CN105370279B - 一种高初始强度充填采煤方法 - Google Patents

一种高初始强度充填采煤方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105370279B
CN105370279B CN201510782204.XA CN201510782204A CN105370279B CN 105370279 B CN105370279 B CN 105370279B CN 201510782204 A CN201510782204 A CN 201510782204A CN 105370279 B CN105370279 B CN 105370279B
Authority
CN
China
Prior art keywords
filling
coal
mining
deep
high initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510782204.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105370279A (zh
Inventor
姜福兴
朱斯陶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201510782204.XA priority Critical patent/CN105370279B/zh
Publication of CN105370279A publication Critical patent/CN105370279A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105370279B publication Critical patent/CN105370279B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明是涉及一种高初始强度充填采煤的方法,包括如下步骤:将城市垃圾破碎与相应比例固化剂混合并压制成充填型材;将制备和密封好的充填型材从地面运至井底,然后运输至工作面;当工作面完成割煤、移架、推溜后,利用矿用平板车将充填型材从上平巷送入,通过上端头旋转变道器进入支架后方可弯曲轨道,将充填型材卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保能够完全接顶。工作面开采完毕后,通过边界煤柱和停采线煤柱,再次密封采空区,确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。本发明的方法,同时解决了城市垃圾处理和煤矿充填开采物料来源的问题,充填物初始强度高,能有效控制地表的沉陷。

