膏体充填开采（精选8篇）
膏体充填开采 篇1
村庄建筑物下压煤开采已成为我国很多矿区面临的一个重大难题,采后所造成的地表沉陷以及对地面建筑物造成的破坏问题日益突出,严重影响环境及矿区的可持续发展[1]。采后充填能够有效控制和减轻地表沉陷,减轻对矿区生态环境的破坏。由于地表的移动变形值与其最大下沉值成正比,充填法沉陷控制技术就是利用充填材料来充填开采产生的空间[2],这相当于减小了煤层的开采厚度,可有效降低地下开采对建筑物或构筑物的损害程度。
焦煤公司小马村矿21012工作面之上对应地表存在有上马村及上马新村。为了分析该工作面按充填开采设计开采以后对地表村民房屋的采动影响,针对充填开采条件下的地表沉陷问题,综合运用开采沉陷学等理论,并结合概率积分可视化模拟方法,对膏体充填开采条件下的地表沉陷规律进行了研究探讨。根据地质采矿条件、地表建筑物具体情况等,进行综合计算、分析,得出地表移动和变形值,并对地表建筑物的采动影响程度进行准确预测和评价,以便根据工作面地表移动规律,提前做好预案。
1工作面概况
小马村矿21012工作面位于23大巷以北,副石门巷道以东,一5煤轨道巷以南,东部为薄煤带。工作面开采水平-15 m,标高+5.502～+37.539 m,平均走向长114 m,倾斜长130 m,面积14 820 m2。上距二1煤采空区平均15 m(此煤层平均厚2.5 m,已于1962—1964年回采)。工作面地面位于上马村新村以北,巡返路以东,山门河以西,标高+163.22～+164.00 m。地面村庄民房多数为砖混结构和砖木结构的单层建筑物,长度一般小于20 m,建造时间多在10 a以前,且地基只进行了简单的压实处理,工作面回采会对其造成一定影响。
工作面内布置2个仰斜块段,采用膏体充填开采方法采煤。回采巷道支护形式采用喷锚支护作为临时支护,工作面支架形式为充填支架配合Π型钢梁和木柱帽进行支护。直接顶板为砂页岩互层,其厚度为6.38 m,含炭质;基本顶为砂岩,厚2.03 m。直接底为砂质页岩,厚2.1 m;基本底为砂岩,成分以石英为主,厚4.93 m。
2工作面开采引起的地表移动变形分析
对采后地表移动变形的研究,需综合考虑工作面开采具体情况:①由于煤层上方二1煤层已于1962年至1964年回采结束,上覆采动破坏岩体在地应力作用下经过长时间的压实,处于相对稳定状态,但岩性相对较弱。②材料充填、凝固之前的顶板下沉量是影响采后地表下沉的关键因素。工作面设有采煤和充填2排支架,采煤与充填平行作业,2排支架之间顶板必定悬露一段距离,导致充填之前的悬露顶板下移。因此,开采与充填的协调关系到后期地表的移动变形情况。材料充填凝固形成支撑顶板的强度需要一定的时间,充填支架在材料未达到支撑强度之前的前移将加重顶板及地表的下沉[3]。③充填率及含水率。工作面充实效果决定地表下沉程度,该工作面充填率达87%。增加材料含水率在一定程度上能够提高充实效果,但材料的失水收缩不利于对地表下沉的控制。
2.1参数确定
为了针对性地研究小马村矿充填开采采后引起的地表移动和变形,了解地表影响范围内的民房等建筑物受采动影响程度,在综合考虑工作面充填开采具体情况下,首先采用概率积分法对工作面开采区域地表移动变形参数进行计算。
根据工作面马18钻孔资料计算得出覆岩综合评价系数P值[4],得出工作面全采时地表下沉系数:
q=0.5×(0.9+P)
根据马18钻孔,P=0.582,则下沉系数q初=0.74;由于是重复采动影响,q终=q初×(1+a)=0.8,这里a取0.1。由于小马村矿二1煤21012工作面为膏体充填开采,充填率87%,q充= q终×(1-87%)。根据充填材料失水收缩及成型后抗压变形测试结果,再结合相似地质条件下充填开采情况下的观测站地表移动观测资料分析,取充填开采情况下地表下沉系数q=0.15。
根据概率积分法预计的基本原理,综合考虑覆岩岩性、地质、开采技术条件等对地表移动变形的影响。计算预计参数值:下沉系数q为0.15;拐点偏移距s为0.05H;主要影响角正切tan β为2.2;影响传播角θ0为85°;水平移动系数b为0.32。
2.2移动变形预计
运用预计参数,对小马村矿充填开采后地表任意点的移动和变形值进行计算预计[5,6,7],并采用Matlab、Surfer等软件将预计结果可视化,分别得到充填开采后地表下沉、变形等值线(图1—图3)。
3采动影响分析及充填优化建议
根据图1所示的21012工作面1、2块段充填开采结束后造成的建筑物附近地表移动和变形结果,依据文献[5]砖石结构建筑物损害等级评定表,根据预计的地表下沉、变形值大小评定建筑物的损坏程度,充填开采条件下地表最大下沉值为200 mm,最大拉伸变形值1.25 mm/m,最大压缩变形值为1.2 mm/m。
充填开采技术能够大大降低地表移动变形量,但下沉盆地中心下沉量仍达到200 mm,由于地表移动变形的不均匀性,且地表建筑物多为农村砖石结构,大部分建筑处于拉伸变形区,加剧了地表建筑物的破坏,预计将有29户民房达到Ⅰ级左右破坏。为最大限度地保护地表建筑物,减轻开采对周边建(构)筑物的破坏,必须采取优化工作面膏体充填开采的措施,以确保村民房屋财产安全,提高村庄煤柱开采的技术经济效果。
(1)降低膏体充填材料含水率,在保证充实效果的情况下,适当提高膏体浓度。考虑到充填材料输送的方便,可在充填末端对材料进行脱水处理。这样也能够加速材料凝固,从而有利于对顶板移动的控制。
(2)缩短材料速凝时间。可在充填末端加入一定的速凝添加剂,提高凝固材料的早期强度。
(3)提高支架工作阻力,并尽量做到采煤充填协调,缩短顶板裸露时间。
4结语
(1)结合工作面的地质采矿条件及采动影响参数,得出了工作面充填开采条件下地表最大下沉值为200 mm,最大拉伸变形值1.25 mm/m,最大压缩变形值为1.2 mm/m。
(2)充填开采可大大减轻开采引起的地表移动变形,但仍会对29户民房造成一定的影响,影响程度均在Ⅰ级范围内。因此,必须对工作面膏体充填开采进行优化。
(3)本文对研究充填开采条件下地表移动变形规律以及对地表构筑物影响提供了可靠的理论依据。为保护地表居住环境、实现村庄下压煤开采积累了经验。
摘要：焦煤公司小马村矿21012工作面采用仰斜膏体充填开采,根据采区开采设计并结合工作面具体情况,采用概率积分法综合分析计算得出采动影响参数,并对工作面开采以后造成的地表移动和变形进行预计分析。根据膏体充填开采对地表建筑物的采动影响程度、范围,提出了工作面膏体充填开采的措施和建议。
关键词：概率积分法,地表移动变形,膏体充填,变形预计,仰斜开采
参考文献
[1]郭文兵,柴华彬.煤矿开采损害与保护[M].北京:煤炭工业出版社,2008.
