质量浓度复合减水剂添加量水泥与粉煤灰质量和百分比。推荐配比充填浆体物理力学参数指标充填体强度不低于泌水率低于混合固料密度式中水泥密度，粉煤灰密度，煤矸石密度，。混合固料中值粒径根据水泥粉煤灰煤矸石中值粒径和配比情况，可以估算出混合固料中值粒径为。浆体体重体积浓度体积水砂比水泥水泥罐车压气卸料水泥仓计量与输送煤矸石破碎煤矸石堆场计量与输送搅拌管道自流输送充填采场粉煤灰罐车压气卸料粉煤灰仓计量与输送水计量与输送建材厂中碎充填工艺流程华泰公司煤矸石似膏体充填工艺流程如图所示。图华泰公司煤矸石似膏体充填工艺流程图在煤矸石山附近建立粗碎研究背景及目的和意义山东华泰矿业有限公司以下简称华泰公司是山东新汶矿业集团所属主力矿山之，煤炭储量万，三采区是华泰公司主要采煤工区，位于井田东北部，采区范围东至矿井边界，边界线为秦煤柱线，西部至付断层，浅部为秦与付断层交汇处，深部至花断层。南部为秦及付断层，北部为付断层，三采区面积。地面标高，埋藏深度约。体阻力等众多因素影响，对粗骨料充填，工作流速可按以下经验公式估算式中充填浆体容积液固比，推荐配比煤矸石似膏体充填浆体容积液固比几何充填倍线，华泰公司三采区首期充填范围内充填倍线为。将有关参数代入式得设计系统实际工作流速可达，高于设计工作流速相近，输送性能满足要求。充填能力校核合理输送能力是建立在充分利用有效压头，从而使其充填能力最大，按下式计算计算结果表明，华泰公司煤矸石似膏体管道自流输送充填系统满足充填能力要求。充填范围校核充填倍线是管路自流输送中个重要参数。它有两个指标，即几何充填管路倍线和可输送倍线或称最大允许充填倍线。几何充填管路倍线按式计算，首采地段最大充填倍线。对于个既定充填系统，几何充填管路倍线反映输送系统客观上所具有输送能力。但是，实际上，几何充填管路倍线受许多经常变化因素所支配，如满水点位置砂浆浓度负压区段范围水头损失及垂直管段满管度等另外，还受开拓系统作业方式充填地点变化等因素影响。因此，在实际生产中，几何充填管路倍线是个经常变化数值。设计中应根据开采要求，按最大允许充填倍线及合理水砂比考虑输送能力。为保证顺利实现管道自流输送充填料浆，几何充填管路倍线应小于最大允许充填倍线。充填系统最远输送距离取决于系统最大允许充填倍线。最大允许充填倍线是根据实际压力和浆体比重计算，实际应用中可按下式估算式中垂直管段满管系数，取管道局部阻力系数，取浆体密度，推荐配比煤矸石似膏体充填浆体密度为浆体水力坡度，砂浆水力坡度按以下两种方法计算∶金川公式式中清水水力坡度，按下式计算∶清水摩擦阻力系数，按下式计算∶管道敷设系数，取将各有关参数代入式，得∶沉降阻力系数按下式计算∶充填料平均粒径，即。颗粒平均沉降速度第级颗粒沉降速度为计算，引入系数如果第级粒径为，当时，当时，当时，当时，第级粒径产率颗粒形状系数，对于尾砂和人工砂，。煤矸石颗粒堆点。充填材料构成华泰公司煤矸石似膏体胶结充填材料由水泥粉煤灰煤矸石减水剂组成。煤矸石为充填骨料，为便于管道输送，需进行破碎，控制粒度。普通硅酸盐水泥为胶凝材料。粉煤灰又称飞灰，是种颗粒非常细以致能在空气中流动并能被特殊设备收集粉状物质。通常所指粉煤灰是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出经收尘器收集物质。