CN113339052A - 一种高水材料止浆墙采空区充填方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高水材料止浆墙采空区充填方法，所述方法包括设置充填体间的注浆管的数量并按顺序进行编号，一个充填循环包括三次充填作业，以单个挡矸支架的宽度为一个充填路径长度，首先对偶数编号的注浆管以充填路径长度为单位进行等差递增的注浆长度进行第一次充填作业，注浆结束对注浆管路进行封堵；对除1号注浆管外其余奇数注浆管以充填路径长度为单位进行等差递增的注浆长度进行第二次充填作业；在下一个充填循环的第一次充填作业时，对上一个充填循环的注浆钻孔进行第三次充填作业；按照上述充填循环，对现有注浆管进行多次复孔充填，最终形成现有不对称“V”型注浆管管路路径充填，达到大面积处理矿井废弃矸石以及采空区稳定的目的。

Description

一种高水材料止浆墙采空区充填方法
技术领域
本发明涉及煤矿采空区充填技术领域，尤其涉及一种高水材料止浆墙采空区充填方法。
背景技术
矸石山露天堆放，经风化、淋溶、氧化自燃等物理、化学作用，日趋恶化矿区环境，产生污染水资源、土、大气，自燃、占地、爆炸、结构侵蚀等一系列问题，严重影响矿井安全运营、危害矿区人民的生命财产安全。
采空区矸石胶结充填开采作为矸石处理的关键技术之一，既可以减少煤矿固体废弃物排放、又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率，是实现煤矿绿色开采的理想途径，在我国许多矿井得到了深入的应用并且不断深化发展。因此，合理处理废弃矸石，不仅是对国家政策的响应，也是煤炭生产企业实现煤炭资源绿色开采的必经之路。针对上述问题，本发明提供一种高水材料止浆墙采空区充填方法，对沿空留巷采空区进行充填。
发明内容
为了节约资源、保护环境和提高采空区的稳定性，本发明提供一种高水材料止浆墙采空区充填方法。
一种高水材料止浆墙采空区充填方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、在相邻两个充填体顶部中间位置埋设注浆管路；
步骤2、在地面制备高水材料矸石浆体；
步骤3、通过高压泵和高压管路，将地面制备的高水材料矸石浆体泵送到工作面采空区；
步骤4、进行充填方案设计，设定第一个充填循环注浆管的数量，并从靠近工作面侧往采空区侧进行从1开始的从小到大顺序编号，一个充填循环包括第一次充填作业、第二次充填作业和第三次充填作业；
步骤5、以单个挡矸支架的宽度为一个充填路径长度，对偶数编号的注浆管进行第一次充填作业，注浆长度以所述充填路径长度为单位按照等差递增的方式由编号从小到大依次进行第一次充填作业，偶数编号的注浆管完成第一次充填作业后，对注浆管路进行封堵；
步骤6、对除1号注浆管外的奇数编号注浆管进行第二次充填作业，注浆长度为以所述充填路径长度为单位按照等差递增的方式由编号从小到大依次进行第二次充填作业；
步骤7、随着工作面的推进，按照步骤4的方式设置第二个充填循环，按照步骤5的方式对第二个充填循环的偶数编号钻孔进行第一次充填作业，对第一个充填循环的编号为1的注浆管进行第三次充填作业、对其余编号的注浆管用钻机进行复孔并进行第三次充填作业；
步骤8、重复步骤6-7完成第二个充填循环；
步骤9、重复步骤4-8实现采空区全部充填。
进一步地，步骤5中的第一次充填作业方式为，偶数编号注浆管的充填路径长度的等差递增的公差为2。
进一步地，步骤6中第二次充填作业的等差递增的公差为2。
进一步地，步骤7中对编号为1的注浆管进行第三次充填作业，充填作业长度大于2号注浆管的充填作业总长。
有益效果：
首先本发明提出的高水材料止浆墙采空区充填方法，可极大利用矸石，达到变废为宝的目的；
其次本发明中实施的充填方法中采用间隔充填，一方面避免了靠近工作面的注浆管中的浆液涌到工作面中，进而影响工作面的正常回采；另一方面通过间隔充填，促使前期注浆管形成临时止浆墙，为后期注浆管中浆液的流动提供阻挡范围的作用。
附图说明
图1为本发明采空区充填循环示意图。
图2为单一注浆管充填形成的止浆墙预想形态
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图，对本发明一种高水材料止浆墙采空区充填方法进行具体描述：
(1)由于高水材料具有早期强度高、凝结速度快，残余强度高等优良特性，为了实现采空区矸石胶结充填，采用高水材料巷旁充填沿空留巷技术，及时构筑巷旁充填体作止浆墙；
(2)在相邻两个充填体顶部中间位置提前埋设注浆管路；
(3)在地面制浆系统4制备高水材料矸石浆体；
(4)通过高压泵和高压管路，将地面制备的高水材料矸石浆体，泵送到工作面采空区。
