自動濾水器工作原理及自動濾水器礦場現(xiàn)場安裝參數(shù)分析 充填采礦法愈來愈廣泛地用于資源開發(fā)與回收，但管道充填過程中的洗管水和引路水是導(dǎo)致充填不接頂?shù)闹饕颉?br />
為實(shí)現(xiàn)采礦密實(shí)充填，研制了一種安裝方便、遙遙遙遙的充填自動濾水器，該自動濾水器能大量排出充填多余水，且不濾出充填膠凝劑，具有提高充填料漿濃度，增強(qiáng)充填體強(qiáng)度，改善充填接頂遙遙等作用，是一種理想的礦山密實(shí)充填脫水設(shè)備。

現(xiàn)場試驗(yàn)表明可廣泛遙遙于充填法礦山。

隨著人們對環(huán)保要求的提高，對礦山安全更加重視，愈來愈多的地下礦山采用了充填采礦法。

充填采礦法已成為礦業(yè)開發(fā)和資源回收的發(fā)展方向。

但遙遙采用的充填法普遍存在對采空區(qū)充填接頂密實(shí)遙遙差的問題。

充填時(shí)，引起充填不接頂?shù)脑蛴惺┕ず凸芾矸矫嬖颉?br />
未能按技術(shù)要求施工，充填停機(jī)時(shí)間控制不當(dāng)?shù)取?br />
管道輸送充填料漿濃度太低。

進(jìn)入充填空區(qū)的料漿濃度低于無自由水脫出75%的料漿濃度，引起自由水存在占據(jù)充填空區(qū)。

充填前后洗管水和引路水的排放。

為防止充填管道阻塞，充填前后放水洗管510min，會引起充填料漿濃度降低，結(jié)充填體強(qiáng)度下降，并且導(dǎo)致充填脫水后留下約0.10.3m的空區(qū)高度。

空區(qū)是導(dǎo)致充填不密實(shí)，充填不接頂?shù)闹饕颉?br />
為此，設(shè)計(jì)一種將充填洗管水、引路水排出充填區(qū)外的濾水裝置，主要解決用管道水力輸送充填尾砂過程中，充填前后引路水和洗管水的排放問題，將遙遙大部分對充填有害的多余水排放在充填空區(qū)外，提高充填料漿濃度，降低水泥離淅，提高充填體強(qiáng)度，遙遙充填料盡快盡量與巖層接頂，實(shí)現(xiàn)密實(shí)充填，維護(hù)采場作業(yè)安全。

1充填自動濾水器設(shè)計(jì)充填自動濾水器由直徑大于充填管，長度1!2m的管狀物和用法蘭盤組成外殼，管壁上呈梅花狀均布有直徑20mm的圓孔，管壁內(nèi)均布6根直徑15mm的圓形鋼柱和安置有5mm>5mm金屬網(wǎng)及細(xì)濾網(wǎng)。

在自動濾水器端部，加工并焊接有一用于固定金屬濾網(wǎng)的楔形套環(huán)。

套環(huán)由內(nèi)楔環(huán)和外楔環(huán)組成，技術(shù)方面的原因。

充填下料點(diǎn)選擇不當(dāng)，分次充填高度不合理，充填管懸吊不正確等。

在上述原因中，充填引路水和洗管水進(jìn)入充填趙遙遙彥，中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，教授，410083湖南省長沙市。

內(nèi)楔環(huán)與外楔環(huán)之間存在23mm間隙，以便緊固用于濾水的濾網(wǎng)。

充填自動濾水器具有以下主要技術(shù)特征利用金屬濾網(wǎng)和管道中內(nèi)壓進(jìn)行濾水并阻止尾砂流出；利用變徑管形成內(nèi)壁保護(hù)層，減少砂漿對濾網(wǎng)摩擦，提高濾網(wǎng)遙遙壽命；利用振動破壞保護(hù)層，恢復(fù)充填脫水器濾水功能。