在高温下，煤粉颗粒将发生系列物理化学变化。首先煤粉达到熔融状态后由于表面张力使表面积达到最小，煤粉颗粒菱角会收缩使颗粒成为球状，这些熔化球状颗粒会在煤粉燃烧过程中产生和水蒸气中漂浮。这些颗粒充分燃烧离开火焰区域后，会迅速移动到温度较低区域，然后淬灭成中空厚壁球状颗粒。由于和水蒸气存在，这些颗粒可能与这些气体发生二次聚合和解聚反应。由于粉煤灰具有定悬浮性能，可增大充填料浆体积浓度，有效抑制骨料沉淀，改善充填料浆管输性能。减水剂在充填料浆用水量不变情况下，可显著提高其流动性或在保持其流动性不变情况下，大量减少其用水量。充填料浆技术参数水泥粉煤灰煤矸石减水剂等混合物料加水形成质量浓度为左右似膏体由于水泥粉煤灰煤矸石都属轻物料，左右质量浓度充填料浆其体积浓度远大于同质量浓度尾砂或其他粗骨料胶结料浆，通过钻孔和井下管道输送至待充采场。由于华泰公司煤矸石充填料浆配比试验正在进行中，其关键技术参数尚不能确定，因此暂按孙村煤矿煤矸石似膏体充填料浆技术参数进行相关计算与初步设计，待华泰公司配比试验完成，关键技术参数确定后，再进行详细理论计算与方案设计。煤矸石似膏体胶结充填料浆配比参数骨料煤矸石，粒径小于水泥粉煤灰煤矸石质量比质量浓度复合减水剂添加量水泥与粉煤灰质量和百分比。推荐配比充填浆体物理力学参数指标充填体强度不低于泌水率低于混合固料密度式中水泥密度，粉煤灰密度，煤矸石密度，。混合固料中值粒径根据水泥粉煤灰煤矸石中值粒径和配比情况，可以估算出混合固料中值粒径为。浆体体重体积浓度体积水砂比水泥水泥罐车压气卸料水泥仓计量与输送煤矸石破碎煤矸石堆场计量与输送搅拌管道自流输送充填采场粉煤灰罐车压气卸料粉煤灰仓计量与输送水计量与输送建材厂中碎充填工艺流程华泰公司煤矸石似膏体充填工艺流程如图所示。图华泰公司煤矸石似膏体充填工艺流程图在煤矸石山附近建立粗碎站，破碎后以上煤矸石进入建材厂中碎工序，以下煤矸石通过汽车运输至充填站煤矸石堆场。充填时由装载机重。主要设施充填管道与充填钻孔充填管道直径根据充填系统充填能力要求和充填料浆工作流速在兼顾能力输送可靠性料浆出口压力基础上，确定充填料浆工作流速，充填管道内经应不小于式中充填系统小时充填能力充填系统设计工作流速，。充填管道壁厚充填管道壁厚按下式计算∶式中管道所受最大压强，取钢材抗拉许用应力，焊接钢管取磨损腐蚀量，取。代入式，得，取壁厚。充填管道型号据此选取高锰钢管，材质，外径，钢管壁厚，实际管道有效内径。水平管道之间用快速接头连接。充填钻孔由于系统从地表至首期充填水平高差超过，钻孔破损后处理或者重新施工新钻孔难度较大，因此，应尽量延长钻孔使用寿命。鉴于管径增大会使矿物均属于层状结构硅酸盐，这是煤矸石矿物成分个特点。煤矸石化学成分不稳定，不同地区煤矸石成分变化较大，其主要化学成分是和。其次为和等。此外，也常含有少量和等金属元素。分析煤矸石物理力学性质及化学成份组成表表和图图，可以得出如下结论表充填料物理力学性能表充填料密度松散干密度渗透系数中值粒径，水上休止角水下休止角煤矸石粉煤灰注分子为干样松散干密度，分母为水中沉积时松散密度中值粒径粒级组成曲线上累积含量时对应颗粒粒径表充填物料不同粒径组成表充填料煤矸石粉煤灰表充填料压缩参数测定结