CN114837737A - 一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿充填开采技术领域，适用于矸石冒落区流态化充填工作面,具体为一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，通过在回采工作面采空区的隔离煤柱施工若干胶结注浆充填孔和原矸注浆充填孔，其中原矸注浆充填孔正常规模化处理矸石，若干胶结注浆充填孔靠近回采工作面采空区的一侧孔口对应接柔性膜袋，通过胶结注浆充填孔进行胶结注浆，待柔性膜袋在凝固后形成一道胶结挡墙，胶结挡墙后方的冒落区内的冒落矸石也形成一个封闭的隔离区段，隔离区段与胶结挡墙组成隔离墙，避免了充填浆液回流至采空区，解决了采空区漏风等灾害问题，该方法操作简便，成本低廉，具有广阔的应用推广前景。

Description

一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法

技术领域

本发明涉及煤矿充填开采技术领域，适用于矸石冒落区流态化充填工作面,具体为一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法。

背景技术

煤炭作为我国最主要的化石能源，在当今及未来很长一段时间仍是支撑国家经济产业重要的支柱。为响应国家绿色发展的号召，全国主要的产煤大省陆续出台了一系列限制煤矸石地面排放的政策法规。在煤炭行业推动矸石回填采空区，减少矸石排量，推动绿色矿山建设。矸石冒落区流态化充填技术可有效处理矸石，但在其随采随充的过程中，浆液可能会扩散至回采工作面进而影响工作面的正常作业。

发明内容

针对现有矸石冒落区流态化充填技术中浆液会扩散至回采工作面而影响工作面正常生产作业的问题，本发明提供一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，可随着回采工作面随采随充，防止充填浆液扩散至回采工作面，同时分段隔绝、充填冒落采空区，解决了采空区漏风等灾害问题，该方法操作简便，成本低，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，包括如下步骤：

步骤1，在相邻接续工作面的回采巷道上铺设工作面充填主管，并向本工作面的回采工作面采空区的隔离煤柱施工若干充填钻孔，若干充填钻孔包括若干胶结注浆充填孔和原矸注浆充填孔；其中在若干胶结注浆充填孔靠近回采工作面采空区的一侧孔口对应接柔性膜袋；若干胶结注浆充填孔靠近回采巷道的一侧孔口对应接钢管，钢管连通工作面充填主管，若干原矸注浆充填孔通过钢管与工作面充填主管连通；

步骤2，通过胶结注浆充填孔对柔性膜袋进行胶结注浆，待达到单个胶结注浆充填孔的最大充填量时，停止充填，注浆后的柔性膜袋在凝固后形成一道胶结挡墙，胶结挡墙后方的冒落区内的冒落矸石也形成一个封闭的隔离区段，隔离区段与胶结挡墙组成隔离墙，防止原矸浆液回流到工作面；

步骤3，将矸石进行制浆后通过工作面充填主管经过原矸注浆充填孔输入至回采工作面采空区内；

步骤4，随着回采工作面向前采煤推进，依次重复步骤2和步骤3，直至完成整个工作面的充填。

优选的，步骤1中，工作面充填主管上设有布料阀，用于对浆液沿着胶结注浆充填孔和原矸注浆充填孔的流向控制。

优选的，步骤1中，工作面充填主管上还设有压力检测计，用于通过工作面充填主管对单孔注浆情况进行检测。

优选的，步骤1中，若干原矸注浆充填孔在相邻胶结注浆充填孔之间分布。

优选的，相邻胶结注浆充填孔之间间距通过回采巷道实际情况及工作面推进速度确定设置。

优选的，步骤3中，矸石通过高参量矸石流态化制浆装置进行制浆，并通过工作面充填主管经过原矸注浆充填孔输入至回采工作面采空区内。

进一步的，高参量矸石流态化制浆装置包括破碎机、矸石仓、粉煤灰仓、水泥仓和制浆系统；

所述破碎机的输出端连接矸石仓，矸石仓、粉煤灰仓和水泥仓的输出端分别连接至制浆系统的输入端，所述制浆系统的输出端连接至泵送系统的输入端，所述泵送系统的输出端连接工作面充填主管。

