CN102865101A - 一种煤矿采空区充填的方法和充填系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿采空区充填的方法和充填系统，充填系统包括充填料仓、给料机、称量斗、搅拌机、料浆机、充填泵、输送管路、工作面管和三通管。充填料仓分别通过给料机、称量斗与搅拌机入口连接。搅拌机出口通过料浆机、充填泵、输送管路、三通阀连接到充填点。填充过程为，粒度小于25mm的废石、胶结料、粉煤灰和水分别通过给料机送至称量斗称量，按废石、胶结料和粉煤灰1：0.22～0.80：0.35～0.57的质量比，加水经搅拌机制成质量浓度为70%～83%的浆料。浆料经料浆机、充填泵、输送管路、工作面管、三通阀输送到充填点充填。本发明扩大了充填原料来源，增加了充填物强度和耐久性，以料浆状态输送、充填，有利于充填材料向充填点运送和均匀填充，提高充填效果。
Description
技术领域
本发明属于矿山采空区充填技术领域，涉及一种煤矿采空区充填的方法和充填系统，具体涉及一种以废石、粉煤灰、胶结料和水为充填原料的采空区充填方法和充填系统。
背景技术
矿山采空区是采矿后留下的地下空区，如果不进行充填，会造成地面塌陷，带来危险。煤矿井下充填采空区可以减少地面下沉，消除不安全因素。充填开采就是在井下或地面充填材料将采空区充填起来，达到控制地表沉陷，提高煤炭资源的开采率。当前煤矿采空区充填的主要材料是矸石，另外还有煤粉灰和钢渣（冶金渣）。
矸石作为煤矿采空区主要充填材料应用最为广泛，使用量也最大，一些煤矿堆积多年的矸石山也被充分利用。矸石的广泛利用，造成矸石资源匮乏。此外煤矸石可用作水泥原料、建筑材料、混凝土轻骨架 、 钢渣由于其成分波动较大，迟迟未能规模化应用，如用钢渣作煤矿采空区充填材料还需进行改良，因此使用受到限制。因此，探索煤矿采空区新型充填材料和填充方法，提高充填体强度，改善充填体的物理力学性质，有效控制地压，提高充填作用效果，同时减少井下环境污染，是一项紧迫的任务。新型充填材料需要满足工艺要求，又要达到控制顶板所需强度，同时要求材料来源广泛、生产成本低廉。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿采空区充填的方法，以解决煤矿采空区充填材料匮乏问题，扩大充填材料来源，提高填充效果，增强充填体强度。本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的煤矿采空区充填系统。
本发明煤矿采空区充填的方法，过程为：充填材料通过给料机送至称量斗称量，充填材料为废石、胶结料、粉煤灰和水，用粉煤灰作细集料，按废石、胶结料和粉煤灰为1:0.22～0.80：0.35～0.57的质量比加水送入搅拌机搅拌均匀，制成质量浓度为70%～83%的浆料。浆料经料浆机、充填泵和输送管路输送到工作面管，然后经三通阀到充填点充填。废石的粒度小于25mm。
废石为剥离的覆土、围岩和不含工业价值的脉石或原矿经过粉碎、干选后产生的废石。粉煤灰为从燃煤锅炉排放烟气中捕集下来的细粉。胶结料为水淬渣。
粒度小于25mm废石的制备过程为：
⑴粒度小于300mm废石经A振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石金输送机输送到碎石料仓，粒度≥25mm废石到破碎机破碎。
⑵破碎机破碎后的废石经B振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机到料仓，粒度＞25mm的废石返回到破碎机破碎。
