CN108035769A - 一种微生物改性充填采煤方法 - Google Patents

一种微生物改性充填采煤方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108035769A
CN108035769A CN201711225946.8A CN201711225946A CN108035769A CN 108035769 A CN108035769 A CN 108035769A CN 201711225946 A CN201711225946 A CN 201711225946A CN 108035769 A CN108035769 A CN 108035769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
microorganism
filling
grouting
coal mining
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.)
Granted
Application number
CN201711225946.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108035769B (zh
Inventor
张强
张吉雄
齐文跃
李猛
孙凯
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.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
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 China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201711225946.8A priority Critical patent/CN108035769B/zh
Publication of CN108035769A publication Critical patent/CN108035769A/zh
Priority to AU2018376026A priority patent/AU2018376026B2/en
Priority to PCT/CN2018/112295 priority patent/WO2019105162A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108035769B publication Critical patent/CN108035769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F15/00Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
    • E21F15/005Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

一种微生物改性充填采煤方法,其操作步骤包括充填材料地面微生物钙化,将钙化的充填材料输送至采空区夯实充填,再对充填体进行微生物灌浆,完成每个步距采煤后都进行微生物灌浆充填。本发明简单易实施,采用微生物充填有效提高了充填体抗压强度,绿色环保,为深部高应力条件下基于生化机理的微生物充填采煤技术提供新方向。