[2]郭振华,周华强.村庄下膏体充填采煤控制地表沉陷的研究[D].徐州:中国矿业大学,2008.
[3]刘明.膏体充填开采控制地表沉陷影响因素研究[D].青岛:山东科技大学,2008.
[4]耿德庸,仲惟林.用岩性评价系数P确定地表移动的基本参数[J].煤炭学报,1980(4):13-25.
[5]中华人民共和国煤炭工业部.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社,2000.
[6]何国清,杨伦,凌赓娣,等.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.
[7]邹友峰,邓喀中,马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
膏体充填开采 篇2
单位：膏体充填队党支部
时间：2013年6月30日
膏体充填队党支部6月份工作总结
6月份，我们膏体充填队党支部按照矿党委工作部署要求，紧密结合现场工作实际，深入开展安全生产月活动，强化党建工作，加强职工安全教育学习，日常工作有序开展。现将6月份工作情况总结如下：
1、扎实开展安全生产月活动。成立了以队长杨贤江、书记翟慎刚为组长，其他副职为成员的“安全生产月”活动领导小组，负责活动的组织协调和督查工作，区队结合自身实际情况，利用电脑、电视、网络等新媒体，为职工播放安全生产主题片《家》、《伤逝》，通过班前观看，让职工谈感受，并且针对自身岗位实际，逐条逐项分析存在的安全隐患及整改措施，以此来增强职工安全意识。以此同时，我队党员干部利用微博、微信、QQ群等形式，向职工发送有关安全生产的短信，6月份，共发放安全信息230条。
2、开展“讲党性 转作风 树形象”主题教育。党支部以“讲党性 转作风 树形象”主题教育为载体，在全队开展了“党员带头倡廉洁”活动，在周六的党员学习时间，集中学习集团公司下发的《“讲党性 转作风 树形象”材料汇编》。利用班后会时间，组织党员、业务骨干和“三管”人员集中上廉洁党课，让学习人员针对自身工作情况，找出廉洁自律方面的不足和整改措施，并且写出廉洁承诺书，让职工监督。6月底，区队收到党员干部的整改措施20份，廉洁承诺书15份。
3、深入开展岗位练兵，提升职工工作技能。进入6月份以来，区队深入开展岗位练兵活动，广大干部职工充分认识到这次大练兵比武的存在的机遇，每个岗位上的职工都卯足了劲拿出自己的看家本领积极参与到岗位练兵中来，区队活动小组要求，每个班组根据自己的工作实际情况有序的安排职工的岗位练兵，截止本月结束，区队的综采维修电工、维修钳工、电焊工、输送机司机、皮带机司机、泵站司机等16个工种183人次的岗位练兵已经全部结束，本次岗位练兵工奖励48名职工，发放奖励9600元，极大提高了职工岗位练兵的积极性。下一步，区队将推选优秀技术能手，参加矿举办的技术比武活动。
4、开通麦收绿色通道，保障职工田间利益。党支部针对职工大多数都是农村的实际情况，开通“麦收绿色通道”，安排出需要麦收回家的职工名单，通过合理调整工休、年休假等，优化劳动组织，按照路程远近、小麦成熟的早晚，及时安排职工有计划地返乡麦收。同时，党员干部还深入职工宿舍，与麦收返岗职工进行谈心，掌握职工思想变化，及时进行帮扶，做到超前防范。在此基础上，区队还加强薄弱人物排查，每天班前排查16种安全隐患人，坚决避免“边上班边麦收、疲惫上岗”等威胁自身安全的现象发生。6月底，区队有103名职工返乡麦收，并且无一人出现欠勤现象。
5、党员带头为职工降暑。进入夏季，天气逐渐变热，职工在2352面隔离施工，受炎热天气和面后膏体散发热量的影响，施工地点干燥、空气温度高，个别职工出现了中暑迹象为此，区队10名党员下井前都携带防中暑药品，还制作了一个能承装30公斤水的钢桶，用来承装绿豆汤、凉茶等饮品。并且将这些饮品利用矿车送到工作面，确保职工能及时饮用，防止中暑。
似膏体充填开采工艺优化 篇3
工艺流程:似膏体充填使用的材料是破碎的煤矸石、粉煤灰、胶结料和水配比成60%左右的似膏体状浆料。通过管道把似膏体浆料输送进入井下充填工作面, 在形成的封闭采空区空间内, 进行充填施工, 完成充填过程。经过近三年的运行, 充填系统所暴露出的缺陷及不完善的地方, 通过不断的摸索, 对充填系统进行技术改造及优化, 取得良好效果。
1 罐顶收尘装置优化
充填站储存罐底部安装有输灰管道接口, 通过与专用罐车相连接进行气力输送。在罐顶部安装有机械振打式袋式除尘器用于收尘, 并且安装有安全阀, 用于在罐内部压力过大时泄压。安全阀泄压动作时, 造成厂区环境污染严重。
优化方案:灰罐收尘装置由原来的振打式布袋除尘器, 改为MDC-24型袋式脉冲除尘器, 将含尘气体进入中部除尘箱, 在通过滤袋时, 粉尘被阻留在滤袋的外侧, 净化后的气体透过滤袋, 经过管道箱体有效排除, 可更好的防止污染大气。原理为:含尘气体由进风口进入灰斗 (没有灰斗的将直接进入袋室) , 然后含尘气体进入装有滤袋的过滤室。粉尘附着在滤袋外表面, 净化气体由滤袋进入上部箱体, 经排风管道, 由风机排到大气。
随着过滤时间的增加, 滤袋外表面粘附的粉尘不断增加, 滤袋阻力随之上升, 当除尘器阻力上升到一设定值时 (一般为1500~1800Pa) , 为保证除尘器继续工作, 需要进行清灰。
除尘器滤袋按直线排列, 每排滤袋配置一个脉冲阀来控制压缩空气脉冲清灰, 脉冲阀的动作是由程序控制器控制的。清灰时, 清灰控制器发出指令, 使脉冲阀在动作的瞬间释放出0.5~0.7MPa的压缩空气。压缩空气通过喷吹管上正对滤袋的小孔高速冲入滤袋, 在其冲入滤袋内部的同时, 又诱导产生一股数倍于压缩空气的“二次诱导气流”, 于是产生一种瞬间冲击波并沿整条滤袋的长度方向向下传播。利用这一机理, 使聚积在滤袋外面的粉尘从滤袋壁剥离落下, 粉尘落入灰斗。脉冲的持续时间可以调整, 以适合不同粉尘的各种特性。此装置减少因粉尘污染造成的不必要的人力资源的浪费, 防止大气污染, 保护环境。