更进一步的，制浆系统包括集控中心和搅拌机；所述泵送系统包括充填泵和充填主管；矸石仓、粉煤灰仓和水泥仓的输出端分别连接搅拌机，所述搅拌机通过充填泵与充填主管的输入端连接，所述充填主管的输出端连接至工作面充填主管；所述破碎机、矸石仓、粉煤灰仓、水泥仓、搅拌机、充填泵和充填主管的控制端分别连接至集控中心。

更进一步的，破碎机与矸石仓之间、矸石仓与搅拌机之间分别通过运矸皮带传输。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，通过在回采工作面采空区的隔离煤柱施工若干胶结注浆充填孔和原矸注浆充填孔，其中原矸注浆充填孔正常规模化处理矸石，若干胶结注浆充填孔靠近回采工作面采空区的一侧孔口对应接柔性膜袋，通过胶结注浆充填孔进行胶结注浆，待柔性膜袋在凝固后形成一道胶结挡墙，胶结挡墙后方的冒落区内的冒落矸石也形成一个封闭的隔离区段，隔离区段与胶结挡墙组成隔离墙，避免了充填浆液回流至采空区，解决了采空区漏风等灾害问题，该方法操作简便，成本低廉，具有广阔的应用推广前景。

进一步的，工作面充填主管上设有布料阀，有效的对浆液沿着胶结注浆充填孔和原矸注浆充填孔的流向进行控制，使得胶结注浆和矸石注浆互相不影响。

进一步的，工作面充填主管上还设有压力检测计，用于通过工作面充填主管对单孔注浆情况进行检测，可通过压力检测计实时检测孔内的压力，及时判断满管状态，同时避免浆液因堵管问题发生注浆安全事故。

进一步的，矸石通过高参量矸石流态化制浆装置进行制浆，并通过工作面充填主管经过原矸注浆充填孔输入至回采工作面采空区内，其中高参量矸石流态化制浆装置有效的提高了制浆效率，便于将矸石、粉煤灰、水泥进行搅拌后进行注浆。

附图说明

图1为本发明中煤矿冒落区分段胶结注浆充填回采工作面平面图；

图2为本发明中回采工作面冒落区剖面图；

图3为本发明中高参量矸石流态化制浆装置结构示意图。

图中：1-破碎机；2-运矸皮带；3-矸石仓；4-粉煤灰仓；5-水泥仓；6-搅拌机；7-充填泵；8-充填主管；9-集控中心；10-回采工作面；11-回采工作面采空区；12-相邻接续工作面；13-回采巷道；14-压力检测计；15-工作面充填主管；16-布料阀；17-胶结注浆充填孔；18-原矸注浆充填孔；19-钢管；20-柔性膜袋。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和图2，本发明提供了本发明提供一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，可随着回采工作面随采随充，防止充填浆液扩散至回采工作面，同时分段隔绝、充填冒落采空区，解决了采空区漏风等灾害问题，该方法操作简便，成本低，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

具体的，该煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，是在相邻接续工作面12的回采巷道13穿透煤柱向本回采工作面10打孔注浆，先在一定距离内的两个胶结注浆充填孔17进行胶结注浆，注浆后的柔性膜袋凝固后与冒落矸石共同形成一道隔离墙，隔离墙后方的冒落区也将会形成一个封闭的隔离区段，在区段内的原矸注浆充填孔18进行高参量原矸流态化注浆，胶结浆液与冒落矸石形成的隔离墙可防止浆液渗漏到回采工作面中，所述煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，包括如下步骤：

a.在相邻接续工作面回采巷道向本工作面隔离煤柱施工若干充填钻孔，充填钻孔分为胶结注浆充填孔17和原矸注浆充填孔18；胶结注浆充填孔内预埋钢管19，间距根据回采巷道13实际情况及工作面推进速度合理选择；

b.当本工作面推进至胶结注浆充填孔位置时，在本工作面一侧孔口接柔性膜袋20，待柔性膜袋进入支架后方后开始胶结注浆；

c.待达到单孔最大充填量时，停止充填，注浆后的柔性膜袋20凝固后与冒落矸石共同形成一道隔离墙，隔离墙后方的冒落区也将会形成一个封闭的隔离区段，形成的胶结挡墙可以防止原矸浆液回流到工作面；

d.原矸注浆充填孔18在相邻接续工作面回采巷道13侧下套管，连接充填管路，其间距根据高参量原矸流态化料浆扩散半径合理布置；

e.将洗选矸石经辊式破碎机一次全破至5mm以下粒径，后经商砼站制浆系统将破碎好的矸石、废水和少量粉煤灰按一定比例混合配制后由地面充填泵7经充填主管8输送到相邻接续工作面回采巷道13，经注浆充填钻孔充入采空区；

f.随着采煤工作面继续向前推进，继续依次进行隔离区段的注浆充填，直至完成整个工作面的充填；

本发明中工作面充填主管15与注浆孔之间用布料阀16进行连接和拆卸。

当压力检测计14检测到单孔注浆已满时，停止充填。

其中，压力检测计14原理为安装在充填管路上的压力传感器，当阶段性的密闭采空区充满后，压力传感器会出现指针或示数的变化，此时关闭充填主控阀门。

实施例

从相邻接续工作面12的回采巷道13穿透煤柱向本工作面施工若干充填钻孔，充填钻孔分为胶结注浆充填孔17和原矸注浆充填孔18。

胶结注浆充填孔内预埋钢管19，间距根据回采巷道13实际情况及工作面推进速度合理选择，孔口施工位置在回采巷道13；

原矸注浆充填孔18在相邻接续工作面12的回采巷道13侧下套管，连接充填管路，其间距根据高参量原矸流态化料浆扩散半径合理布置，终孔位置位于冒落带顶部。

当本工作面推进至胶结注浆充填孔17位置时，在本工作面一侧孔口接柔性膜袋20；通过井上下检查、联系，确认系统正常，设备完好；

将充填主管8通过工作面充填主管15与胶结注浆充填孔17连接，向管道内注水，进行充填泵7及管道清水湿润，出料口见水以后，同时主管末端压力检测计14检测数据正常，说明孔与管道相通可注。

将配制好的胶结浆液经充填泵7泵入充填主管8，通过工作面充填主管15与胶结注浆充填孔17输送到回采工作面采空区11，进行胶结注浆；

待井下压力检测计14出现指针及示数的变化时，说明单孔胶结注浆已满，此时关闭充填主控阀门，停止充填，待其凝固；注浆后的柔性膜袋20凝固后与冒落矸石共同形成一道隔离墙，隔离墙后方的冒落区也将会形成一个封闭的隔离区段；

将地面洗选矸石运至破碎系统破碎机1全破至5mm粒径以下，经运矸皮带2运送至矸石仓存储，破碎矸石经运矸皮带运至制浆系统，同时粉煤灰仓4与水泥仓5输送出的粉煤灰和水泥在搅拌机6中进行充分搅拌，待搅拌完全后，由充填泵7经充填主管8泵送至井下相邻接续工作面回采巷道13，如图3所示。

