CN109826665B - 一种矸石与高水材料混合充填方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矸石与高水材料混合充填方法，利用高水材料补充矸石充填空隙，进而达到密实充填，并承载采空区顶板的方法，包括：1)基于长壁生产系统掘采充填联络巷后，利用袋内充填高水材料的方式在工作面运输巷一侧布置充填挡墙；2)在充填联络巷两帮及顶板布置高水材料充填管路；3)抛投矸石至采空区；4)矸石抛投完毕后在工作面回风巷一侧布置高水充填材料挡墙，预留溢流孔，并通过预留充填管路向采空区注入高水充填材料补充充填；5)检测预留溢流孔，出现溢浆情况表示充填完成，停止充填；6)间隔三条充填联络巷与煤柱进行下一采充循环。本方法有效减少工作面开采区域地表下沉值，同时大大提升采空区充填体接顶率与密实度。
Description
技术领域
本发明涉及一种矸石与高水材料混合充填方法，属于煤矿采空区充填技术领域。
背景技术
煤炭在中国一次能源结构中长期处于重要地位，随着煤炭资源需求量的不断增加，煤矿不得不针对“三下”压煤进行开采。控制矿山开采引起的地表沉陷，减小煤炭开采对矿区附近村庄建筑的扰动量是当前煤矿生产亟需解决的问题。与此同时，多数矿井使用盾构法提升煤矿掘巷效率，但盾构掘进过程中产生的泥浆状矸石无法利用绞车提升至地面，大量矸石聚集井下，严重制约井下空间利用，威胁矿井运输安全。
目前，针对这类问题，国内外常用的解决办法主要为矸石不升井，直接充入采空区。虽然上述方法解决了井下矸石处理问题，但由于掘进产生矸石量少且充入采空区后接顶困难，无法有效控制采空区覆岩运动与地表沉陷，依然对地表建筑物造成较大影响。所以，研究一种既能实现井下产生矸石直接充入采空区同时保证采空区充填材料可以密实接顶的充填方法成为了亟需解决的一大难题。
发明内容
发明目的：为了解决矸石井下就地充填与采空区密实充填的难题，本发明的目的在于提供一种矸石与高水材料混合充填方法，进一步提高采空区充填材料接顶率，更好的控制采空区覆岩运动。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种矸石与高水材料混合充填方法，其特征是，其具体步骤为：
1)基于长壁生产系统掘采充填联络巷后，利用袋内充填高水材料的方式在工作面运输巷一侧布置高水材料充填挡墙；
2)在充填联络巷两帮及顶板布置高水材料充填管路，分别为两帮高水材料充填管和顶板高水材料充填管；
3)利用高速动力抛矸机抛投矸石至采空区；
4)采空区充满矸石后在工作面回风巷一侧布置高水充填材料挡墙，预留溢流孔，并通过预留充填管路向采空区注入高水充填材料补充充填；
5)检测预留溢流孔，出现溢浆情况表示充填完成，停止充填；
6)间隔三条充填联络巷与煤柱进行下一采充循环。
充填联络巷两帮预先敷设高低两条高水材料充填管路，管路出浆口分别位于充填联络巷后部与前部；顶板预先敷设长短两条高水材料充填管路，管路出浆口分别对应前置于两帮的管路出浆口。
两帮分别在距底板0.3h与0.7h处布置两趟两帮高水材料充填管，h为采高；管路出浆口分别对应位于距运输巷侧高水材料充填挡墙为0.1l和0.55l处，l为推进距离。
顶板布置两趟顶板高水材料充填管，分别距左帮0.4L和0.6L，L为工作面宽度；管路出浆口分别对应位于距运输巷侧高水材料充填挡墙0.25l和0.7l处，l为推进距离。
所述顶板高水材料充填管每隔2m开一个直径为20mm的漏液孔。
充填高水材料时遵循由远及近、由低及高的原则，依次充填低、高处的两帮高水材料充填管与长、短度的顶板高水材料充填管。
所述高水材料充填管路为内径是120mm，外径是140mm的PVC管。
所述高水材料的水灰比为6:1，灰分由质量比1:1的A料、B料混合而成，A料由水泥、缓凝剂和悬浮剂组成，B料由石膏、石灰、速凝剂、悬浮剂和早强剂组成。
本发明所达到的有益效果：在充填采煤工作面充填过程中，通过将井下掘进产生的矸石利用高速动力抛矸机抛投至采空区，并利用预先敷设充填管路将高水充填材料二次充入采空区，可以大大提高采空区内充填体的接顶率与致密度，同时缓解了掘进矸石大量聚集井下等问题。整个充填方法使用方便、安全可靠、适应性强，具有广泛的适应性与现场应用性。
附图说明
图1是本发明的充填工作面平面布置图；
图2是本发明的充填工作面侧视图；
图3是本发明的充填联络巷抛矸作业断面图；
图4是本发明的充填联络巷混合充填体断面图；
图5是本发明的回风巷侧充填挡墙断面图；
图6是本发明的充填材料输送系统图。
