[發明專利]一種煤礦采空區充填的方法和充填系統

有效

• 申請號: 201210351305.8
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN102865101A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 劉建功;趙慶彪
• 申請（專利權）人: 河北煤炭科學研究院
• 主分類號: E21F15/08
• 分類號: E21F15/08;C04B28/00
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 李志民

技術領域

本發明屬于礦山采空區充填技術領域，涉及一種煤礦采空區充填的方法和充填系統，具體涉及一種以廢石、粉煤灰、膠結料和水為充填原料的采空區充填方法和充填系統。

背景技術

礦山采空區是采礦后留下的地下空區，如果不進行充填，會造成地面塌陷，帶來危險。煤礦井下充填采空區可以減少地面下沉，消除不安全因素。充填開采就是在井下或地面充填材料將采空區充填起來，達到控制地表沉陷，提高煤炭資源的開采率。當前煤礦采空區充填的主要材料是矸石，另外還有煤粉灰和鋼渣（冶金渣）。

矸石作為煤礦采空區主要充填材料應用最為廣泛，使用量也最大，一些煤礦堆積多年的矸石山也被充分利用。矸石的廣泛利用，造成矸石資源匱乏。此外煤矸石可用作水泥原料、建筑材料、混凝土輕骨架、鋼渣由于其成分波動較大，遲遲未能規模化應用，如用鋼渣作煤礦采空區充填材料還需進行改良，因此使用受到限制。因此，探索煤礦采空區新型充填材料和填充方法，提高充填體強度，改善充填體的物理力學性質，有效控制地壓，提高充填作用效果，同時減少井下環境污染，是一項緊迫的任務。新型充填材料需要滿足工藝要求，又要達到控制頂板所需強度，同時要求材料來源廣泛、生產成本低廉。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤礦采空區充填的方法，以解決煤礦采空區充填材料匱乏問題，擴大充填材料來源，提高填充效果，增強充填體強度。本發明的另一目的是提供一種實現上述方法的煤礦采空區充填系統。

本發明煤礦采空區充填的方法，過程為：充填材料通過給料機送至稱量斗稱量，充填材料為廢石、膠結料、粉煤灰和水，用粉煤灰作細集料，按廢石、膠結料和粉煤灰為1:0.22～0.80：0.35～0.57的質量比加水送入攪拌機攪拌均勻，制成質量濃度為70%～83%的漿料。漿料經料漿機、充填泵和輸送管路輸送到工作面管，然后經三通閥到充填點充填。廢石的粒度小于25mm。

廢石為剝離的覆土、圍巖和不含工業價值的脈石或原礦經過粉碎、干選后產生的廢石。粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細粉。膠結料為水淬渣。

粒度小于25mm廢石的制備過程為：

⑴粒度小于300mm廢石經A振動篩篩分，篩出的粒度＜25mm的廢石金輸送機輸送到碎石料倉，粒度≥25mm廢石到破碎機破碎。

⑵破碎機破碎后的廢石經B振動篩篩分，篩出的粒度＜25mm的廢石經輸送機到料倉，粒度＞25mm的廢石返回到破碎機破碎。

????本發明煤礦采空區充填系統，包括廢石料倉、膠結料倉、煤灰料倉、水池、給料機和稱量斗。采空區充填系統還設有攪拌機、料漿機、充填泵、輸送管路、工作面管和三通管。廢石料倉、膠結料倉和煤灰料倉分別通過各自給料機與稱量斗連接，水池通過水泵與稱量斗連接，各稱量斗分別與攪拌機入口連接。攪拌機出口通過料漿機與充填泵入口連接，充填泵出口通過輸送管路與工作面管連接，工作面管通過三通閥連接到充填點。

???輸送管路包括地面管、鉆孔管和井下管，地面管、鉆孔管和井下管依次相連。

???采空區充填系統設有粒度小于25mm廢石的制備裝置，粒度小于25mm廢石的制備裝置設有A振動篩、B振動篩、破碎機和輸送機。A振動篩篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設備與破碎機入口連結。破碎機出口與B振動篩連接，B振動篩的篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設備連接到破碎機入口。

粉煤灰是一種似火山灰質混合材料，當粉狀與水共存時能生成具有水硬膠凝性能的化合物，是增加強度和耐久性的材料。在我國，黑色金屬礦山每年排放的廢石尾礦約6.2億噸，有色金屬礦山每年排出的廢石尾礦約11500萬噸，由于排放量龐大，不僅影響到礦產資源的充分利用，而且危害環境，最明顯的是對土地的破壞。廢石的堆積和尾礦壩的構筑，不僅侵占大面積農田、土地，而且嚴重污染水池和土壤，若堆放的廢石尾礦管理不善，還有可能發生重大事故，如廢石堆自燃、尾礦壩滑坡等。尾礦和廢石替代煤矸石用作煤礦采空區充填材料，不僅擴大煤礦采空區的充填材料，還可為國家節約大量的農田和土地，有利于環境、水資源和土壤的保護。