Description

一种微生物改性充填采煤方法
技术领域
本发明涉及一种微生物改性充填采煤方法,属于固体充填采煤技术领域。
背景技术
随着开采深度的增加,煤炭资源深部开采逐渐走向深部。针对深部开采环境,充填体被充分压实、顶板下沉量进一步增加,造成充填效果差,顶板岩层剧烈运动,需要对充填材料进行改进,以应对高地应力、高渗透压所引发的难题。
为适应深部开采环境,采用微生物固化手段对充填材料进行制备与改进。微生物固化,即微生物诱导碳酸钙沉淀工技术,是一种新型土壤固化技术,其原理是向某些特定的微生物提供氮源和钙离子源,快速析出具有胶凝作用的碳酸钙结晶,实现固化松散砂颗粒的效果。针对上述内容,如何将微生物固化手段与固体充填采煤技术有机结合,实现协同开采是微生物充填采煤必须要解决的技术难题。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足,本发明提供一种微生物改性充填采煤方法,能够大大提高散体充填体的抗压性能,对煤层顶板具有更强力和稳定的支撑能力,工艺简单,绿色环保。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是:其操作步骤包括固体废弃物充填材料地面微生物钙化,将钙化的填充材料输送至采空区夯实充填,再对充填体进行微生物灌浆,完成每个步距采煤后都进行微生物灌浆充填。
相比现有技术,本发明的一种微生物改性充填采煤方法,将固体充填采煤技术与微生物灌浆技术相结合,对固体废弃物充填材料通过微生物钙化改性提高强度后,再在采空区灌浆形成微生物胶结固体废弃物式的充填体,实现了对固体废弃物散体颗粒的加固,提供了更高的抗压能力,有效控制了岩层运动与地表沉陷,同时,该方法采用的微生物浆液是完全的溶液浆材,固结效果明显,是环境友好型能源节约型工艺,大大提高了散体充填体的抗压性能,对煤层顶板具有更强力和稳定的支撑能力,且工艺简单,绿色环保,为深部高应力条件下基于生化机理的微生物充填采煤技术提供新方向。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构布置图。
图中:1、固体废弃充填物料,2、输送机,3、破碎机,4、皮带输送机,5、反应仓,6、菌液培养罐,7、营养溶液罐,8、胶结溶液罐,9、输送管路,10、高压化学灌浆泵,11、充填钻孔,12、垂直投料井,13、充填采煤液压支架,14、底卸式刮板输送机,15、注浆管,16、储存罐,17、钙化后的废弃充填物料,18、充填体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
本发明的一种微生物改性充填采煤方法,其操作步骤包括充填材料地面微生物钙化,将钙化的填充材料输送至采空区夯实充填,再对充填体进行微生物灌浆,完成每个步距采煤后都进行微生物灌浆充填。本发明将固体充填采煤技术与微生物灌浆技术相结合,对固体废弃物充填材料改性提高强度后,在采空区灌浆形成微生物胶结固体废弃物式的充填体,实现对固体废弃物散体颗粒的加固。
图1示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图,图中微生物充填采煤方法的具体步骤如下:
1)将地面堆积的固体废弃充填物料1经输送机2运到破碎机3破碎后,再经皮带输送机4运至反应仓5;
2)在地面布置菌液培养罐6、营养溶液罐7和胶结溶液罐8,通过输送管路9分别与反应仓5、高压化学灌浆泵10相连;
3)安设物料定量配送的自动化设备,按配置比例精确向反应仓5中输送菌液及胶结溶液,使固体废弃充填物料1表面钙化,提高材料强度,获得表面钙化后的废弃充填物料17;
4)自地面打设充填钻孔11至井下,在充填钻孔11内安设护壁套管,底部连接输送管路9,通过高压化学灌浆泵10将微生物浆液通过输送管路9运至工作面内布置的菌液、营养溶液、胶结溶液的储存罐16中,菌液、营养溶液、胶结溶液是独立储存的,通过同一路输送管路9分别输送,一种溶液输送过程结束后,清洗管路后,进行另一溶液输送;
5)将钙化后的废弃充填物料17从垂直投料井12投放到井下,通过井下胶带输送机运至工作面,按常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜,利用悬挂在充填采煤液压支架13后部的底卸式刮板输送机14完成落料夯实充填;
6)在工作面完成一个充填步距后,采用自下而上、分段灌浆施工方法,向充填体18顶部、中部、底部埋入注浆管15,利用高压射枪通过高压射浆管将储存罐中的溶液,按照顶部、中部、底部自下而上的顺序,分步灌入注浆管中;
7)向每个注浆管灌入注浆的过程是:根据固化充填体体积先注入一定量的菌液,然后匀速灌入营养溶液,最后持续灌入胶结溶液,设定灌浆压力为3~5MPa,使微生物浆液充分扩散,达到设定的注入率停止灌浆;
8)重复步骤7),完成多次循环灌注;
9)灌浆完成后,重复步骤5)、6)、7),进行下一个步距的充填采煤,直至完成对整个工作面的微生物充填采煤。
在本实施例中,所述的菌液为一种高产脲酶的芽孢杆菌,营养溶液为CaCl2溶液,胶结溶液为urea-CaCl2溶液。优选地,所述的固体废弃充填物料1选用粒径级配小于20mm的,有利于微生物胶结。
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,对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种微生物改性充填采煤方法,其特征是:其操作步骤包括充填材料地面微生物钙化,将钙化的填充材料输送至采空区夯实充填,再对充填体进行微生物灌浆,完成每个步距采煤后都进行微生物灌浆充填。
2.根据权利要求2所述的一种微生物改性充填采煤方法,其特征是:具体步骤如下:
1)将地面堆积的固体废弃充填物料(1)经输送机(2)运到破碎机(3)破碎后,再经皮带输送机(4)运至反应仓(5);
2)在地面布置菌液培养罐(6)、营养溶液罐(7)和胶结溶液罐(8),通过输送管路(9)分别与反应仓(5)、高压化学灌浆泵(10)相连;
3)安设物料定量配送的自动化设备,按配置比例精确向反应仓(5)中输送菌液及胶结溶液,获得表面钙化后的废弃充填物料(17);
4)自地面打设充填钻孔(11)至井下,在充填钻孔(11)内安设护壁套管,底部连接输送管路(9),通过高压化学灌浆泵(10)分别将菌液、营养溶液、胶结溶液通过输送管路(9)运至工作面内布置的菌液、营养溶液、胶结溶液的储存罐(16)中;
5)将钙化后的废弃充填物料(17)从垂直投料井(12)投放到井下,通过井下胶带输送机运至工作面,按常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜,利用悬挂在充填采煤液压支架(13)后部的底卸式刮板输送机(14)完成落料夯实充填;
6)在工作面完成一个充填步距后,采用自下而上、分段灌浆施工方法,向充填体(18)顶部、中部、底部埋入注浆管(15),利用高压射枪通过高压射浆管将储存罐中的溶液分步灌入注浆管中;
7)向每个注浆管分布灌入溶液的过程是:根据固化充填体体积先注入菌液,然后匀速灌入营养溶液,最后持续灌入胶结溶液,设定灌浆压力为3~5MPa,使微生物浆液充分扩散,达到设定的注入率停止灌浆;
8)重复步骤7),完成多次循环灌注;
9)灌浆完成后,重复步骤5)、6)、7),进行下一个步距的充填采煤,直至完成对整个工作面的微生物充填采煤。
3.根据权利要求2所述的一种微生物改性充填采煤方法,其特征是:所述的菌液为一种高产脲酶的芽孢杆菌,营养溶液为CaCl2溶液,胶结溶液为urea-CaCl2溶液。
4.根据权利要求2或3所述的一种微生物改性充填采煤方法,其特征是:所述的固体废弃充填物料(1)选用粒径级配小于20mm的。
CN201711225946.8A 2017-11-29 2017-11-29 一种微生物改性充填采煤方法 Active CN108035769B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711225946.8A CN108035769B (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种微生物改性充填采煤方法
AU2018376026A AU2018376026B2 (en) 2017-11-29 2018-10-29 Microbial modification filling-based coal mining method
PCT/CN2018/112295 WO2019105162A1 (zh) 2017-11-29 2018-10-29 一种微生物改性充填采煤方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711225946.8A CN108035769B (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种微生物改性充填采煤方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108035769A true CN108035769A (zh) 2018-05-15
CN108035769B CN108035769B (zh) 2019-04-02