本发明煤矿采空区充填系统，包括废石料仓、胶结料仓、煤灰料仓、水池、给料机和称量斗。采空区充填系统还设有搅拌机、料浆机、充填泵、输送管路、工作面管和三通管。废石料仓、胶结料仓和煤灰料仓分别通过各自给料机与称量斗连接，水池通过水泵与称量斗连接，各称量斗分别与搅拌机入口连接。搅拌机出口通过料浆机与充填泵入口连接，充填泵出口通过输送管路与工作面管连接，工作面管通过三通阀连接到充填点。
输送管路包括地面管、钻孔管和井下管，地面管、钻孔管和井下管依次相连。
采空区充填系统设有粒度小于25mm废石的制备装置，粒度小于25mm废石的制备装置设有A振动筛、B振动筛、破碎机和输送机。A振动筛筛下物出口通过输送机连接到废石料仓，筛上物出口通过输送设备与破碎机入口连结。破碎机出口与B振动筛连接，B振动筛的筛下物出口通过输送机连接到废石料仓，筛上物出口通过输送设备连接到破碎机入口。
粉煤灰是一种似火山灰质混合材料，当粉状与水共存时能生成具有水硬胶凝性能的化合物，是增加强度和耐久性的材料。在我国，黑色金属矿山每年排放的废石尾矿约6.2亿吨，有色金属矿山每年排出的废石尾矿约11500万吨，由于排放量庞大，不仅影响到矿产资源的充分利用，而且危害环境，最明显的是对土地的破坏。废石的堆积和尾矿坝的构筑，不仅侵占大面积农田、土地，而且严重污染水池和土壤，若堆放的废石尾矿管理不善，还有可能发生重大事故，如废石堆自燃、尾矿坝滑坡等。尾矿和废石替代煤矸石用作煤矿采空区充填材料，不仅扩大煤矿采空区的充填材料，还可为国家节约大量的农田和土地，有利于环境、水资源和土壤的保护。
本发明煤矿采空区充填的方法，利用粒度小于25mm的废石、粉煤灰、胶结料和水充填原料，按比例混合经搅拌机搅拌成泥浆状态，通过充填泵和输送管路输送至充填点充填，解决了煤矿采空区充填料匮乏的问题，扩大了充填原料来源，降低充填生产成本。废石与粉煤灰混合后加上胶结料和水的粘结作用，凝固之后类似水泥混凝土一样坚固，增加了充填体的强度和耐久性，不发生变形和塌陷。废石、粉煤灰和胶结料不发生化学反应变性，不会对地下水造成污染。充填材料加水搅拌成料浆状态，有利于充填料向充填点运送和均匀填充，提高充填效果。用粒度小于25mm废石作主要充填原料，流动性能较好，能够满足管道输送要求，充填体的强度高。本发明煤矿采空区充填系统通过搅拌机、料浆机、充填泵和输送管路实现上述采空区充填方法的有效实施，管路输送操作费用低，节省人力物力。充填系统流程合理简单，设备费用低，易于实施。
附图说明
图1为本发明煤矿采空区充填系统的流程示意图；
图2为粒度小于25mm废石制备装置流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明煤矿采空区充填系统如图1所示，包括废石料仓、胶结料仓、煤灰料仓、水池、给料机、称量斗，搅拌机、料浆机、充填泵、输送管路、工作面管和三通管，输送管路包括地面管、钻孔管和井下管，地面管、钻孔管和井下管依次相连。废石料仓、胶结料仓和煤灰料仓分别通过各自给料机与各自称量斗连接，水池通过水泵与称量斗连接。各称量斗分别与搅拌机入口连接，搅拌机出口通过料浆机与充填泵入口连接，充填泵出口依次与地面管、钻孔管和井下管连接，井下管与工作面管连接，工作面管通过三通阀连接到充填点。采空区充填系统设有粒度小于25mm废石的制备装置，粒度小于25mm废石的制备装置设有A振动筛、B振动筛、破碎机和输送机。A振动筛筛下物出口通过输送机连接到废石料仓，筛上物出口通过输送设备与破碎机入口连接。破碎机出口与B振动筛连接，B振动筛的筛下物出口通过输送机连接到废石料仓，筛上物出口通过输送设备连接到破碎机入口。