2 搅拌机卸料辅助装置
充填站2台双轴卧式搅拌机, 担负着井下受水威胁工作面的充填任务。搅拌机底部卸料门为液压控制, 由PLC程序控制设定, 搅拌机内物料搅拌均匀后, 卸料门自动打开进行卸料, 卸料完毕自动关闭, 进行下一个循环的搅拌。当卸料门关闭时, 因为搅拌机搅拌的物料产生热量和部分压力, 容易形成真空造成卸料不畅。
优化方案:在搅拌机顶部安装卸料辅助装置, 在搅拌机顶部开一泄压口, 此口与除尘器相连接, 既能收集粉尘颗粒, 起到保护环境的作用, 还能破坏搅拌机内部的压力, 使物料卸料通畅, 减少了卸料时间, 经现场测试, 原来卸料时间所求的平均数为20秒, 可增加充填量15-30吨/h。
3 结语
充填工艺的优化, 减少了因粉尘污染造成的不必要的人力资源的浪费, 防止大气污染, 保护环境。提高了工效, 节约了费用。按每次充填1800吨计算可提前2小时完成任务, 节约电费500元, 节约人工及机械损耗300元, 节约维修及材料费用300元, 一次充填可节约1100元, 按每月充填8次可节约8800元, 每年可节约资金10.5万元。
摘要：分析了充填工艺存在问题, 提出了改造优化设计方案, 取得良好效果。
膏体充填开采 篇4
肥矿集团曹庄矿81006、81012充填面, 在2010年9月份开始试采。81006、81012充填面是受水威胁工作面, 一直以来困扰着安全生产, 经过近两年的充填开采, 工作面达到月产1.5万吨生产能力, 采空区全部充满接顶、压实, 仅有顶底板移近量无法根本控制外, 实现总充填采充率达95以上。工作面未出现任何明显来压现象, 未出现明显下沉, 初步认定充填效果良好。
1 项目的提出
山东能源肥矿集团曹庄矿是已开采50多年的老矿, 随开采强度逐年增加, 矿井储量趋于枯竭, 因地质条件复杂, 掘进工程量大, 矸石排放和堆放量大大增加, 且部分采区工作面受水威胁比较严重, 为实现绿色开采, 最大限度的提高资源回收率, 延长矿井寿命, 将受井下受底板承压水威胁工作面的资源置换出来, 截止2008年底矿井剩余可采储量2140万吨, 其中受水威胁储量1555万吨, 占矿井可采储量的72.6%。随矿井开采水平的延伸及服务年限的延长, 受水威胁煤量比例逐年增加, 受水威胁程度愈加严重。现有的防治水措施已不适应深部复杂的水文地质条件。在此背景下, 组织人员考察采空区充填技术解决矿压对底板的破坏及坚硬顶板的放顶问题。因此对于曹庄矿来说, 进一步解放煤炭资源是延长矿井服务年限、保持稳产高产的当务之急。曹庄矿现有矸石山两座, 占地面积1.5万m2, 矸石储量280万m3有丰富的矸石积存, 现有洗煤厂一座, 年洗矸量18万m3, 有大量的洗矸资源。肥城有石横电厂一座年产粉煤灰37万m3。这些固体废弃物为曹庄矿充填开采提供了丰富的充填材料。
经过论证和学习, 曹庄矿提出将矸石粉碎后, 加上粉煤灰、胶固料和水混合搅拌均匀后形成似膏体, 似膏体通过管道直接充填到采空区, 从而控制顶板下沉和地表沉陷, 并控制底板受水威胁, 解放“三下一上”压煤。
2 主要研究开发内容
2.1 充填材料选择
充填材料以地面矸石为主, 为填补矸石间隙, 加强充实率, 减少顶板压实量, 矿充填材料选择将矸石粉碎后, 加上粉煤灰、胶固料和水混合搅拌均匀后, 通过管道直接充填到采空区。
2.2 设计施工
设计四寸充填管道和储料仓, 并安装缓冲装置, 解决了深井大流量输料关键技术难题。曹庄矿充填项目, 需要将大量充填材料, 从地面输送到360多米深的井下。所需充填材料大约等同于工作面采出煤量的体积, 即每月至少需要几万吨的充填材料, 如此大批量的充填材料, 目前国内外尚没有解决方案。为解决我矿充填系统中矸石运输的关键环节, 我矿将矸石粉碎成5mm以下小颗粒, 加上粉煤灰、胶固料和水混合搅拌均匀后形成似膏体, 似膏体通过管道直接充填到采空区, 完全靠其自流不需外力。
2.3 地面储装运系统
建立曹庄矿地面充填站, 通过皮带输送矸石、螺旋给料机输送粉煤灰、并分别安装计量装置、定量给料、搅拌系统, 管道输系统。
3 井下充填情况
井下流程:立管→充填管路→充填工作面 (简单完全靠自流完成)
3.1 充填管路运输
我矿充填工程管路使用的是4寸无缝钢管, 每根4米长, 属于超长物品。运送管材要装花车或专用车, 装载量要适中, 每车不得超过25根, 装车后两头分别用棕绳捆绑牢固, 以防窜出, 使用花车要用木板梁垫底, 以防管头接触底板。装车时, 必须选择在运输安全间隙合格、支护完好的地点进行, 在大巷内装车时, 必须避开电机车架空线路, 若不能避开必须将架空线路电源切断。运至轨道底弯路或上车场联接绞车滑头前, 必须安排专人检查绞车滑头、信号及绞车的完好情况, 并检查运输范围内的铁路质量, 发现问题及时处理, 确认安全后方可联车、运输。
3.2 充填管路安装
由于我矿充填工程为无动力自流充填, 对管路安装要求较高, 管路安装尽量平直, 固定要牢固, 以防充填时冲击活动, 从立孔下安装一个三通, 三通上安装一个4寸门, 出口正对泄水巷。每100米设一个三通, 三通出口向上并用挡板盖严上紧。靠近工作面出安装一个4寸阀门, 旁边安装一个三通, 三通上安装一个球阀, 从工作面向里安装4寸充填软管接到工作面最高点, 管子的出口指向老空, 并用钢丝绳牢固的固定在柱子上。所有管路均采用高压卡兰连接, 每次接管子时必须检查管内是否有杂物, 如果有, 必须清理干净后, 方可接管子, 安装管路时, 3人一组, 两人把管路接头对好, 一人安装胶垫, 紧螺丝时用力要均匀, 既要紧牢固, 又要避免将损坏胶垫, 确保管路打压在4MPa以上, 稳压30分钟不漏水。
