CN111365067A - 一种膏体充填开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种膏体充填开采方法,所述方法包括矸石破碎、配比搅拌及充填泵送及井下填充等步骤。本方法充填产能可达60万t/a,将资源回收率由40%(传统的条带开采)提高至80%以上。可大量处理周边电厂粉煤灰、矸石或建筑废弃物,有效保护地表生态环境;同时解决了煤矿压煤开采、保水开采、承压水上开采的难题,具有极其重要的推广意义。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域,特别涉及一种膏体充填开采方法。
背景技术
煤炭是我国重要的能源资源,随着我国城市化、城镇化建设进程的加快,煤炭资源三下压占面积更广、量更大,致使矿井的可采资源总量急速降低,而且传统的煤矿开采技术,不仅资源开出率低,而且极易造成地表沉降,破坏地表建筑物,严重制约矿井的可持续发展。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种膏体充填开采方法,解决煤矿压煤开采、保水开采、承压水上开采的难题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种膏体填充开采方法,包括以下步骤:
(1)矸石破碎
矸石由装载机从矸石山运输至现场设置的受矸坑中,矸石经由给料机输送至破碎筛分机进行破碎及筛分处理,合格的矸石块由皮带输送机运送至后续的配比搅拌系统;
(2)配比搅拌
首先,通过水泵向搅拌机中泵入水,而后合格的矸石块进入矸石仓,同时粉煤灰和水泥分别进入粉煤灰仓和胶结料仓,按照矸石块:粉煤灰:水泥=1000-1500:100-200:100-200的重量份数比进行放料,混合料进入打满水的搅拌机,混合料与水的重量份数比为5-10:2,混合料与水混合均匀后形成料浆进入料浆斗;
(3)充填泵送
所述料浆通过充填泵加压后泵入充填管路,所述充填管路包括地面充填管路、钻孔充填管路、井下充填管路及各充填管阀;料浆从充填泵输送,依次经过地面充填管路、钻孔充填管路及井下充填管路后到达井下充填空间;
(4)井下充填
井下充填空间利用膏体充填支架进行临时支护,以保证在充填前、充填期间和充填体凝固期间能够使顶板保持稳定;设置膏体充填支架,此支架带有隔离功能,能够快速形成封闭待充填空间,料浆经由井下充填管、轨道顺槽充填至充填区,充填后的回液经由皮带顺槽汇至井下填充回液管,回液经过管路清晰水沉淀池沉淀处理,废水排至地面水处理系统进行进一步处理。
进一步的,步骤(2)中得到料浆的坍落度不小于180~220 mm,静置泌水率小于3 %~5%。
进一步的,步骤(2)中所使用的水为来自矿井水处理系统的矿井废水。
本发明相比现有技术的有益效果为:
1、本发明所述的膏体充填开采系统在正常采煤的基础上,增加吨煤成本约80元,充填产能可达60万t/a,将资源回收率由40%(传统的条带开采)提高至80%以上。同时,可大量处理周边电厂粉煤灰、矸石或建筑废弃物,有效保护地表生态环境;
2、本发明所述膏体充填开采方法中,采用矿井掘进矸石、洗选厂排矸、粉煤灰、水泥、矿井废水等常规材料作成膏状浆体,所述膏体料浆的配比合理,其流动性能强,能够满足膏体料浆长距离输送要求,
3、随着城市扩建,山东省内大部分煤矿都面临着建筑物下压煤开采的难题,由于村庄搬迁周期长、投资大,地企关系协调困难,一般很难快速推进,严重制约着矿井正常生产接续,本发明所述的膏体充填开采技术成熟可靠,解决了煤矿压煤开采、保水开采、承压水上开采的难题,具有极其重要的推广意义。
附图说明
图1、图2为本发明所述膏体充填开采系统的框图;
图3为本发明所述膏体充填开采系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示,本实施例提供了一种膏体充填开采系统,包括矸石破碎系统、配比搅拌系统、充填泵送系统和井下填充系统,其中,矸石破碎系统由装载机101、给料机102、破碎筛分机103和皮带输送机104组成,通过所述皮带输送机104将矸石破碎系统与配比搅拌系统连接;所述配比搅拌系统由矸石仓201、粉煤灰仓202、胶结料仓203、搅拌机204、水泵205和料浆斗206组成,所述料浆斗206下端连接充填泵送系统;所述充填泵送系统由充填泵301、地面充填管302、钻孔充填管303,所述钻孔充填管303通过井下充填管401与井下填充系统连接;所述井下填充系统由井下充填管401、轨道顺槽402、充填支架403、皮带顺槽404、井下充填回流管405和管路清晰水沉淀池406。
