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1.工程概况
沙坝土矿是贵州开磷（集团）主要的磷矿石生产单位，现年生产能力达160万吨，预计可达300～350万吨，已用充填采矿法部分取代原来的空场法，充填料主要成份为磷石膏，达到了提高资源回收率、保护地表沉陷的目的，同时解决了磷石膏地表存放污染环境、侵占土地的问题。现充填站选址于原大坪矿粉厂内，充填料直接从大水工业园园区通过管道泵泵送到大坪充填站，粉煤灰、水泥等充填混合物通过金中镇到开阳县级公路经过大坪时，直接进入充填站内。充填站内建有6000m3的磷石膏储浆罐，可以24小时内连续不断地充填，具有充填能力大、服务年限长的特点。
2.管道选择
充填料浆制备好后，通过管道输送到需要充填的采空区，为了满足生产对充填能力的需要，尽可能地降低管路破管、堵管机率，同时又要充分考虑矿山生产环节多和各环节间的不均衡性，在充填管道的输送能力方面要留有余地。
2.1充填量与充填能力
按照年充填体积等于扩能后的采出300万吨矿石所占有的空间来算，年需要消耗的充填体重量149万t；年理论制浆能力=149（50～60%）=248～298万t，考虑要消化部分废石进行充填，取制浆能力为240万吨；按照年工作天数305天，每天有效工作时间18小时计算，制浆能力≈437（t/小时），现有充填系统制浆能力为100t/小时；需要增加制浆能力为337t/小时（浆体重量）；按体积折算制浆能力≈234m3/小时；充填能力与制浆能力按照等量计算，即充填能力为337t/小时或234m3/小时。
2.2充填管道参数计算
2.2.1充填管道的直径
充填管道的直径选择与输送浆体的临界流速有关，正确确定一个安全经济的输送流速—临界流速，充填料浆输送的临界流速用杜兰德公式计算
根据上面计算，选取工作流速高于临界流速的管道直径作为充填管道主管均可，在实际工作中，为了保证充填料浆在输送过程中因流动速度低而发生堵管事故，一般工作流速比临界流速大20%以上，选择管道内径为?190mm，浆体在管道内的流速为2.3m/s，为该管径下临界流速1.87m/s的122.8%，超临界流速22.8%，满足充填料浆在管道内流动而不堵管的要求。
充填管道材料选择，充填料浆输送方式采用泵送，管道为压力管道，材料的选择参照《沙坝土磷石膏充填采矿方法综合技术研究》选用的管道材料，选用20#无缝钢管。
2.2.2管壁厚度
充填管道的壁厚主要受到充填系统的最大工作压力、管道材质和允许磨损腐蚀厚度等因素控制，管道壁厚是按浆体输送管道的压力计算的；
按照上述计算，考虑到本次设计的充填管道使用期限为10年，管壁厚度14.88mm，根据管道壁厚规格，选取充填管道壁厚为14.5mm。
2.2.3充填管道的选择
充填管道要求内径?190mm，壁厚14.5mm。充填管道选择φ219×14.5的20#无缝钢管，理论重量73.128Kg/m。
2.2.4充填管道的联接
所有充填管道焊接处均采用高压无缝焊接；所有管子坡口均为V型，坡口全部使用坡口机加工。管子对接焊缝，采用氩弧焊打底，手工焊盖面。见图1-3
3.钻孔施工
3.1钻孔施工要素
有资料表明，若单独采用充填钻孔而不加套管的话，充填料浆对充填钻孔的冲刷、磨蚀等作用，充填钻孔的使用寿命一般在40～60万m3，最大不超过100万m3，与40万吨每年的磷石膏输送需求相差甚远，故要选择合理的方式来延长钻孔的使用寿命。