3.3 充填及移管
每次充填前, 安装好工作面充填管路及充填支管后, 进行管路耐压试验, 合格后, 通知充填站执行充填程序, 待充填浆液到达工作面泄水三通后, 打开工作面球阀, 关闭泄水球阀, 开始充填。
充填期间, 分工明确, 专人在立孔和溜头处听电话, 2人在面上看孔口及充填情况, 3人不停地来回巡查管路, 发现问题, 及时汇报充填站, 积极想办法处理。当充填到1200吨时, 通知充填站冲洗管路, 待充填孔口出现清水后, 先打开泄水口三通球阀泄水, 然后关闭面上球阀, 待充填浆液凝固8小时后, 重复上次充填工程, 当孔口附近采空区充填浆液接近挡浆帘顶部时, 通知充填站充填结束, 开始冲洗管路。
充填结束后, 进行管路前移, 掐管子时, 用扳手将管子的连接卡兰卸掉, 逐节进行外挪, 外挪管子时, 必须2-3人进行操作, 挪管子时, 要统一口号, 相互照应, 稳拿稳放, 将管子挪至距工作面15米以外的运中巷码放整齐, 以备下次充填。
4 结语
此项目中, 通过地面打孔, 似膏体通过管道输送的方式将大量充填材料从地面输送到井下老空区。本课题的成功, 为更大范围的解放“三下”压煤及受水威胁矿井奠定了坚实基础, 此项技术处于国际领先水平。似膏体充填开采技术的研究, 为我国类似条件下“三下”压煤及受水威胁矿山开采开创了一条新的技术途径, 对于整个煤炭工业可持续发展, 有着重大现实意义。S
摘要：对于高承压水上煤炭开采, 充填开采为一项有效防治水技术。本文对似膏体充填开采技术与工艺进行了论述。
膏体充填开采 篇5
河南煤化焦煤公司朱村矿是一个具有50 a开采历史的老矿井, 目前生产能力为40万t/a左右。村庄建筑物、铁路等压煤400余万t, 占保有储量的70%, 必须在保证地表构筑物安全的前提下, 最大限度地回收这部分宝贵的煤炭资源。
膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分[1]。所谓膏体充填即利用固体废物制成膏体进行井下充填, 就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成不需要脱水处理的牙膏状浆体, 采用充填泵或重力加压, 通过管道输送到井下, 充填采空区或离层区, 形成以膏体充填体为主的上覆岩层支撑体系, 有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内, 实现村庄不搬迁, 安全开采建筑物下压煤, 保护矿区生态环境和地下水资源。
世界上首次进行膏体充填试验是1979年在德国格伦德铅锌矿进行的, 在国外金属矿山中的应用已经有20多年的发展历史, 技术相对成熟, 可以为煤矿的充填开采提供借鉴[2]。20世纪19世纪末, 德国在埃森矿区的充填试验标志着世界上建筑物下采煤技术的兴起。从2008年开始, 朱村矿就与科研单位一起在54002工作面进行了膏体充填开采技术的实验与实践, 取得了较好的效果。
1 膏体充填开采技术
1.1 原理
岩层控制的关键层理论为膏体充填开采提供了理论依据。在直接顶上方存在厚度不等, 强度不同的多层岩石。其中一层至数层厚硬岩层在采场上覆岩层活动中起主要的控制作用, 对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。前者称为亚关键层, 后者称为主关键层。即是:关键层的断裂导致全部或部分的上覆岩层产生整体运动。
研究证明, 主关键层对地表移动的动态过程起控制作用, 主关键层的破断将导致地表快速下沉[4]。覆岩主关键层的破断将导致地表下沉的显著增大, 因此, 可将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的原则。为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益, 同时又确保地面建筑物不受到损害, 关键在于根据具体条件下的覆岩结构与主关键层特征来研究确定合理的充填开采方法。
充填开采方法按充填量和充填范围分类, 包括全部充填和部分充填。全部充填开采即在煤层采出后顶板未冒落前, 对所有采空区域进行充填, 充填范围与采空区范围大体一致, 它完全靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷。部分充填开采, 是相对全部充填而言的, 其充填范围仅是采空区的一部分, 它只是对采空区的局部或离层区与冒落区进行充填, 靠覆岩关键层结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆岩, 控制开采的沉陷。本矿选择充填方法的原则是:判别覆岩层中的主关键层位置, 在对主关键层破断特征进行研究的基础上, 通过合理设计的充填方法来保证覆岩主关键层不破断并保持长期稳定。结合本矿的具体条件, 尤其是突水问题决定采用膏体充填全部采空区。
1.2 充填方法及过程
煤矿膏体充填工艺流程包括物料准备、膏体拌制、膏体泵送和采场充填等4大部分。物料准备、膏体拌制、膏体泵送这三道工序都是在地面完成。物料准备即是把煤矸石通过铲斗车送入破碎机, 将其粉碎至粒度直径小于6 mm, 然后筛选, 分别送入不同的皮带, 同时配比一定量的粉煤灰、胶结料。胶结料、粉煤灰、骨料配比为1∶2∶16。膏体拌制是把准备好的物料加水, 并且加入减水剂充分搅拌, 其中, 减水剂按水泥与粉煤灰质量的1%~1.5%添加, 将搅拌好的充填物料送入料浆斗。膏体泵送是把料浆斗中的充填物料通过充填泵, 充填管路送至工作面, 此过程要注意管路的密封。朱村矿采用的膏体充填系统工艺流程如图1所示。