图中：1-充填联络巷；2-高水材料充填挡墙；3-运输巷；4-两帮高水材料充填管；5-顶板高水材料充填管；6-管路出浆口；7-转载机；8-运料带式输送机；9-高速动力抛矸机；10-矸石；11-回风巷；12-溢流孔；13-充填体。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施案例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本方法在煤层中形成一套完整的长壁生产系统，然后利用巷采技术采煤形成充填联络巷1，利用袋内充填高水材料的方式在工作面运输巷3一侧布置高水材料充填挡墙2，同时在充填联络巷1两帮及顶板上预先敷设两帮高水材料充填管4和顶板高水材料充填管5。两帮分别在距底板0.3h(h为采高)与0.7h处布置两趟两帮高水材料充填管4，使高水材料在高度方向上强度分布均匀并提高注浆效率，管路出浆口6分别在距运输巷3侧高水材料充填挡墙2为0.1l(l为推进距离)和0.55l处；顶板同样布置两趟长短顶板高水材料充填管5，使高水材料在长度方向上强度分布均匀并提高注浆效率，管路出浆口6分别在距运输巷3侧充填挡墙0.25l(推进距离)和0.7l处，顶板高水材料充填管5每隔2m开一个直径为20mm的漏液孔，当采空区内高水材料没过管路出浆口时，利用漏液孔持续注浆；
高水材料充填管路为采用内径为120mm的PVC管，高水材料的水灰比为6:1，灰料由A料、B料1:1组成，其中A料由水泥、缓凝剂和悬浮剂组成，B料由石膏、石灰、速凝剂、悬浮剂和早强剂组成。
本发明的具体运作方式如图6所示，依次打开转载机7、工作面运料带式输送机8和高速动力抛矸机9进行矸石10运输，运输至工作面的矸石10由高速动力抛矸机9抛投至巷道内，如图3所示。
当矸石堆积一定高度后，左右摆动高速动力抛矸机9，向另一侧抛投矸石，当另一侧矸石堆积至一定高度后，再次摆动高速动力抛矸机9，如此反复完成一个步距内矸石的充填工作，当一个步距的充填完成后，收缩工作面运料带式输送机8，进行下一步距的充填；
当抛矸充填完毕后，在工作面回风巷11一侧采用同样方式布置高水材料充填挡墙2封闭充填联络巷上端，预留溢流孔12，如图5所示，并通过预埋的两帮高水材料充填管4和顶板高水材料充填管5向采空区注入高水充填材料；
充填高水材料时遵循由远及近的原则，依次充填0.3h高度两帮高水材料充填管4、0.7h高度两帮高水材料充填管4，然后依次充填顶板0.6L和0.4L长度的两条高水材料充填管5，充填过程中实时观测溢流孔12，出现溢浆情况表示充填体13形成，如图4所示，停止充填。
间隔三条充填联络巷与煤柱进行掘采，充填联络巷联通后重复以上工艺对相邻充填联络巷进行充填，直至完成整个工作面的回采与充填。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种矸石与高水材料混合充填方法，其特征是，其具体步骤为：
1）基于长壁生产系统掘采充填联络巷后，利用袋内充填高水材料的方式在工作面运输巷一侧布置高水材料充填挡墙；
2）在充填联络巷两帮及顶板布置高水材料充填管路，分别为两帮高水材料充填管和顶板高水材料充填管；
3）利用高速动力抛矸机抛投矸石至采空区；
4）采空区充满矸石后在工作面回风巷一侧布置高水充填材料挡墙，预留溢流孔，并通过预留充填管路向采空区注入高水充填材料补充充填；
5）检测预留溢流孔，出现溢浆情况表示充填完成，停止充填；
6）间隔三条充填联络巷与煤柱进行下一采充循环；
充填联络巷两帮预先敷设高低两条高水材料充填管路，管路出浆口分别位于充填联络巷后部与前部；顶板预先敷设长短两条高水材料充填管路，管路出浆口分别对应前置于两帮的管路出浆口；
左帮分别在距底板0.3h与0.7h处布置所述两帮高水材料充填管，右帮分别在距底板0.3h与0.7h处布置所述两帮高水材料充填管，h为采高；管路出浆口分别对应位于距运输巷侧高水材料充填挡墙为0.1d和0.55d处，d为推进距离；
顶板布置两趟顶板高水材料充填管，分别距左帮0.4L和0.6L，L为工作面长度；管路出浆口分别对应位于距运输巷侧高水材料充填挡墙0.25d和0.7d处。
2.根据权利要求1所述的一种矸石与高水材料混合充填方法，其特征是，所述顶板高水材料充填管每隔2m开一个直径为20mm的漏液孔。
3.根据权利要求1所述的一种矸石与高水材料混合充填方法，其特征是，充填高水材料时遵循由远及近、由低及高的原则，依次充填低、高处的两帮高水材料充填管与长、短度的顶板高水材料充填管。
4.根据权利要求1所述的一种矸石与高水材料混合充填方法，其特征是，所述高水材料充填管路为内径120mm、外径140mm的PVC管。
5.根据权利要求1所述的一种矸石与高水材料混合充填方法，其特征是，采用的高水材料的水灰比为6:1，灰分由质量比1:1的A料、B料混合而成，A料由水泥、缓凝剂和悬浮剂组成，B料由石膏、石灰、速凝剂、悬浮剂和早强剂组成。
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