钻孔的寿命和钻孔的垂直度、是否使用套管、套管连接是否牢靠等因素有关。为了延长钻孔的使用寿命，本项目施工的充填钻孔必须采用垂直钻孔，并严格控制垂直度在0.5%～1%以内，钻孔内套双层复合陶瓷，管体用丝扣耦合连接或焊接，管外用水泥砂浆固井，安装套管时要置中，注浆固井要密实，固结强度高。
3.2.1钻孔坐标的准确性
充填钻孔的底部设计在736分层脉外充填巷道壁2米位置，充填钻孔施工后，在巷道内按照钻孔坐标以开帮的形式寻找钻孔底部，若钻孔坐标不准确，就无法找到钻孔，或直接打穿736分层脉外充填巷道而影响通行，所以充填钻孔坐标的准确性显得特别重要，钻孔坐标的准确性必须做好两点：一是钻孔开孔时，要测准孔口坐标，二是控制好钻孔测斜关。
3.2.2钻孔轨迹垂直度控制
把好钻孔质量关，要求钻孔垂直度不小于0.5%～1%。
3.2.3钻孔内套管道的选择
充填孔的井管主要由孔口管和充填管组成，表土段设置的孔口管选用Φ=299mm，钢管厚度为12mm的20#无缝钢管，钻孔内的充填管要求选用高强度耐磨性强的厚壁无缝钢管。双金属耐磨管既有优异的耐磨性、耐高温性和耐冲击性能，又具有很好的韧性，抗机械热冲击性能优良，可焊性能好，易安装。适用于废井充填、矿山干物料输送等。与其它耐磨管相比，使用寿命长，投资成本经济。钢—高铬镍双金属复合管由外壁和内衬复合而成，选择外壁钢管外径为Φ219mm，厚为6mm的无缝钢管，内衬厚为10mm的高铬镍合金管。
3.2.4管外固井要求
为保证充填孔有较长的使用寿命，管体用丝扣耦合连接，管外用全部用42.5级水泥砂浆固井，安装套管时要置中，注浆固井要密实，要求使钻孔与管道壁之间无气穴与孔洞存在。
4.经济效益及应用情况
自从建成投用之后，产生了非常可观的效益，每天处理干基磷石膏0.5万吨以上，大大减轻了磷石膏碴场的堆放压力。而自投用以来，矿山井下全面实现了充填回采工艺，矿石回收率从原来的75%提高到85%，提高了资源回收率、保护了地表沉陷，同时解决了磷石膏地表存放污染环境、侵占土地的问题。
沙坝土矿是贵州开磷（集团）主要的磷矿石生产单位，现年生产能力达160万吨，预计可达300～350万吨，已用充填采矿法部分取代原来的空场法，充填料主要成份为磷石膏，达到了提高资源回收率、保护地表沉陷的目的，同时解决了磷石膏地表存放污染环境、侵占土地的问题。现充填站选址于原大坪矿粉厂内，充填料直接从大水工业园园区通过管道泵泵送到大坪充填站，粉煤灰、水泥等充填混合物通过金中镇到开阳县级公路经过大坪时，直接进入充填站内。充填站内建有6000m3的磷石膏储浆罐，可以24小时内连续不断地充填，具有充填能力大、服务年限长的特点。
2.管道选择
充填料浆制备好后，通过管道输送到需要充填的采空区，为了满足生产对充填能力的需要，尽可能地降低管路破管、堵管机率，同时又要充分考虑矿山生产环节多和各环节间的不均衡性，在充填管道的输送能力方面要留有余地。
2.1充填量与充填能力
按照年充填体积等于扩能后的采出300万吨矿石所占有的空间来算，年需要消耗的充填体重量149万t；年理论制浆能力=149（50～60%）=248～298万t，考虑要消化部分废石进行充填，取制浆能力为240万吨；按照年工作天数305天，每天有效工作时间18小时计算，制浆能力≈437（t/小时），现有充填系统制浆能力为100t/小时；需要增加制浆能力为337t/小时（浆体重量）；按体积折算制浆能力≈234m3/小时；充填能力与制浆能力按照等量计算，即充填能力为337t/小时或234m3/小时。
2.2充填管道参数计算
2.2.1充填管道的直径
充填管道的直径选择与输送浆体的临界流速有关，正确确定一个安全经济的输送流速—临界流速，充填料浆输送的临界流速用杜兰德公式计算