2 应用实例
54002工作面位于54区西段, 开采一5煤, 煤层平均厚1.25 m, 工作面走向长865 m, 倾斜长105 m, 运输巷、运料巷保顶破底后高度均为2.2 m, 采高等于煤厚, 普通机械化开采。煤层直接顶板为L5灰岩, 厚1.6~2.6 m, 距煤层底板15.8~20.5 m为L2灰岩含水层, 开采过程中有突水危险。生产过程中54002工作面推进至距开切眼280 m处, 揭露二条落差2.0 m的走向断层, 其中F1距运输巷15 m, 走向260°, 倾向350°, 倾角70°;F2距运料巷60 m, 走向215°, 倾向305°, 倾角70°。F2断层预计将延伸长度约150 m, 如图2所示。
受两条断层的影响, 中间伴生数条小断层, 裂隙发育, 工作面顶板破碎, 工作面常规方法推进管理相当困难, 安全保障程度极低。充分考虑断层与工作面的关系后, 经过科学分析, 并结合工作面膏体充填技术, 决定对工作面进行改造, 采用“膏体充填+局部前进式开采”技术, 顺利通过了工作面断层带。
用单体液压支柱保留现工作面空间, 沿F2断层采用膏体充填技术留巷, 做为改造面上风巷。在膏体充填技术的配合下, 采用前进式回采工艺, 通过工作面断层带。
改造工作面的运煤系统:采煤机割煤, 煤经工作面刮板运输机———运料巷刮板运输机———原工作面位置的刮板运输机———运输巷胶带运输机———井底车场。
改造工作面的通风:新鲜风流自运料巷——改造面——改造面上风道——原工作面位置——乏风进入运输巷。
3 实例效果及结论
(1) 采用膏体充填后, 地面水平变形为1.1mm/m, 曲率变形为0.000 18/m, 倾斜变形为2.1 mm/m, 这三个指标值均小于砖石结构建筑物的损坏等级I要求的最小值, 可以看出充填开采有效地保护了地表建筑物。
(2) 通过采用膏体充填技术, 充填膏体硬化后能有效的支撑上覆岩层, 有效控制了主关键层的断裂, 使工作面顶板相对较完整, 弱化了工作面矿压显现, 有利于顶板管理, 仅采用戴帽点柱支护即可满足需要, 安全保障度得到有效的提高。
(3) 距煤层底板15.8~20.5 m为L2灰岩含水层, 加之此处有两条断层, 裂隙发育, 未采用膏体时, 开采过程中底板发生多次突水, 工作面涌水量达到0.5~0.8 m3/min, 由于水不能自流, 工作面内设3台水泵排水, 致使工作面管理难度大, 严重影响开采工效。膏体充填后有效地防止了底板突水, 工作面基本无水, 提高了工作面的产量。
(4) 工作面的开机率明显提高, 由每班割煤1刀提高到每班割煤4~5刀, 产量大幅提高。
(5) “膏体充填+局部前进式开采”技术为类似条件下安全通过工作面断层破碎区提供了有益借鉴。
摘要：膏体充填开采是绿色开采的重要组成部分, 不仅能解决建筑物下压煤的问题, 提高资源的回采率, 而且能很好地解决煤矸石排放所带来的环境及占用土地问题。朱村煤矿通过膏体充填+局部前进式开采技术的联合应用, 实现了膏体充填的价值和目的, 保证了工作面安全顺利通过走向断层破碎区。
关键词：绿色开采,膏体充填,前进式开采,薄煤层,断层
参考文献
[1]钱鸣高, 许家林, 缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报, 2003, 32 (4) :343-348.
[2]周华强, 侯朝炯, 孙希奎, 瞿群迪, 陈德俊.固体废物膏体充填不迁村采煤[J].中国矿业大学学报, 2004, 33 (2) :154.
朱村矿膏体充填围岩控制效果分析 篇6
1 54002工作面水文地质条件
54002工作面走向长为865 m,倾斜长为102 m;煤层平均倾角4°,平均厚1.25 m,普氏系数f=1～2,煤层平均埋深214 m;工作面水压0.45～0.65 MPa,工作面最大涌水量10.9 m3/min,正常涌水量8.5 m3/min;煤层直接顶板为L5灰岩,平均厚2.18 m,是一5煤开采过程中顶板突水的直接水源;下距L2灰岩平均距离18.46 m,是一5煤层的间接充水含水层;煤层距奥陶系灰岩平均44.15 m,隔水层为铝土泥岩,O2灰岩是煤系地层的基底,受水区域广,岩石岩溶裂隙发育,富水性强,连通性好,水压高,可通过区域导水断层补给上部各含水层,是一5煤层开采过程中底板突水的直接水源。此地区水文地质条件复杂,采用常规开采方法难度较大。
2 膏体充填法回采
膏体充填法开采是指把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工成不需脱水的牙膏状浆体(低成本的特殊“混凝土”),利用充填泵或其自身重力作用通过管道输送到井下,适时充填采空区的采矿方法。通过对煤矿采空区进行充填,达到支撑上覆岩层、防止地表沉陷的目的。
充填时,由地面充填站通过管道向井下充填区输送充填材料,充填采空区。工作面最大控顶距10.8 m,最小控顶距5.4 m,充填步距5.4 m。
膏体充填与工作面采煤循环相匹配,6班1个充采循环。3班采煤,1班半充填准备,1班半充填。随着工作面的开采,在工作面两巷超前2 m范围内打双排液压支柱支撑顶板,矿压显现不明显,围岩变形量较小。
3 围岩变形规律分析
3.1 矿压观测
(1)工作面观测。
为对比分析工作面充填开采效果,在54001和54002工作面沿倾向分别建立上、中、下3个测站[1],并对测站一定范围内单体支柱初撑力进行随机观测,以此得出支柱初撑力与未充填区控顶距内顶底板移近量关系(图1、图2)。
(2)运输巷、运料巷观测。
在54002工作面运输巷和运料巷分别建立测站进行观测,观测数据如图3—图6所示。
3.2 观测分析
