随着人们对环保要求的提高，对矿山安全更加重视，愈来愈多的地下矿山采用了充填采矿法。充填采矿法已成为矿业开发和资源回收的发展方向。但现在采用的充填法普遍存在对采空区充填接顶密实性差的问题。充填时，引起充填不接顶的原因有：施工和管理方面原因。未能按技术要求施工，充填停机时间控制不当等。管道输送充填料浆浓度太低。进入充填空区的料浆浓度低于无自由水脱出75%的料浆浓度，引起自由水存在占据充填空区。充填前后洗管水和引路水的排放。为防止充填管道阻塞，充填前后放水洗管510min，会引起充填料浆浓度降低，结充填体强度下降，并且导致充填脱水后留下约0.1-0.3m的空区高度。空区是导致充填不密实，充填不接顶的主要原因。为此，设计一种将充填洗管水、引路水排出充填区外的滤水装置，主要解决用管道水力输送充填尾砂过程中，充填前后引路水和洗管水的排放问题，将绝大部分对充填有害的多余水排放在充填空区外，提高充填料浆浓度，降低水泥离淅，提高充填体强度，保证充填料尽快尽量与岩层接顶，实现密实充填，维护采场作业安全。

1充填自动滤水器设计

充填自动滤水器由直径大于充填管，长度1!2m的管状物和用法兰盘组成外壳，管壁上呈梅花状均布有直径20mm的圆孔，管壁内均布6根直径15mm的圆形钢柱和安置有5mm>5mm金属网及细滤网。在自动滤水器端部，加工并焊接有一用于固定金属滤网的楔形套环。套环由内楔环和外楔环组成，技术方面的原因。充填下料点选择不当，分次充填高度不合理，充填管悬吊不正确等。在上述原因中，充填引路水和洗管水进入充填赵国彦，中南大学资源与安全工程学院，教授，410083湖南省长沙市。

内楔环与外楔环之间存在2-3mm间隙，以便紧固用于滤水的滤网。充填自动滤水器具有以下主要技术特征：利用金属滤网和管道中内压进行滤水并阻止尾砂流出；利用变径管形成内壁保护层，减少砂浆对滤网摩擦，提高滤网使用寿命；利用振动破坏保护层，恢复充填脱水器滤水功能。充填自动滤水器安装在充填空区隔墙外侧，一般距隔墙10-100m，其使用与安装方法如图1所示。

自动滤水器滤水效果试验试验位置

充填自动滤水器试验选择在用进路充填采矿法开采的要求充填接顶的充填进路中。进路充填时充填管的架设、隔离墙的位置、脱水笼的布置、以及自动滤水器的联接如图1所示。进路充填分3次进行，1、2次充填高度为1.5m左右，3次充填浇面并接顶。试验时充填自动滤水器放置在运输大巷一侧，距充填隔墙约60m。

图充填自动滤水器与现场安装

1—37.5充填管；2—充填自动滤水器；3—悬挂铁丝；4—充填隔离墙；5—充填排气管；

6—吊挂钢筋；7—37.5充填管；8—金属滤网笼（800）；9—排水管（85mm）

测试方法与试验过程

测试方法自动滤水器中排出的引路水柱高度大可达到0.35m以上，排出的瞬时水流量为

充填自动滤水器试验时，用#射线浓度仪测定充填浆体浓度，用电磁流量计测定流经充填管的浆体流量和放水量，用核子称与螺旋给料机控制水泥下灰量与灰砂比。对于充填自动滤水器的滤水量测定，则采用巷道存水测量、水箱水量测定及明渠流量测定等多种方法测定滤水效果。自动滤水器滤出水量用取样袋取样化验分析。充填料浆输送与技术参数

充填自动滤水器试验进行了2次，测得试验时采场充填料浆输送的有关数据，见表1。

表"料浆输送主要工作参数与试验时间

试验充填时料浆浓充填下灰流量备注

号间／min度／%体积／m3量／t／m3

1 80 57.0115.8210.58 83.0灰砂比1：10

2 144 70.5172.9541.3 71.8灰砂比1：4

放砂前滤水过程充填开始前，上次洗管时积存的引路水，在充填料浆的挤压作用下，连同管中的空气沿管道快速流动，到达自动滤水器。由于滤网与大气相通，因而大量的引路水在管内浆体压力P的作用下从自动滤水器中快速脱出，充填引路水排放时间持续23min，从滤式中，为水柱断面系数0.65；n为滤水筒体上的出水孔个数d为出水孔直径m；g为重力加速度9.8m／S2；h为出水孔水柱高度m。为流速平均系数0.8$为出水网孔流态系数0.75。经计算，充填管的出水量大可达110.0m3／h。瞬时出水量大于管道充填料浆输送流量是因为积成水受到刚开始充填时管道内形成的压缩空气的挤压，压力增加引起出水量大增。从自动滤水器排放引路水的现场情况来看，管道中绝大部分引路水都经过自动滤水器流出，只有极少量水到达充填空区。放砂后滤水过程充填放砂后，从自动滤水器中滤出的水逐渐减少，并且滤出的水量呈混浊状并明显含有一定量细泥，经取样测定，泥状物重量浓度为17%，粒级分布与组成见表3。充填放砂10min时，充填自动滤水器滤出水量为1.9m3／h。随着充填的继续，管道中料浆浓度增加，从自动滤水器中滤出来的水量缓慢减少并逐渐转清，终不再含泥，过滤器滤水量后降至0.16m3／h。管道输送阻力的主动力。