根据上面计算，选取工作流速高于临界流速的管道直径作为充填管道主管均可，在实际工作中，为了保证充填料浆在输送过程中因流动速度低而发生堵管事故，一般工作流速比临界流速大20%以上，选择管道内径为?190mm，浆体在管道内的流速为2.3m/s，为该管径下临界流速1.87m/s的122.8%，超临界流速22.8%，满足充填料浆在管道内流动而不堵管的要求。
充填管道材料选择，充填料浆输送方式采用泵送，管道为压力管道，材料的选择参照《沙坝土磷石膏充填采矿方法综合技术研究》选用的管道材料，选用20#无缝钢管。
2.2.2管壁厚度
充填管道的壁厚主要受到充填系统的最大工作压力、管道材质和允许磨损腐蚀厚度等因素控制，管道壁厚是按浆体输送管道的压力计算的；
按照上述计算，考虑到本次设计的充填管道使用期限为10年，管壁厚度14.88mm，根据管道壁厚规格，选取充填管道壁厚为14.5mm。
2.2.3充填管道的选择
充填管道要求内径?190mm，壁厚14.5mm。充填管道选择φ219×14.5的20#无缝钢管，理论重量73.128Kg/m。
2.2.4充填管道的联接
所有充填管道焊接处均采用高压无缝焊接；所有管子坡口均为V型，坡口全部使用坡口机加工。管子对接焊缝，采用氩弧焊打底，手工焊盖面。见图1-3
3.钻孔施工
3.1钻孔施工要素
有资料表明，若单独采用充填钻孔而不加套管的话，充填料浆对充填钻孔的冲刷、磨蚀等作用，充填钻孔的使用寿命一般在40～60万m3，最大不超过100万m3，与40万吨每年的磷石膏输送需求相差甚远，故要选择合理的方式来延长钻孔的使用寿命。
钻孔的寿命和钻孔的垂直度、是否使用套管、套管连接是否牢靠等因素有关。为了延长钻孔的使用寿命，本项目施工的充填钻孔必须采用垂直钻孔，并严格控制垂直度在0.5%～1%以内，钻孔内套双层复合陶瓷，管体用丝扣耦合连接或焊接，管外用水泥砂浆固井，安装套管时要置中，注浆固井要密实，固结强度高。
3.2.1钻孔坐标的准确性
充填钻孔的底部设计在736分层脉外充填巷道壁2米位置，充填钻孔施工后，在巷道内按照钻孔坐标以开帮的形式寻找钻孔底部，若钻孔坐标不准确，就无法找到钻孔，或直接打穿736分层脉外充填巷道而影响通行，所以充填钻孔坐标的准确性显得特别重要，钻孔坐标的准确性必须做好两点：一是钻孔开孔时，要测准孔口坐标，二是控制好钻孔测斜关。
3.2.2钻孔轨迹垂直度控制
把好钻孔质量关，要求钻孔垂直度不小于0.5%～1%。
3.2.3钻孔内套管道的选择
充填孔的井管主要由孔口管和充填管组成，表土段设置的孔口管选用Φ=299mm，钢管厚度为12mm的20#无缝钢管，钻孔内的充填管要求选用高强度耐磨性强的厚壁无缝钢管。双金属耐磨管既有优异的耐磨性、耐高温性和耐冲击性能，又具有很好的韧性，抗机械热冲击性能优良，可焊性能好，易安装。适用于废井充填、矿山干物料输送等。与其它耐磨管相比，使用寿命长，投资成本经济。钢—高铬镍双金属复合管由外壁和内衬复合而成，选择外壁钢管外径为Φ219mm，厚为6mm的无缝钢管，内衬厚为10mm的高铬镍合金管。
3.2.4管外固井要求
为保证充填孔有较长的使用寿命，管体用丝扣耦合连接，管外用全部用42.5级水泥砂浆固井，安装套管时要置中，注浆固井要密实，要求使钻孔与管道壁之间无气穴与孔洞存在。
4.经济效益及应用情况
自从建成投用之后，产生了非常可观的效益，每天处理干基磷石膏0.5万吨以上，大大减轻了磷石膏碴场的堆放压力。而自投用以来，矿山井下全面实现了充填回采工艺，矿石回收率从原来的75%提高到85%，提高了资源回收率、保护了地表沉陷，同时解决了磷石膏地表存放污染环境、侵占土地的问题。