Description

一种高初始强度充填采煤方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿高初始强度固体充填开采方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展及城市化进程的加速,产生了大量的城市垃圾(包含陈腐生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾等,下同),这对人类健康和生活环境的危害日益突出,已成为我国城市可持续发展面临的关键问题之一。目前,世界各国生活垃圾的处理仍以填埋为主,填埋处理技术面临着选址、处理能力和服务年限等问题,并且填埋易产生沼气、有毒渗滤液等次生灾害。中国专利CN1583299A公开了一种城市生活垃圾处理工艺,它首先将生活垃圾用破碎机破碎,然后采用分选机进行比重风选、磁选,分为无机物、有机垃圾和费塑料三类,无机物被送往制建材系统、废塑料被送往废料处理系统,有机垃圾被送往制肥系统。所采用的方式工艺复杂,垃圾分选效果难以保证,且垃圾处理能力较低。
充填开采技术对解放“三下”压煤具有重要意义,目前我国煤矿充填开采主要采用矸石充填、膏体充填、超高水材料充填等充填工艺,这些充填工艺在现场取得了较好的充填效果,对解决“三下”压煤、地表沉陷控制等问题起到了一定作用。但常规充填开采存在充填原料来源困难、充填成本较高、充填效果难以保证和充填能力不足等问题。中国专利CN101586460A公开了一种采煤固体物充填方法,利用地表堆积的固体物料作为工作面采空区的充填物料,将固体充填物料从地面通过垂直投料井直接投放到井下巷道的胶带输送机,再通过井下胶带输送机运至采煤工作面端头,利用自移式充填物料转载机将固体充填物转载到自夯充填液压支架后尾梁下悬挂的固体充填开采输送机上,在采煤工作的过程中实时边采煤边充填。所采用的工艺复杂,受充填原材料来源的限制较大,充填材料无初始强度(靠顶板下沉压缩来获得强度),且充填采空区时接顶困难,工作面开采后地表仍具有一定下沉量。
本发明提出一种将城市垃圾进行固化处理制作成高强度型材,并将其作为充填开采原料的方法,将固化后的城市垃圾充填到工作面采空区,能够确保地表基本无下沉,同时解决了城市垃圾处理和煤矿充填开采物料来源的问题,且充填物初始强度高,能有效控制地表的沉陷。
发明内容
本发明的目的是针对目前城市垃圾处理和煤矿充填开采物料来源困难的问题,利用城市垃圾作为原料,提出一种垃圾固化处理并作为煤矿充填开采物料的方法。
本发明的技术方案如下:
一种高初始强度充填采煤的方法,其特征在于包括如下步骤:
1)将城市垃圾中不易破碎的废金属挑出回收,剩余部分用破碎机破碎为粒径小于30mm的颗粒;
2)将破碎后的垃圾颗粒加入一定量的固化剂并搅拌均匀,然后将搅拌好的混合物导入压制模具中,制成一定尺寸的充填型材,充填型材的强度不小于开采煤层的强度,压制完成后,进行表面封装,压制出的渗滤液另行处理;
3)充填型材(6)在煤矿采空区中的充填:首先,选择深井长壁采煤工作面,将制备好的充填型材用罐笼从地面运至井底,然后通过皮带、矿车或者单轨吊运输至所述深井长壁采煤工作面上平巷;其次,使用矿用平板车通过上平巷铺设的轨道将充填型材运送至所述深井长壁采煤工作面端头,然后通过旋转变道器进入充填支架后方的可弯曲轨道;再次,将充填型材卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保充填型材能够完全接顶,卸完料的空矿用平板车通过下端头旋转变道器从下平巷出去,在充填支架后方对未接顶空间注水泥浆,确保充填效果;最后,在采煤过程中,实施边采煤边充填,以控制顶板破坏和地表下沉,保障地面建筑物的安全;
4)开采完所述深井长壁采煤工作面后,通过边界煤柱和停采线煤柱,再次密封采空区,确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。
进一步地,所述步骤(3)中边采煤边充填的具体步骤为:
A.启动采煤机,按照所述深井长壁采煤工作面常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜;
B.矿用平板车拉着充填型材从上平巷进入,通过上端头的旋转变道器进入充填支架后方可弯曲轨道,将充填型材卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保在短时间内充填体能够完全接顶。卸完料的空矿用平板车通过下端头的旋转变道器从下平巷出去;
C.上一轮充填完毕后,通过充填支架后方液压油缸来拉动可弯曲轨道前进,然后继续重复A、B,直至完成整个所述深井长壁采煤工作面的开采与充填;
进一步地,所述深井长壁采煤工作面设置充填支架和可弯曲轨道的方法是:充填支架后方设置可弯曲轨道,通过液压油缸来控制所述可弯曲轨道的进退;
进一步地,通过旋转变道器将运行在上、下平巷轨道上的矿用平板车变道至充填支架后方可弯曲轨道上,反之亦然。
与现有技术相比,本发明有一下有益效果:
(1)本发明将城市垃圾进行固化处理制作成的高强度型材作为采煤工作面采空区充填的充填材料,充填物初始强度高,能有效控制地表的沉陷,确保地表基本无下沉,为煤矿采空区寻找到成本低廉、性能优良的充填材料来源。
(2)解决了城市生活垃圾的处理以填埋为主而产生的影响城市可持续发展的关键问题之一。现有的城市垃圾填埋处理技术面临着选址、处理能力、服务年限以及填埋易产生沼气、有毒渗滤液等次生灾害的问题。本发明为我国城市生活垃圾处理提供了新的解决方案。
附图说明
图1是本发明的工作面布置平面图;
图2是本发明的工作面布置剖面图;
图3是本发明的旋转变道器平面图;
图4是本发明的旋转变道器剖面图。
其中:1——煤层;2——上平巷;3——轨道;4——充填支架;5——旋转变道器;6——充填型材;7——可弯曲轨道;8——下平巷;9——顶板岩层;10——矿用平板车;11——液压油缸;12——圆盘;13——旋转轴承。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍,但本发明的事实方式不限于此。
具体实施例:
1)将城市垃圾中不易破碎的废金属挑出回收,剩余部分用破碎机破碎为粒径小于30mm的颗粒;
2)将破碎后的垃圾颗粒加入一定量的固化剂并搅拌均匀,然后将搅拌好的混合物导入压制模具中,制成一定尺寸的充填型材(6),充填型材(6)的强度不小于开采煤层的强度,压制完成后,进行表面封装,压制出的渗滤液另行处理;
3)充填型材(6)在煤矿采空区中的充填:首先,选择深井长壁采煤工作面,所述深井长壁采煤工作面的上平巷(2)和下平巷(8)宽度为4.5m,开采煤层(1)厚度3.0m;将制备好的充填型材(6)用罐笼从地面运至井底,然后通过皮带、矿车或者单轨吊运输至所述深井长壁采煤工作面上平巷(2);其次,使用矿用平板车(10)通过上平巷(2)铺设的轨道(3)将充填型材(6)运送至所述深井长壁采煤工作面端头,然后通过旋转变道器(5)进入充填支架(4)后方的可弯曲轨道(7);再次,将充填型材(6)卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保充填型材(6)能够完全接顶,卸完料的空矿用平板车(10)通过下端头旋转变道器(5)从下平巷(8)出去,在充填支架(4)后方对未接顶空间注水泥浆,确保充填效果;最后,在采煤过程中,实施边采煤边充填,以控制顶板破坏和地表下沉,保障地面建筑物的安全;
4)开采完所述深井长壁采煤工作面后,通过边界煤柱和停采线煤柱,再次密封采空区,确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。
进一步地,所述步骤(3)中边采煤边充填的具体步骤为:
A启动采煤机,按照所述深井长壁采煤工作面常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜;
B矿用平板车拉着充填型材从上平巷进入,通过上端头的旋转变道器进入充填支架后方可弯曲轨道,将充填型材卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保在短时间内充填体能够完全接顶。卸完料的空矿用平板车通过下端头的旋转变道器从下平巷出去;
C上一轮充填完毕后,通过充填支架后方液压油缸来拉动可弯曲轨道前进,然后继续重复A、B,直至完成整个所述深井长壁采煤工作面的开采与充填;
进一步地,所述深井长壁采煤工作面设置充填支架和可弯曲轨道的方法是:充填支架后方设置可弯曲轨道,通过液压油缸来控制所述可弯曲轨道的进退;
进一步地,通过旋转变道器将运行在上、下平巷轨道上的矿用平板车变道至充填支架后方可弯曲轨道上,反之亦然。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高初始强度充填采煤的方法,其特征在于包括如下步骤:
1)将城市垃圾中不易破碎的废金属挑出回收,剩余部分用破碎机破碎为粒径小于30mm的颗粒;
2)将破碎后的垃圾颗粒加入一定量的固化剂并搅拌均匀,然后将搅拌好的混合物导入压制模具中,制成一定尺寸的充填型材(6),充填型材(6)的强度不小于开采煤层的强度,压制完成后,进行表面封装,压制出的渗滤液另行处理;
3)充填型材(6)在煤矿采空区中的充填:首先,选择深井长壁采煤工作面,将制备好的充填型材(6)用罐笼从地面运至井底,然后通过皮带、矿车或者单轨吊运输至所述深井长壁采煤工作面上平巷(2);其次,使用矿用平板车(10)通过上平巷(2)铺设的轨道(3)将充填型材(6)运送至所述深井长壁采煤工作面端头,然后通过旋转变道器(5)进入充填支架(4)后方的可弯曲轨道(7);再次,将充填型材(6)卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保充填型材(6)能够完全接顶,卸完料的空矿用平板车(10)通过下端头旋转变道器(5)从下平巷(8)出去,在充填支架(4)后方对未接顶空间注水泥浆,确保充填效果;最后,在采煤过程中,实施边采煤边充填,以控制顶板破坏和地表下沉,保障地面建筑物的安全;
4)开采完所述深井长壁采煤工作面后,通过边界煤柱和停采线煤柱,再次密封采空区,确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。
2.如权利要求1所述的高初始强度充填采煤的方法,其特征在于所述步骤(3)中边采煤边充填的具体步骤为
A启动采煤机,按照所述深井长壁采煤工作面常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜;
B矿用平板车(10)拉着充填型材(6)从上平巷(2)进入,通过上端头的旋转变道器(5)进入充填支架(4)后方可弯曲轨道(7),将充填型材(6)卸到采空区内并规则码放,剩余间隙用快硬水泥浆材料充填,确保在短时间内充填体能够完全接顶;卸完料的空矿用平板车(10)通过下端头的旋转变道器(5)从下平巷(8)出去;
C上一轮充填完毕后,通过充填支架(4)后方液压油缸(11)来拉动可弯曲轨道(7)前进,然后继续重复A、B,直至完成整个所述深井长壁采煤工作面的开采与充填。
3.如权利要求2所述的高初始强度充填采煤的方法,其特征在于包括在所述深井长壁采煤工作面设置充填支架(4)和可弯曲轨道(7)的方法,其特征是:充填支架(4)后方设置可弯曲轨道(7),通过液压油缸(11)来控制所述可弯曲轨道(7)的进退。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的高初始强度充填采煤的方法,其特征在于:通过旋转变道器(5)将运行在上、下平巷(2、8)轨道(3)上的矿用平板车(10)变道至充填支架(4)后方可弯曲轨道(7)上,反之亦然。
CN201510782204.XA 2015-11-16 2015-11-16 一种高初始强度充填采煤方法 Expired - Fee Related CN105370279B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510782204.XA CN105370279B (zh) 2015-11-16 2015-11-16 一种高初始强度充填采煤方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510782204.XA CN105370279B (zh) 2015-11-16 2015-11-16 一种高初始强度充填采煤方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105370279A CN105370279A (zh) 2016-03-02
CN105370279B true CN105370279B (zh) 2017-12-26