本发明煤矿采空区充填的过程为：充填材料废石、胶结料、粉煤灰和水分别通过给料机送至称量斗称量。用粉煤灰作细集料，加废石、水淬渣和水送入搅拌机搅拌均匀，制成质量浓度控制的72%的浆料，每立方浆料中废石、水淬渣、粉煤灰和水的比例为：723kg：150 kg ：400 kg ：494 kg。浆料经料浆机送到充填泵入口。浆料经充填本出口通过地面管、钻孔管和井下管输送管路到工作面管，然后经三通阀到充填点充填。废石为原矿经过粉碎、干选后产生的废石，废石粒度＜25mm。粉煤灰为从燃煤锅炉排放烟气中捕集下来的细粉，胶结料为水淬渣。粒度小于25mm废石的制备过程为：
⑴粒度小于300mm废石经A振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机输送到废石料仓，粒度≥25mm的废石到破碎机破碎；
⑵破碎机破碎后的废石经B振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机输送到碎石料仓，粒度＞25mm的废石返回到破碎机破碎。
实施例2
本发明另一实施方式为，废石为剥离的覆土、围岩和不含工业价值的脉石，胶结料为水淬渣。用粉煤灰作细集料，加废石、水淬渣和水送入搅拌机搅拌均匀制成质量浓度控制的81%的浆料，每立方浆料中废石、水淬渣、粉煤灰和水的比例为1086kg：100 kg：400 kg：372 kg。浆料经料浆机送到充填泵入口。本实施例的采空区充填系统和充填过程的其它步骤与实施例1相同。
Claims (6)
1.一种煤矿采空区充填的方法，过程为：充填材料通过给料机送至称量斗称量，其特征是：所述充填材料为废石、胶结料、粉煤灰和水，用粉煤灰作细集料，按废石、胶结料和粉煤灰为1:0.22～0.80：0.35～0.57的质量比加水送入搅拌机搅拌均匀，制成质量浓度为70%～83%的浆料；所述浆料经料浆机、充填泵和输送管路输送到工作面管，然后经三通阀到充填点充填；所述废石的粒度小于25mm。
2.根据权利要求1所述的煤矿采空区充填的方法，其特征是：所述废石为剥离的覆土、围岩和不含工业价值的脉石或原矿经过粉碎、干选后产生的废石；所述粉煤灰为从燃煤锅炉排放烟气中捕集下来的细粉；所述胶结料为水淬渣。
3.根据权利要求1所述的煤矿采空区充填的方法，其特征是：所述粒度小于25mm废石的制备过程为：
⑴粒度小于300mm废石经A振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机输送到废石料仓，粒度≥25mm的废石到破碎机破碎；
⑵破碎机破碎后的废石经B振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机输送到废石料仓，粒度＞25mm的废石返回到破碎机破碎。
4.一种煤矿采空区充填系统，包括废石料仓、胶结料仓、煤灰料仓、水池、给料机和称量斗，其特征是：所述采空区充填系统还设有搅拌机、料浆机、充填泵、输送管路、工作面管和三通管，所述废石料仓、胶结料仓和煤灰料仓分别通过各自给料机与称量斗连接，水池通过水泵与称量斗连接，各称量斗分别与搅拌机入口连接；搅拌机出口通过料浆机与充填泵入口连接，充填泵出口通过输送管路与工作面管连接，工作面管通过三通阀连接到充填点。
5.根据权利要求4所述的煤矿采空区充填系统，其特征是：所述输送管路包括地面管、钻孔管和井下管，地面管、钻孔管和井下管依次相连。
6.根据权利要求4所述的煤矿采空区充填系统，其特征是：所述采空区充填系统设有粒度小于25mm废石的制备装置，所述粒度小于25mm废石的制备装置设有A振动筛、B振动筛、破碎机和输送机，所述A振动筛的筛下物出口通过输送机连接到废石料仓，筛上物出口通过输送设备与破碎机入口连结；破碎机出口与B振动筛连接，B振动筛的筛下物出口通过输送机连接到废石料仓，筛上物出口通过输送设备连接到破碎机入口。
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