利用上述系统的膏体填充开采方法,包括以下步骤:
(1)矸石破碎
矸石由装载机101从矸石山运输至现场设置的受矸坑105中,矸石经由给料机102输送至破碎筛分机103进行破碎及筛分处理,合格的矸石块由皮带输送机104运送至后续的配比搅拌系统;
(2)配比搅拌
首先,通过水泵205向搅拌机中泵入来自矿井水处理系统的矿井废水,而后合格的矸石块进入矸石仓201,同时粉煤灰和水泥分别进入粉煤灰仓202和胶结料仓203,按照矸石块:粉煤灰:水泥=1200:150:150的重量份数比进行放料,混合料进入打满水的搅拌机204,混合料与水的重量份数比为15:4,混合料与水混合均匀后形成料浆进入料浆斗206;
所述料浆的坍落度不小于180~220 mm,其可泵送时间不小于4小时,即从加水混合以后,静置4 h,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;静置泌水率小于3 %~5%。
所述料浆的单轴抗压强度:实验室标准条件下,8~10h不小于0.1~0.2MPa。28 d强度要求与条带煤柱宽度有关,当条带煤柱宽度50 m时,要求充填体28 d抗压强度不小于5.0MPa;当条带煤柱宽度100m,要求充填体28 d抗压强度不小于2.6MPa;如果采用长壁工作面全部充填方法,要求充填体28 d抗压强度不大于1.0~1.5MPa。
(3)充填泵送及井下填充
所述料浆通过充填泵301加压后泵入充填管路,所述充填管路包括地面充填管路302、钻孔充填管路303、井下充填管路401及充填管阀407;料浆从充填泵输送,依次经过地面充填管路、钻孔充填管路及井下充填管路后到达井下充填空间,料浆输送过程中为了控制料浆的输送量大小及检测压力,管线输送过程中还需要经过各种充填管阀(保障阀:控制输送量的大小;压力监测阀:监控管线料浆压力;卸浆阀:卸浆用;万向节:管路小角度(<12°)的连接;布料阀:工作面控制料浆进入不同的充填空间)。
(4)井下充填空间
井下充填空间利用充填支架403进行临时支护,以保证在充填前、充填期间和充填体凝固期间能够使顶板保持稳定;布置膏体充填专用液压支架,此支架带有隔离功能,可以快速形成封闭待充填空间,料浆经由轨道顺槽402充填至充填区,充填后的回液经由皮带顺槽404汇至井下填充回液管405,回液经过管路清晰水沉淀池406沉淀处理,废水排至地面水处理系统进行进一步处理。
Claims (3)
1.一种膏体填充开采方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)矸石破碎
矸石由装载机(101)从矸石山运输至现场设置的受矸坑(105)中,矸石经由给料机(102)输送至破碎筛分机(103)进行破碎及筛分处理,合格的矸石块由皮带输送机(104)运送至后续的配比搅拌系统;
(2)配比搅拌
首先,通过水泵(205)向搅拌机中泵入水,而后合格的矸石块进入矸石仓(201),同时粉煤灰和水泥分别进入粉煤灰仓(202)和胶结料仓(203),按照矸石块:粉煤灰:水泥=1000-1500:100-200:100-200的重量份数比进行放料,混合料进入打满水的搅拌机(204),混合料与水的重量份数比为5-10:2,混合料与水混合均匀后形成料浆进入料浆斗(206);
(3)充填泵送
所述料浆通过充填泵(301)加压后泵入充填管路,依次经过地面充填管路(302)、钻孔充填管路(303)、井下充填管路后到达井下充填空间;
(4)井下充填
井下充填空间利用膏体充填支架(403)进行临时支护,以保证在充填前、充填期间和充填体凝固期间能够使顶板保持稳定;料浆经由井下充填管(401)、轨道顺槽(402)充填至充填区,充填后的回液经由皮带顺槽(404)汇至井下填充回液管(405),回液经过管路清晰水沉淀池(406)沉淀处理,废水排至地面水处理系统进行进一步处理。
2.根据权利要求2所述的膏体填充开采方法,其特征在于,步骤(2)中得到料浆的坍落度不小于180~220 mm,静置泌水率小于3 %~5%。
3.根据权利要求2所述的膏体填充开采方法,其特征在于,步骤(2)中所使用的水为来自矿井水处理系统的矿井废水。
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