Family

ID=62094433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711225946.8A Active CN108035769B (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种微生物改性充填采煤方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN108035769B (zh)
AU (1) AU2018376026B2 (zh)
WO (1) WO2019105162A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108975787A (zh) * 2018-08-29 2018-12-11 中国矿业大学(北京) 一种煤矿用微生物胶结充填材料及其制备方法
CN109320192A (zh) * 2018-11-06 2019-02-12 中国矿业大学 一种微生物改性充填材料及制备方法
WO2019105162A1 (zh) * 2017-11-29 2019-06-06 中国矿业大学 一种微生物改性充填采煤方法
CN110513111A (zh) * 2019-08-14 2019-11-29 中国矿业大学(北京) 一种固液分离灌注式微生物胶结巷式充填采煤方法
CN113884351A (zh) * 2021-09-03 2022-01-04 中国矿业大学 一种基于生物固化技术的磁敏性模拟月壤的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112695739B (zh) * 2020-12-18 2021-09-21 中国矿业大学(北京) 采动影响区建构筑物群下厚流砂层注浆加固方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1048704A (en) * 1965-02-15 1966-11-16 William Stanley Row A method of and apparatus for inducing hardening or cementing in a mass of back-fill in a mine opening
RU2186222C2 (ru) * 2000-02-01 2002-07-27 Чучалин Лев Климентьевич Состав закладочной смеси
WO2013025233A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Golder Associates Inc. System and method for treating an excavation activity