Family

ID=55372836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510782204.XA Expired - Fee Related CN105370279B (zh) 2015-11-16 2015-11-16 一种高初始强度充填采煤方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105370279B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106837412B (zh) * 2017-02-28 2019-01-11 山东科技大学 一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法
CN107091112B (zh) * 2017-06-30 2019-02-12 山东科技大学 一种适用于无损采矿的快速充填方法
CN107725051B (zh) * 2017-10-09 2020-04-07 北京科技大学 一种城市固体废弃物深井封闭和充填开采方法
CN107764323B (zh) * 2017-10-09 2019-10-22 北京科技大学 一种多参数封闭区危险性实时监测预警方法
CN109209484B (zh) * 2018-10-24 2020-05-05 太原理工大学 一种回撤通道结合膏体预制块辅助工作面回撤方法
CN109772848B (zh) * 2019-01-30 2021-02-02 北京科技大学 一种城市垃圾焚烧灰渣及飞灰深埋充填封闭的处置方法
CN110486082B (zh) * 2019-09-09 2021-06-15 河北充填采矿技术有限公司 一种采空区不同材料交替充填的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2232078Y (zh) * 1995-07-05 1996-07-31 石家庄铁道学院 隧道施工车辆转车台
RU2070968C1 (ru) * 1994-01-21 1996-12-27 Ерохин Алексей Иванович Подземная закладочная установка
CN1478610A (zh) * 2002-08-28 2004-03-03 中国科学院武汉岩土力学研究所 用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法
CN1807843A (zh) * 2005-01-19 2006-07-26 新汶矿业集团汶南煤矿有限责任公司 矸石充填采空区的方法
CN101586460A (zh) * 2009-06-02 2009-11-25 中国矿业大学 一种采煤固体物充填方法
CN101858215A (zh) * 2010-04-30 2010-10-13 河南理工大学 矸石挤压成型沿空留巷法
CN102716901A (zh) * 2012-06-20 2012-10-10 鄂托克前旗长城煤矿有限责任公司 煤矿区附近建筑垃圾处理回用方法
CN104405437A (zh) * 2014-10-08 2015-03-11 中国矿业大学 一种固体充填与综采混合式工作面开采方法
CN204419250U (zh) * 2014-12-24 2015-06-24 神华集团有限责任公司 用于综采综放工作面的转盘

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2070968C1 (ru) * 1994-01-21 1996-12-27 Ерохин Алексей Иванович Подземная закладочная установка
CN2232078Y (zh) * 1995-07-05 1996-07-31 石家庄铁道学院 隧道施工车辆转车台
CN1478610A (zh) * 2002-08-28 2004-03-03 中国科学院武汉岩土力学研究所 用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法
CN1807843A (zh) * 2005-01-19 2006-07-26 新汶矿业集团汶南煤矿有限责任公司 矸石充填采空区的方法
CN101586460A (zh) * 2009-06-02 2009-11-25 中国矿业大学 一种采煤固体物充填方法
CN101858215A (zh) * 2010-04-30 2010-10-13 河南理工大学 矸石挤压成型沿空留巷法
CN102716901A (zh) * 2012-06-20 2012-10-10 鄂托克前旗长城煤矿有限责任公司 煤矿区附近建筑垃圾处理回用方法
CN104405437A (zh) * 2014-10-08 2015-03-11 中国矿业大学 一种固体充填与综采混合式工作面开采方法
CN204419250U (zh) * 2014-12-24 2015-06-24 神华集团有限责任公司 用于综采综放工作面的转盘

Also Published As

Publication number Publication date
CN105370279A (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105370279B (zh) 一种高初始强度充填采煤方法
CN103527195B (zh) 一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法
CN104895566B (zh) 一种残矿回收采矿法
CN110424966B (zh) 一种超高水材料充填工作面矸石泵送留巷无煤柱开采方法
CN101215976B (zh) 井下矸石泵送充填系统及方法
CN112360462A (zh) 短壁综采矸石充填注浆的开采工艺
CN109026006A (zh) 开采露天矿边帮压覆矿产的新方法
CN103527196B (zh) 一种黄土充填回收房式煤柱的方法
WO2014090108A1 (zh) 一种预掘两巷前进式固体充填采煤方法
CN107313804A (zh) 一种露天煤矿端帮压煤充填综采回收方法
CN106761754A (zh) 一种薄煤层综合开采与瓦斯治理网络一体协同控制系统及方法
CN107893658A (zh) 强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法
CN109882239A (zh) 一种露天端帮压煤放射式充填开采方法
CN110284883A (zh) 一种露天煤矿端帮采排充开采方法
CN105736045A (zh) 一种控制采空区底板突水的袋式充填系统及其充填方法
CN111485883B (zh) 基于膏体-多介质协同充填的高地应力环境低成本采矿方法
CN116556949A (zh) 小分段空场与崩落嗣后充填组合方法
CN109899070B (zh) 基于椭球体放矿结构的缓倾斜中厚矿体无固废充填采矿法
CN1782326B (zh) 煤矿井下矸石处理方法
CN102808624B (zh) 煤矸同采系统及方法
CN103244121B (zh) 一种有轨与无轨耦合的底部出矿系统
CN113565510B (zh) 一种基于井下矸石堆的特厚煤层综放充填开采方法
CN1952349A (zh) 利用矸石置换村庄下压煤的开采方法
CN105927225A (zh) 一种浅埋特厚松散煤层回采底分层的整层开采方法
CN101737068A (zh) 再造矸石承载体替代护巷煤柱的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20171122

Address after: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 30,

Applicant after: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING

Address before: 100083 room 304, University of Science and Technology Beijing, University of Science and Technology Beijing, Haidian District, Haidian District, Beijing

Applicant before: Jiang Fuxing

Applicant before: Zhu Sitao

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171226

Termination date: 20211116

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee