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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