一次性洗管连接装置在膏体充填接力泵送系统的应用

林淑文 曾广东 赵 邮

（滕州市级翔（集团）级索煤矿，山东 滕州 277500）

滕州市级翔（集团）级索煤矿（以下简称级索煤矿）隶属山东滕州辰龙能源集团有限公司。矿井核定生产能力35万t/a。井田内地势平坦，村庄密集，村庄压煤占矿井可采储量的80%以上。从2011年开始，级索煤矿与山东科技大学、省技术服务公司等机构研究应用了充填法回采建筑物下压煤，取得了良好的效果。

矿井充填系统由地面充填站和井下充填站共同组成。膏体充填材料为建筑垃圾（煤矸石）、粉煤灰、水泥、水等混合物。地面充填站由建筑垃圾（煤矸石）储存场、充填输送泵系统、破碎系统、计量系统以及搅拌系统等组成。

充填输送泵选择主要考虑的影响因素为充填速度和充填距离，输送泵的工作压力应满足矿井的泵送距离要求。管道泵送子系统由充填泵机组、充填管及其配件、管道压气清洗组件、沉淀池等组成；搅拌系统的主要功能是将矸石进行粉碎，按照充填材料配比参数的要求进行筛分，然后与粉煤灰、水泥及水等进行搅拌，形成膏体混凝土；破碎系统设备主要由装载机、破碎机、强力振动筛、皮带输送机、振动给料机和矸石喂料斗等组成。

井下充填站为二级充填站，由泵站硐室、搅拌硐室、入站管子道、出站管子道、排水点、储料池等组成，充填工业泵、搅拌设备、计量设备等布置其间，负责将地面充填站输送的膏体充填材料进行二次泵送至采煤工作面充填区。

矿井膏体充填工艺主要包括管道打水、灰浆推水、矸石浆推灰浆及水流洗管等过程。管道打水主要是检验确认管道是否畅通、设备是否完好、系统是否正常；灰浆推水与矸石浆推灰浆主要是排除管内清水、保持灰浆进面的过程；水流洗管主要是完成充填任务、保持管路畅通的过程。

不同的洗管方式对充填管路畅通情况、充填体充填效果及充填操作过程安全程度起到至关重要的作用。

1 分次洗管装置及方式

分次洗管装置主要由地面充填泵、充填管路、储料池及井下充填泵等部分组成。洗管时，地面充填泵首先启动运行，先把一级泵送管路内的残余骨料冲冼至一级管路末端储料池，残余骨料再由人工清理运输至地面，然后再启动运行二级充填泵对二级泵送管路进行冲冼，残余骨料冲洗至充填区域，完成两级管路的冲洗。

分次洗管方式因涉及充填泵的运转，具有以下缺点：一是延长设备运行时间，加大设备磨损；二是造成水源和电的浪费，增加生产成本；三是加大工人劳动强度，延长工作时间；四是因残余骨料储料池而增大工作场所的占用空间；五是加压泵送冲洗有时会造成冲洗管路不彻底，引起管路堵塞。

2 一次性洗管装置及方式

为减少设备磨损和能源消耗，避免管路堵塞，降低工人劳动强度，减少安全风险和隐患，提高矿井安全程度，我们组织工程技术人员对洗管方式进行了反复研究，发明了一次性洗管连接装置，实现了一次性冲洗管路的目的。

一次性洗管连接装置主要由入口两位三通阀、连接管路及出口两位三通阀等部分组成。

该装置并入到原充填膏体接力泵送系统中的二级泵送管路的入口端和出口端，洗管时通过两位三通阀动作,阀芯洗管孔与连接管路对接,水流由一级泵送管路经连接装置直接进入二级泵送管路，一次性洗管至工作面。实现了一二级泵送管路的连续冲洗。配备该装置后，不再需要一二级充填泵运转，实现节能降耗，同时一次性把管路中的残余骨料冲冼干净，并排放至充填区域，提高了充填材料的利用率，减少了管路堵塞情况的发生。充填膏体接力泵送一次性洗管连接装置如图1所示。

图1 充填膏体接力泵送系统一次性洗管连接装置

3 一次性洗管连接装置的应用效果

一次性洗管连接装置自发明以来，应用于我矿充填膏体接力泵送系统的管路冲洗，取得了良好的效果。一次性洗管方式与分次洗管方式相比，具有以下方面的优势。（1）减少设备运行时间，降低设备磨损，延长设备使用寿命；（2）实现节能降耗，降低生产成本；（3）减少工人工作时间，降低工人劳动强度，提高工作效率；（4）减少储料仓的设计环节和设备占用空间，改善工作环境；（5）管路冲洗更加彻底，减少管路堵塞事故；（6）降低了因运行设备带来的安全风险和隐患，提高了矿井安全程度。