(5)如图1所示，本发明涉及的采空区充填方法具体实施如下：
①本发明中为突出说明充填循环流程，拟定六个充填体2间的注浆管1为一个充填循环；对第一个充填循环进行编号，并从靠近工作面侧往采空区侧进行从①开始的从小到大顺序编号；
②本发明中为区分不同次充填作业，设定第一次充填、第二次充填、第三次充填；
③如图1所示，本发明第一次充填时，以单个挡矸支架3的宽度为一个充填路径长度；
④首先在第一次充填期间，优先充填编号为②、④、⑥的注浆管1，依次为一个充填路径、三个充填路径、五个充填路径的等差数列路径排列；
⑤在第一次对②、④、⑥注浆管充填结束后对管路进行封堵，再次进行充填编号为③、⑤的注浆管，依次为两个充填路径、四个充填路径的等差数列路径排列；
⑥随着工作面的推进，按照步骤①的方式设置第二个充填循环，按照步骤④的方式对第二个充填循环的编号为②、④、⑥的注浆管进行第一次充填作业，对第一个充填循环的编号为①的注浆管进行第三次充填作业、对其余编号的注浆管用钻机进行复孔并进行第三次充填作业；值得说明的是，编号①注浆管处于第三次充填作业的目的，是因为若第二次充填作业时就对注浆管①进行注浆，会造成①号注浆管中的浆液涌入工作面，而当新的充填循环开始时，此时的①注浆管已远远落后于工作面，不会发生浆液涌入的现象。编号①注浆管第三次充填作业的充填作业长度大于②号注浆管的充填作业总长，首先目的是为了给②号注浆管提供阻挡范围，避免浆液串通；其次在第一个充填循环时，由于①号注浆管未注浆，但②号注浆管在第一次充填期间浆液会存在部分胶结①号注浆管范围内的岩石；最后就是为了形成与第二个充填循环间的间隔充填状态
⑦按照上述充填循环，对现有注浆管均进行充填，最终形成现有不对称“V”型注浆管管路路径充填，进而达到大面积处理矿井废弃矸石以及采空区稳定的目的。
结合图2所示对止浆墙内容进行进一步的说明。目前煤矿应用的注浆管通常包括杆体中设置注浆孔以及杆体端部设置注浆孔，故当浆液流经注浆管时，会从杆体以及杆体端部流出，进而与采空区冒落岩石进行胶结。在此期间，由于浆液本身的自重以及凝固作用，会首先在注浆孔周围形成一定强度的固结体，因此图2中每个椭圆形孔是每个注浆孔孔口处形成的固结体，而杆体本身诸多注浆孔形成的固结体的重叠可视为墙体，即为止浆墙。但值得说明的是，尽管孔口处会形成一定范围的固结体，但由于高压泵作用于浆液，使得浆液存在一定的压力，促使浆液进一步扩散，最终可形成图2所示外围结构的大范围的止浆墙，为后续注浆发挥隔离阻挡的作用。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高水材料止浆墙采空区充填方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、在相邻两个充填体顶部中间位置埋设注浆管路；
步骤2、在地面制备高水材料矸石浆体；
步骤3、通过高压泵和高压管路，将地面制备的高水材料矸石浆体泵送到工作面采空区；
步骤4、进行充填方案设计，设定第一个充填循环注浆管的数量，并从靠近工作面侧往采空区侧进行从1开始的从小到大顺序编号，一个充填循环包括第一次充填作业、第二次充填作业和第三次充填作业；
步骤5、以单个挡矸支架的宽度为一个充填路径长度，对偶数编号的注浆管进行第一次充填作业，注浆长度以所述充填路径长度为单位按照等差递增的方式由编号从小到大依次进行第一次充填作业，偶数编号的注浆管完成第一次充填作业后，对注浆管路进行封堵；
步骤6、对除1号注浆管外的奇数编号注浆管进行第二次充填作业，注浆长度为以所述充填路径长度为单位按照等差递增的方式由编号从小到大依次进行第二次充填作业；
步骤7、随着工作面的推进，按照步骤4的方式设置第二个充填循环，按照步骤5的方式对第二个充填循环的偶数编号钻孔进行第一次充填作业，对第一个充填循环的编号为1的注浆管进行第三次充填作业、对其余编号的注浆管用钻机进行复孔并进行第三次充填作业；
步骤8、重复步骤6-7完成第二个充填循环；
步骤9、重复步骤4-8实现采空区全部充填。
2.根据权利要求1所述的一种高水材料止浆墙采空区充填方法，其特征在于，步骤5中的第一次充填作业方式为，偶数编号注浆管的充填路径长度的等差递增的公差为2。
3.根据权利要求1所述的一种高水材料止浆墙采空区充填方法，其特征在于，步骤6中第二次充填作业的等差递增的公差为2。
4.根据权利要求1所述的一种高水材料止浆墙采空区充填方法，其特征在于，步骤7中对编号为1的注浆管进行第三次充填作业，充填作业长度大于2号注浆管的充填作业总长。
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