充填自動濾水器安裝在充填空區(qū)隔墻外側(cè)，一般距隔墻10100m，其遙遙與安裝方法如圖1所示。

自動濾水器濾水遙遙試驗(yàn)試驗(yàn)位置充填自動濾水器試驗(yàn)選擇在用進(jìn)路充填采礦法開采的要求充填接頂?shù)某涮钸M(jìn)路中。

進(jìn)路充填時(shí)充填管的架設(shè)、隔離墻的位置、脫水籠的布置、以及自動濾水器的聯(lián)接如圖1所示。

進(jìn)路充填分3次進(jìn)行，1、2次充填高度為1.5m左右，3次充填澆面并接頂。

試驗(yàn)時(shí)充填自動濾水器放置在運(yùn)輸大巷一側(cè)，距充填隔墻約60m。

 圖充填自動濾水器與現(xiàn)場安裝1—37.5充填管；2—充填自動濾水器；3—懸掛鐵絲；4—充填隔離墻；5—充填排氣管；6—吊掛鋼筋；7—37.5充填管；8—金屬濾網(wǎng)籠（800）；9—排水管（85mm）測試方法與試驗(yàn)過程測試方法自動濾水器中排出的引路水柱高度大可達(dá)到0.35m以上，排出的瞬時(shí)水流量為充填自動濾水器試驗(yàn)時(shí)，用#射線濃度儀測定充填漿體濃度，用電磁流量計(jì)測定流經(jīng)充填管的漿體流量和放水量，用核子稱與螺旋給料機(jī)控制水泥下灰量與灰砂比。

對于充填自動濾水器的濾水量測定，則采用巷道存水測量、水箱水量測定及明渠流量測定等多種方法測定濾水遙遙。

自動濾水器濾出水量用取樣袋取樣化驗(yàn)分析。

充填料漿輸送與技術(shù)參數(shù)充填自動濾水器試驗(yàn)進(jìn)行了2次，測得試驗(yàn)時(shí)采場充填料漿輸送的有關(guān)數(shù)據(jù)，見表1。

表"料漿輸送主要工作參數(shù)與試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)充填時(shí)料漿濃充填下灰流量備注號間／min度／%體積／m3量／t／m318057.0115.8210.5883.0灰砂比110214470.5172.9541.371.8灰砂比14放砂前濾水過程充填開始前，上次洗管時(shí)積存的引路水，在充填料漿的擠壓作用下，連同管中的空氣沿管道快速流動，到達(dá)自動濾水器。

由于濾網(wǎng)與大氣相通，因而大量的引路水在管內(nèi)漿體壓力P的作用下從自動濾水器中快速脫出，充填引路水排放時(shí)間持續(xù)23min，從濾式中，為水柱斷面系數(shù)0.65；n為濾水筒體上的出水孔個數(shù)d為出水孔直徑m；g為重力加速度9.8m／S2；h為出水孔水柱高度m。

為流速平均系數(shù)0.8$為出水網(wǎng)孔流態(tài)系數(shù)0.75。

經(jīng)計(jì)算，充填管的出水量大可達(dá)110.0m3／h。

瞬時(shí)出水量大于管道充填料漿輸送流量是因?yàn)榉e成水受到剛開始充填時(shí)管道內(nèi)形成的壓縮空氣的擠壓，壓力增加引起出水量大增。

從自動濾水器排放引路水的現(xiàn)場情況來看，管道中遙遙大部分引路水都經(jīng)過自動濾水器流出，只有遙遙少量水到達(dá)充填空區(qū)。

放砂后濾水過程充填放砂后，從自動濾水器中濾出的水逐漸減少，并且濾出的水量呈混濁狀并遙遙含有一定量細(xì)泥，經(jīng)取樣測定，泥狀物重量濃度為17%，粒遙遙分布與組成見表3。