工作面采用膏体充填法开采,顶板结构在工作面煤壁前方受煤体的支撑,在工作面内受支柱或支架支撑,而在采空区受充填体支撑,形成了“煤壁—回采工作面支架(支柱)—采空区充填体”的支撑体系[2]。在支撑体系的作用下,顶板结构保持完整,基本顶在变形过程中能够较好地受到由“顶板—充填体—底板—围岩”力系的约束,矿压显现明显缓和,围岩移近量很小,满足了安全生产需要。
(1)由于充填体达到设计强度需一定的时间,因而支柱支撑力在此期间对控制围岩变形起到了关键作用,通过在工作面观测分析可知:提高工作面支柱初撑力,加大支护密度,可以有效控制围岩变形(经观测:54001工作面支柱平均初撑力为10 MPa,顶底板平均累计移近量为22 mm;54002工作面支柱平均初撑力为4.9 MPa,顶底板平均累计移近量为53 mm),进而降低顶板破碎度,增强顶板自承能力,保证充填效果。
(2)通过在工作面运输巷和运料巷的观测分析可知:①在工作面推进过程中,前方10～20 m范围内煤层上覆岩层就开始受到影响,但下沉速度很小,为岩层起始沉降期(图3、图5);②由运输巷和运料巷测站在工作面推过后的测量数据看出,工作面前后10～15 m范围内巷道顶底板移近速度增大,下沉量占最终累计下沉量的80%左右,为岩层主要下沉期,在此范围内工作面及两巷支撑压力较大。因此,做好工作面前后支撑压力范围内的强有效支护,对控制巷道围岩变形起着重要的作用。③当工作面推过20 m以后,上覆岩层沉降速度逐渐衰减并基本趋于稳定,下沉量占最终累计下沉量的15%左右,为岩层沉降衰减期。
54002工作面为朱村矿首个膏体充填试验工作面,由于充填开采初期技术和井下回采经验欠缺,导致前期围岩变形量较大。后期采取了加强支护、提高充填质量等措施后,有效减少了围岩变形,工作面回采结束后运输巷和运料巷最大下沉量分别为330,261 mm,底鼓量和水平移近量也不明显,充填法回采控制围岩效果较好。54001工作面在充填开采技术和经验较为成熟的情况下,充分保证了充填效果,顶底板最大移近量为90 mm,水平移近量和底鼓量均在20 mm左右,充填开采效果显著,为朱村矿在此地区实现膏体充填开采打下了坚实基础。
4 充填开采对底板破坏影响分析
充填开采后,在支承压力作用下,从煤体边缘到采空区一定距离和一定深度内的底板出现水平拉应力;在压缩区和膨胀区分界处的底板中出现剪应力[3]。由于拉应力和剪应力作用,在煤层底板形成了“下三带”。当底板裂隙与含水层或导升带导通时容易发生突水事故。
一5煤层水文地质构造条件较复杂,底板岩层不仅含水量较大,而且裂隙较发育,工作面底板与L2灰岩距离为15.8～20.5 m,局部地段更薄。在工作面运料巷掘进时就发生过小型突水,受工作面回采影响,底板会被逐渐破坏,原有裂隙会逐渐向下延伸,新的裂隙会逐渐形成。为了充分掌握开采对底板的破坏规律,预防工作面突水,特向底板打钻孔进行注水试验。
在工作面前方50 m处,向底板共打钻孔8个,钻孔间距1～2 m,钻孔距底板垂距为4～14 m。试验所打钻孔段地质条件较为复杂,有多条断层穿过该区域。此次试验采用单孔恒水压(0.15～0.20 MPa)的方法向孔内注水,注水量的多少直接反映了底板岩体裂隙的发育及连通程度,当工作面推过1#钻孔30 m时注水试验结束。钻孔布置及局部地质如图7所示。经观测分析可知:
(1)在被F5、F6和F7三条断层切割的块状区域内,终孔位置距离断层交界面10 m左右的Z1—Z5钻孔,在工作面回采过程中受断层面活化影响较小;从钻孔的注水量来看,没有因回采矿压作用引起岩层整体破坏,可以推断膏体充填法回采因矿压造成直接底的破坏深度小于5 m。
(2)通过对Z6—Z8钻孔的观测可知:6#钻孔注水量较大,平均注水速度为1.34 L/min;Z7钻孔注水量较小,平均注水速度仅0.04 L/min;Z8钻孔涌水压力较大,涌水压力为0.45 MPa,平均涌水速度为55.8 L/min;在工作面推至此处及推过后10 m范围内,Z6和Z8钻孔注水和涌水量持续变大。分析可知在受F5及F6落差较大的断层和回采采动双重影响下,底板裂隙比较发育,导水能力强,此区域突水危险性很高。因此,在进行底板注浆加固时,注浆钻孔应提前打在工作面-10～20 m范围内,这时受采动影响底板原生裂隙开始扩展沟通,是注浆的最佳时机,可以有效防止底板滞后突水。
(3)F6断层附近的Z8深孔导升破碎带高度为4～6 m,依据底板“下三带”的理论,参考工作面地质柱状图,推断一5煤层底板有效隔水层为厚4～7 m的石英砂岩。
(4)由于工作面采用了充填开采,经回采观察底板多为滞后涌水,从而造成底板涌水多从工作面内部通过端部裂隙涌出,但处在F7断层附近的裂隙在工作面推过40 m后涌水量已经变得很小。
此次钻孔试验的观测分析,为全面掌握和研究膏体充填法开采对底板的破坏规律提供了参考,对今后工作面防治水提供了依据。
5 结语
膏体充填采煤方法解决了朱村矿“三下一上”煤层开采的技术难题,通过对工作面回采期间的矿压观测得知,围岩得到了很好控制,底板未发生过突水事故,地面建筑保护完好,达到了预期的效果。
摘要：膏体充填开采是解放“三下一上”所压煤炭资源的有效方法之一。为了实现矿井的可持续发展,朱村矿在54002工作面进行了充填开采,并通过矿压观测、煤层底板注水试验等对围岩控制效果进行了分析,进一步总结规律,为煤矿充填开采生产提供了经验和方法。
关键词：充填开采,矿压观测,底板注水,围岩控制
参考文献
[1]耿献文,马全礼,刘桂红,等.矿山压力测控技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2002.
[2]刘坤,周华强,郑立军,等.膏体充填条带开采技术[J].煤炭科学技术,2010,38(2):10-14.