浆液从相邻接续工作面回采巷道13经过原矸注浆充填孔18泵送至本工作面采空区11。

待井下压力检测计14出现指针及示数的变化时，说明单孔矸石浆液已满，此时关闭充填主控阀门，切换布料阀16进行相邻原矸流态化注浆孔的充填，直至完成该区段的原矸充填。

综上所述，本发明提供了一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，通过在回采工作面采空区的隔离煤柱施工若干胶结注浆充填孔和原矸注浆充填孔，其中原矸注浆充填孔正常规模化处理矸石，若干胶结注浆充填孔靠近回采工作面采空区的一侧孔口对应接柔性膜袋，通过胶结注浆充填孔进行胶结注浆，待柔性膜袋在凝固后形成一道胶结挡墙，胶结挡墙后方的冒落区内的冒落矸石也形成一个封闭的隔离区段，隔离区段与胶结挡墙组成隔离墙，避免了充填浆液回流至采空区，解决了采空区漏风等灾害问题，该方法操作简便，成本低廉，具有广阔的应用推广前景。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在相邻接续工作面(12)的回采巷道(13)上铺设工作面充填主管(15)，并向本工作面的回采工作面采空区(11)的隔离煤柱施工若干充填钻孔，若干充填钻孔包括若干胶结注浆充填孔(17)和原矸注浆充填孔(18)；其中在若干胶结注浆充填孔(17)靠近回采工作面采空区(11)的一侧孔口对应接柔性膜袋(20)；若干胶结注浆充填孔(17)靠近回采巷道(13)的一侧孔口对应接钢管(19)，钢管(19)连通工作面充填主管(15)，若干原矸注浆充填孔(18)通过钢管(19)与工作面充填主管(15)连通；

步骤2，通过胶结注浆充填孔(17)对柔性膜袋(20)进行胶结注浆，待达到单个胶结注浆充填孔(17)的最大充填量时，停止充填，注浆后的柔性膜袋(20)在凝固后形成一道胶结挡墙，胶结挡墙后方的冒落区内的冒落矸石也形成一个封闭的隔离区段，隔离区段与胶结挡墙组成隔离墙，防止原矸浆液回流到工作面；

步骤3，将矸石进行制浆后通过工作面充填主管(15)经过原矸注浆充填孔(18)输入至回采工作面采空区(11)内；

步骤4，随着回采工作面(10)向前采煤推进，依次重复步骤2和步骤3，直至完成整个工作面的充填。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，步骤1中，工作面充填主管(15)上设有布料阀(16)，用于对浆液沿着胶结注浆充填孔(17)和原矸注浆充填孔(18)的流向控制。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，步骤1中，工作面充填主管(15)上还设有压力检测计(14)，用于通过工作面充填主管(15)对单孔注浆情况进行检测。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，步骤1中，若干原矸注浆充填孔(18)在相邻胶结注浆充填孔(17)之间分布。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，相邻胶结注浆充填孔(17)之间间距通过回采巷道(13)实际情况及工作面推进速度确定设置。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，步骤3中，矸石通过高参量矸石流态化制浆装置进行制浆，并通过工作面充填主管(15)经过原矸注浆充填孔(18)输入至回采工作面采空区(11)内。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，所述高参量矸石流态化制浆装置包括破碎机(1)、矸石仓(3)、粉煤灰仓(4)、水泥仓(5)和制浆系统；

所述破碎机(1)的输出端连接矸石仓(3)，矸石仓(3)、粉煤灰仓(4)和水泥仓(5)的输出端分别连接至制浆系统的输入端，所述制浆系统的输出端连接至泵送系统的输入端，所述泵送系统的输出端连接工作面充填主管(15)。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，所述制浆系统包括集控中心(9)和搅拌机(6)；所述泵送系统包括充填泵(7)和充填主管(8)；矸石仓(3)、粉煤灰仓(4)和水泥仓(5)的输出端分别连接搅拌机(6)，所述搅拌机(6)通过充填泵(7)与充填主管(8)的输入端连接，所述充填主管(8)的输出端连接至工作面充填主管(15)；所述破碎机(1)、矸石仓(3)、粉煤灰仓(4)、水泥仓(5)、搅拌机(6)、充填泵(7)和充填主管(8)的控制端分别连接至集控中心(9)。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿冒落区分段胶结注浆充填方法，其特征在于，所述破碎机(1)与矸石仓(3)之间、矸石仓(3)与搅拌机(6)之间分别通过运矸皮带(2)传输。

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