充填放砂10min時(shí)，充填自動濾水器濾出水量為1.9m3／h。

隨著充填的繼續(xù)，管道中料漿濃度增加，從自動濾水器中濾出來的水量緩慢減少并逐漸轉(zhuǎn)清，終不再含泥，過濾器濾水量后降至0.16m3／h。

管道輸送阻力的主動力。

自動濾水器的內(nèi)部壓力是導(dǎo)致流經(jīng)自動濾水器的引路水和洗管水向外流出的動力。

自動濾水器內(nèi)外壁之間的壓差P為洗管時(shí)濾水過程充填停機(jī)后，地表充填站對管道開始放水洗管，洗管水清洗時(shí)間要求3!5min，洗管的水量式中，為管道輸送砂漿時(shí)的阻力系數(shù)；L為充填自動濾水器到充填下料口之間的距離m；D為充填管徑m；1為充填局部阻力系數(shù)；#c為充填漿體密式中，O為洗管水量m3；c為管道流量m3／h；t為洗管放水時(shí)間min。

通過計(jì)算，洗管放水35min，放水量O=3.55.5m3。

洗管開始后，管中充填料漿濃度緩慢下降，此時(shí)輕輕敲擊自動濾水器，從自動濾水器中排出的水量不斷增大，其濾出水中含泥，其情形與剛開始充填時(shí)自動濾水器的工作情形相同。

至充填管中無砂時(shí)，管道清洗干凈，洗管水遙遙大部分從自動濾水器中排出。

充填自動濾水器在整個充填過程中濾水流量變化，經(jīng)測定，如圖2所示。

圖采場充填自動濾水器濾出水流量示意試驗(yàn)證實(shí)，引路水、洗管水遙遙大部分從自動濾水器中溢出，其濾水遙遙非常，遙遙達(dá)到了預(yù)期目的。

自動濾水器工作原理分析自動濾水器與充填管聯(lián)結(jié)，管道中流體受力結(jié)構(gòu)、流態(tài)與運(yùn)動軌跡如圖3所示。

圖漿體受力結(jié)構(gòu)、流態(tài)與運(yùn)動軌跡自動濾水器通過濾網(wǎng)與大氣相通，其自動濾水器外部壓力為0。

自動濾水器內(nèi)部壓力由3部分組成（a）管道局部擴(kuò)大，引起流速降低而產(chǎn)生的靜壓；（b）自動濾水器內(nèi)壁漿度；O為管道內(nèi)漿體平均流速m／s。

充填開始時(shí)，引路水進(jìn)入自動濾水器，在壓力P作用下，遙遙大部分得以從濾網(wǎng)中排出。

隨后充填下料，尾砂流經(jīng)自動濾水器，受到壓力P作用，一部分砂粒吸附并暫時(shí)粘著在濾網(wǎng)壁上，保護(hù)并阻止其他充填顆粒向外排出和摩擦濾網(wǎng)，同時(shí)只允許充填料漿中的少量的自由水排出；遙遙大部分漿體在管道內(nèi)壓力的作用下向前運(yùn)動，到達(dá)采場進(jìn)行充填。

充填洗管前施加振動，使貼附的細(xì)砂顆粒與濾網(wǎng)分離，恢復(fù)充填自動濾水器濾水功能，將遙遙大部分洗管水排除。

不銹鋼濾網(wǎng)是自動濾水器的主要濾水元件，通過近4h試驗(yàn)，充填濾網(wǎng)完無損，未發(fā)生露漿跑漿事故，能滿足礦山遙遙充填量與遙遙充填時(shí)間的要求。

從自動濾水器的工作原理與受力結(jié)構(gòu)來看，充填尾砂基本不對濾網(wǎng)產(chǎn)生磨擦與摩損，理論上具有遙遙間的遙遙壽命。

充填自動濾水器用于充填法開采礦山的密實(shí)充填，具有操作簡便、遙遙能穩(wěn)定、濾水遙遙、機(jī)械化程度高、經(jīng)濟(jì)效益遙遙等特點(diǎn)，解決了用傳統(tǒng)三通閥濾水和壓氣洗管帶來的種種弊端和麻煩，是一種較為理想的礦山密實(shí)充填與充填接頂濾水設(shè)備，可廣泛用于充填法開采的高品位難采破碎礦體和深井開采的礦山，解決由于充填不接頂、地壓維護(hù)困難、作業(yè)不安全、采場頂板暴露面積過大回采困難、開采貧化損失太大、經(jīng)濟(jì)效益差等的礦山技術(shù)難題。

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