膏体充填开采 篇7
1 综合机械化矸石膏体充填技术
矸石膏体充填的过程是一个先将矸石破碎加工, 然后把矸石、粉煤灰、专用胶结料和水等四种物料按比例混合搅拌制成膏体浆液, 再通过充填泵把膏体浆液输送到井下充填工作面, 充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭采空区空间的过程, 整个充填工艺的流程可以分为矸石破碎、配比搅拌、管道泵送、充填体构筑等四个最基本的环节。
2 膏体充填材料制备
2.1 充填材料配比
(1) 流动性能:新搅拌充填料浆的坍落度不小于180~220mm。
(2) 可泵送时间:不小于4h, 即从加水混合以后, 静置4h, 仍然能够正常泵送, 这时候充填料浆无明显分层, 坍落度还保持在150~180mm以上。
(3) 静置泌水率:小于3%~5%。
(4) 单轴抗压强度:在实验室标准条件下, 8~10h不小于0.1~0.2MPa, 在28d内不应小于1.0~1.5MPa。
(5) 煤矸石最大粒径应小于25mm, 其中小于5mm部分占35~45%。
2.2 矸石破碎
根据到煤矿现场的实地考察, 破碎煤矸石粒径级配考虑了两种规格, 小于5mm的煤矸石和5~25mm的煤矸石, 经过对两种规格的煤矸石进行反复的实验对比, 得出以下结论:
(1) 煤矸石最大粒度应该小于25mm。
(2) 在所有矸石中, 小于5mm的颗粒所占比例应在38%左右, 这样膏体充填材料的流动性能最好, 不管是早期和后期强度都相对较高, 最少不能低于30%, 最高不应大于50%。
(3) 用反击式破碎机将矸石破碎到15mm左右以满足充填, 所需要的破碎机在出料口。宽度为40mm时破碎能力需要达到170t/h。
2.3 配比搅拌
2.3.1 配比精度要求
根据材料配比实验, 要使材料流动性能稳定, 充填料浆的质量浓度变化幅度要求必须严格控制在0.5%范围内。
2.3.2 配比搅拌工艺
煤矸石、粉煤灰、胶结料和水在使用前储存方式是:破碎加工好的矸石存放在矸石配料仓, 粉煤灰、胶结料分别存放在各自的圆筒仓内, 水存在蓄水池内。
3 膏体充填材料输送系统
搅拌机搅拌好的料浆先放入浆体缓冲斗, 靠浆体自重给充填泵供料, 经充填泵加压后的充填料浆通过管道, 由充填钻孔下井, 再沿巷道管道输送到充填工作面, 在充填工作面采用胶管阀布料、控制采空区充填顺序。为了避免管道堵塞, 还需要在地面设立沉淀池、水沟, 充填管每隔一段距离设置三通, 防止充填管道和钻孔发生堵塞。 (见图2)
3.1 流速选择
膏体充填材料在管道输送中的一个重要特点是无临界流速, 可以在很低的流速条件下长距离输送, 浆体的速度过高, 料浆流动需要克服的水力坡降大, 管道磨损速度也快, 增大能量消耗, 流速过小则充填能力不能满足生产需要或需要增加充填管道内径。
3.2 干线充填管道内径和工作压力
3.2.1 管道内径的确定
煤矿对充填能力的要求要远远高于金属矿山的要求, 管道内径的选择跟系统充填能力和系统设计流速有关, 根据下面公式可计算出充填管道允许的最小内径:
其中Qj是充填系统能力, vj为流速。
3.2.2 充填系统最大工作压力
充填系统压力与充填料浆的流动性能、充填系统管路长度成正比关系。根据煤矿实际需要充填开采的工作面情况, 折算出最远时的水平距离L0, 并考虑充填系统启动的压力P1, 充填系统的最大工作压力如下所示:
4 膏体充填支架
煤矿充填开采中, “全采全充”综采的顺序是“采煤-充填-凝固/检修”。因此, 研制膏体充填液压支架必须满足以下基本要求: (1) 工作面采煤作业空间以及待充填空间顶板支护; (2) 在充填液压支架前移的同时, 确保还能够继续保持对未凝固化新充填体有支护作用; (3) 在充填过程中, 液压支架要起到隔离充填区的作用, 确保采煤与充填在平行作业的时候对彼此影响小。根据上述要求, 研制了采充一体化液压支架, 如图3和图4所示。
如图3、图4所示, 膏体充填液压支架为四柱支撑式, 其顶梁设有前伸缩梁、后伸缩尾梁和护帮板, 采取了特殊的四连杆掩护板结构设计, 将隔离板与四连杆机构有机的结合起来, 同时配合辅助放漏措施, 这样的设计实现了采煤与充填作业空间顶板一体支护且能起到隔离墙的作用。
5膏体材料充填技术工艺
膏体材料充填是一个将煤矸石、胶结料、粉煤灰和水等按照一定比例混合、搅拌, 用充填泵输送到井下充填采空区的过程, 其具体的充填工艺流程如图5所示。
(1) 将矸石破碎后, 加入新型膏体胶结料作固化剂, 制成膏体材料, 通过泵压管道输送到采空区。
(2) 矸石膏体配比浓度应大于80%, 这样流动性强, 泵送时间应为2.5小时左右。
(3) 膏体材料的初凝时间为4小时;其充实率约为90%。
6 研究展望
膏体充填开采是解决“三下”压煤问题, 控制地表沦陷, 提高采出率的有效技术途径, 也是使固体废弃物资源化、无害化的有效手段, 是绿色开采技术的重要组成部分。由于煤矿膏体充填技术在我国发展尚未完全成熟, 有许多问题需要研究解决。
(1) 由于煤矿膏体充填技术是以煤矸石等大量固体废弃物为充填原料, 形成的充填体是否对地下水环境造成影响及影响有多大, 这个方面需要进行深入研究。 (2) 充填管道磨损严重, 我们必须对充填系统进行研究, 进行优化, 从而降低管道磨损程度, 延长其工作年限。 (3) 必须进一步研究膏体充填材料的力学特性, 从而保证充填体的长期稳定性。
参考文献
[1]孙凯年.我国充填采矿法综述[A].第2届冶金矿山采矿技术进展报告会论文集[C].北京:中国金属学会, 1991.
[2]王爵鹤, 佘固吾.充填采矿技术飞速发展的十年[J].长沙矿山研究院季刊, 1991, 11 (1) :8~14.
[3]周爱民.我国矿山充填技术的最新进展[A].有色金属学会首届青年年会论文集[C].北京:中国有色金属学会, 1994, 12.
[4]高士田.我国矿山胶结充填技术现状及改进方向[J].有色矿山, 1996 (4) :1~4.
[5]刘同友, 周成浦.我国充填采矿技术新进展 (1990~1994年年评报告) [J].金川科技, 1995 (5) :1~5.
[6]Tajima Y.[The repaired filling:gold inlay to amalgam]..[J].Hiroshima Daigaku Shigaku Zasshi, 1982, 14 (1) .
[7]Jimenez Porras R.[Class V cavity preparation and filling with"Goldent"cohesive gold]..[J].Revista odontológica de Costa Rica, 1973 (9) .
[8]何哲祥, 谢开维, 张长青.活化搅拌技术及其在矿山充填中的应用[J].黄金, 2000, 21 (9) :18~20.
膏体充填开采 篇8
关键词：矿井,膏体充填,远程监控,WinCC,数据库连接
0 引言
膏体充填是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等固体废物在地面加工成无临界流速、不需脱水的膏状浆体, 再利用充填泵或重力作用通过管道输送到井下, 适时充填采空区的采矿方法。最早采用该方法的是德国的伦德铅锌矿。近年来, 国内专家日益关注此项技术。膏体充填技术用于煤矿系统, 能保证在地面建筑损害极轻微或轻微的条件下, 大幅度地提高地下煤炭资源的利用率, 延长矿井的服务年限, 同时减少煤矿开采对于区域生态环境的破坏。另外, 充填过程可使用大量的固体废弃物, 减少了固体废弃物堆置所占用的土地面积。由于各个矿区的地理情况不一样, 充填材料也各有不同, 故有必要针对各种充填材料进行实验, 以确定最佳的物料配比, 满足充填的要求。
充填控制是井下膏体充填技术的关键环节, 直接影响充填的效果。井下膏体充填系统的设备常工作在比较恶劣的环境中, 所处环境粉尘大, 空气湿度相对较高, 操作分散, 因而对充填控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求较高。采用可靠性较高的PLC电气控制系统是比较好的解决方案, 同时, 采用上位机解决膏体充填系统监控及数据管理等问题。在众多的上位机组态软件中, WinCC是一个通用的、全面开放的系统, 可用于自动化领域中所有的操作员控制和监控任务。WinCC可将生产过程中的状态以图象、文字、棒图、曲线和报警形式清楚地表达出来, 同时能够将所发生的事件、过程数据记录下来, 供历史数据查询使用, 还可以组态打印报表, 按时间或事件触发打印, 功能强大[1]。本文重点介绍基于WinCC组态软件的井下膏体充填系统上位机的设计与实现。
1 井下充填系统硬件组成和原理
整个充填系统由上位机和下位机组成, 如图1所示。上位机选用台湾研华工控机和西门子组态软件WinCC 6.0, 工控机通过CP5611通信卡作为Profibus网络上的一个节点按MPI协议与PLC通信, 以数字、图形或表格等形式动态实时地显示系统运行状态、发布指令、报警等信息。下位机选用西门子S7-300 PLC对现场设备 (如变频器和各种仪表) 进行数据采集和控制。现场设备也可以作为Profibus网络上的节点。
井下膏体充填系统可根据要求的充填强度配制膏体的密度、粘度, 制造出合适的充填材料。在控制过程中, 煤灰、混合料、胶结料和水的配比等参数之间关系密切, 任何一个成分的变化都会直接影响最终的充填效果。因此, 在充填过程中, 必须控制管道上的压差等量, 以保证出口膏体顺利充填。
本系统可实时监控充填过程, 并具有自动调节功能。它将膏体充填过程中各参数采集到上位机WinCC对应的过程变量中, 由WinCC进行统一管理, 给出当前系统各部分的运行状态和变化趋势, 并和Access数据库实时连接, 将充填过程中比较重要的参数记录到后台数据库中, 以便工作人员更好地调节配比, 完成充填任务。
2 井下膏体充填系统上位机设计
2.1 通信组态
启动WinCC, 建立一个新项目, 在树形视窗中的“Tag Management”一项中选择“SIMATIC S7 Protocol Suite”系列的驱动程序进行连接, 建立与PLC的握手信号, 在相应PLC的握手信号下建立外部变量。WinCC变量分为外部变量和内部变量, 其中外部变量用于与 PLC通信, 它连接PLC的内存位置, 是操作员要监视的生产过程数据。通过读写外部变量, WinCC可以将相关过程数据读入监控计算机, 并以数字、图形或表格等方式显示, 也可以将操作员发出的命令传送到PLC上, 实现远程监控。内部变量连接WinCC的内存位置, 可以作为中间变量, 起到数据传输和在软件调试阶段暂时代替外部变量的作用[2]。
2.2 画面组态
整个充填系统的上位机监控画面包括低压供电系统、供水系统、信号采集、数据查询、故障报警等部分。在每个部分中包含若干个组态画面, 以表格、I/O窗口等形式监控现场数据, 如图2所示。在系统运行过程中, 若出现蓄水池水位、粉煤仓料位异常、电动机过热过流等现象, 画面中相应系统的图形会以闪烁或变色的状态向操作员报警, 避免发生意外情况。上位机监控主界面如图3所示。
2.3 动态连接数据库
虽然WinCC处理数据的能力很强大, 但它只能定时地打印报表, 且报表格式单一, 因此具有一定的局限性。而企业的管理部门和生产技术部门则希望报表系统具有统计、分析、查询等更多功能, 同时能辅助管理决策, 但这些是WinCC无法实现的。因此, 将后台数据库的报表功能和WinCC系统对实时数据的采集、归档等功能结合起来, 编制出一个报表数据库管理系统, 为生产提供有效的决策支持, 也是本充填系统控制中的一个重要环节。图4为WinCC与不同软件连接的示意图。
WinCC可在全局脚本中通过VB对数据库进行调用和访问。本系统数据库采用Access 2000、通过ADO数据访问技术存取Access数据库, 触发组态为250 ms, 即每250 ms周期将PLC采集的数据量存储到Access 里面去。下面给出了整个WinCC接连Access全局VB脚本程序[3]。
激活项目以后, 系统会实时地把过程量保存在Access数据库里面, 工作人员可以随时调用查询。
3 结语
本文介绍的基于WinCC的井下膏体充填系统自投入使用以来, 工作性能稳定, 监控界面良好, 方便了工作人员对整个充填系统的监控, 保证了充填系统的连续性;软件实时记录数据的功能让工作人员可根据充填的具体情况改变充填的参数, 提高了充填的效率。该系统易于安装、维护和使用, 兼容性好, 有较高的应用和推广价值。
参考文献
[1]苏昆哲.深入浅出西门子WinCC V6[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2004:5~7.
[2]王华强.WinCC 6.0中用户归档在高炉上料中的应用[J].世界仪表与自动化, 2005, 9 (7) :30~32.