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3932046C3 (de) * 1989-09-26 1994-04-07 Bergwerksverband Gmbh Bruchfeldversatzverfahren
RU2390633C1 (ru) * 2009-02-05 2010-05-27 Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН Способ разработки крутых пластов угля
CN101586460B (zh) * 2009-06-02 2011-03-30 中国矿业大学 一种采煤固体物充填方法
CN104131829B (zh) * 2014-06-25 2016-05-04 中国矿业大学 一种固体充填采煤液压支架撤架方法
CN105604552B (zh) * 2015-12-21 2017-10-10 冀中能源集团有限责任公司 一种固体材料充填采煤沿空留巷方法
CN106321102B (zh) * 2016-09-08 2018-04-13 中国矿业大学 一种煤矿固体密实条带充填采煤方法
CN108035769B (zh) * 2017-11-29 2019-04-02 中国矿业大学 一种微生物改性充填采煤方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1048704A (en) * 1965-02-15 1966-11-16 William Stanley Row A method of and apparatus for inducing hardening or cementing in a mass of back-fill in a mine opening
RU2186222C2 (ru) * 2000-02-01 2002-07-27 Чучалин Лев Климентьевич Состав закладочной смеси
WO2013025233A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Golder Associates Inc. System and method for treating an excavation activity

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019105162A1 (zh) * 2017-11-29 2019-06-06 中国矿业大学 一种微生物改性充填采煤方法
CN108975787A (zh) * 2018-08-29 2018-12-11 中国矿业大学(北京) 一种煤矿用微生物胶结充填材料及其制备方法
CN109320192A (zh) * 2018-11-06 2019-02-12 中国矿业大学 一种微生物改性充填材料及制备方法
CN110513111A (zh) * 2019-08-14 2019-11-29 中国矿业大学(北京) 一种固液分离灌注式微生物胶结巷式充填采煤方法
CN113884351A (zh) * 2021-09-03 2022-01-04 中国矿业大学 一种基于生物固化技术的磁敏性模拟月壤的制备方法
CN113884351B (zh) * 2021-09-03 2023-10-27 中国矿业大学 一种基于生物固化技术的磁敏性模拟月壤的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018376026B2 (en) 2021-02-25
WO2019105162A1 (zh) 2019-06-06
AU2018376026A1 (en) 2019-11-07
CN108035769B (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108035769B (zh) 一种微生物改性充填采煤方法
CN108915765B (zh) 一种地下全尾砂-废石膏体充填系统及充填方法
CN105240047A (zh) 一种治理露天矿地下采空区的充填加固方法
WO2018045633A1 (zh) 一种煤矿固体密实条带充填采煤方法
CN101215976B (zh) 井下矸石泵送充填系统及方法
CN107117888B (zh) 一种采矿用混合骨料充填料浆配比决策方法
CN104564137B (zh) 双介质垛式支撑坚硬顶板的煤矿采空区处理方法及装置
CN105370279B (zh) 一种高初始强度充填采煤方法
CN111365067A (zh) 一种膏体充填开采方法
CN103321228B (zh) 一种高水材料地裂缝充填系统及充填治理方法
CN201982137U (zh) 以矸石为骨料混凝土充填材料的井下制备装置
CN109736880B (zh) 一种煤矿开采用充填体及其制备方法与工艺
CN114472462B (zh) 一种井下-井上联动煤矸石处置系统及处置方法
CN101915100A (zh) 煤矿井下黄土充填采煤方法
CN109882239A (zh) 一种露天端帮压煤放射式充填开采方法
CN104453994A (zh) 一种放顶矸巷旁充填沿空留巷方法
CN113321459A (zh) 一种用于矿山充填的矸石自胶结充填材料及其应用
CN105971605B (zh) 一种井下矿山无废开采方法
CN105198346B (zh) 一种无机充填材料
Emad et al. Backfill practices for sublevel stoping system
CN102775105A (zh) 一种利用建筑废弃物制备矿用膏体充填骨料及制备方法
CN112780336B (zh) 压浸式充填采矿工艺
WO2016065906A1 (zh) 一种煤矿固体充填采煤地面物料投放系统及投放工艺
CN110513111A (zh) 一种固液分离灌注式微生物胶结巷式充填采煤方法
CN211900690U (zh) 一种膏体充填开采成套设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant