[發明專利]一種基于矸石充填的膨脹充填方法

在審

• 申請號: 201810188861.5
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108412540A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 丁可;郭嘉興;譚云亮;顧士坦;李洪超;張凱;徐強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張紅鳳

本發明公開了一種基于矸石充填的膨脹充填方法，該方法包括：割煤完成后，沿工作面方向上在采空區設置隔離墻，隔離墻的上端靠近采空區的頂部，隔離墻的上端與采空區的頂部之間預留有通道口，隔離墻與采空區之間形成充填空間；通過通道口，將矸石充填到采空區；在隔離墻的上端設置有進料安裝孔，在進料安裝孔處安裝布料管組，布料管組是由若干個一號布料管和若干個二號布料管間隔排布而成；通過送料泵一和送料泵二二者切換向充填空間提供膨脹劑流體。本發明在矸石充填的基礎上利用膨脹劑的膨脹特性，在較短時間內充滿采空區，隨后在膨脹受限的情況下，對周邊巖石產生一定的應力，實現對矸石充填體的全范圍的壓實。

技術領域

本發明涉及采礦行業充填技術領域，具體涉及一種充填方法。

背景技術

當前，煤炭行業評價充填效果的關鍵元素主要有充填率、充填體強度和充填體穩定性等三個方面。在采用的充填開采方法中，矸石充填技術較為成熟，應用最為廣泛。通過矸石充填，可以有效的利用廢棄煤矸石，解決由于煤矸石的堆積而引發的環境生態污染以及煤矸石自燃等問題，同時可以有效解決由于煤炭開采而引起的地面沉降等問題，為采空區地面提供了有效的基礎支撐。

在采用矸石充填材料及其機械輸送的方式進行充填開采時，一是由于在垂直方向上不能實現全部充填(即完全接頂)，因此，雖然能對煤層開采后帶來的地表沉降進行有效控制，但難以控制在允許的最小程度之內；二是由于普通的充填方法需要夯實、搗實來實現充填材料的密實性，使得夯實與搗實的強度低、范圍小，導致充填體的密實性達不到技術要求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有矸石充填的不足，提供一種基于矸石充填的膨脹充填方法，在矸石充填的基礎上利用膨脹劑的膨脹特性，在較短時間內充滿采空區，隨后在膨脹受限的情況下，對周邊巖石產生一定的應力，實現對矸石充填體的全范圍的壓實。其能解決矸石充填的接頂問題以及充填壓實強度低、范圍小的問題。

其技術解決方案包括：

一種基于矸石充填的膨脹充填方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步驟：

a割煤完成后，沿工作面方向上在采空區設置隔離墻，所述隔離墻的上端靠近采空區的頂部，所述隔離墻的上端與采空區的頂部之間預留有通道口，所述隔離墻與采空區之間形成充填空間；

b通過所述通道口，將矸石充填到采空區，所述矸石的充填高度與隔離墻高度平齊；

c在所述隔離墻的上端設置有進料安裝孔，在所述進料安裝孔處安裝布料管組，所述布料管組是由若干個一號布料管和若干個二號布料管間隔排布而成，所有一號布料管共用一個送料泵一，所有二號布料管共用一個送料泵二；

d啟動送料泵一，通過所有一號布料管將膨脹劑流體輸送至充填空間內，充填40～50min后，關閉送料泵一，開啟送料泵二，通過所有二號布料管將膨脹劑流體輸送至充填空間內；如此循環切換，注入的膨脹劑流體流入矸石充填體內部，并發生體積膨脹，使得膨脹劑與矸石混合的充填體體積迅速膨脹，實現采空區充填接頂，同時壓迫矸石充填體，實現矸石的夯實與搗實，并在矸石壓實到一定程度時，開始壓縮膨脹劑內部粒子間隙，提高充填體機構強度和穩定性；

e待充填的膨脹劑完全反應后，在采空區就形成了充分接頂的充填體，拆除所述隔離墻，完成本輪次膨脹充填；

f依此重復步驟a-e，進行下一輪次的膨脹充填。

作為本發明的一個優選方案，步驟a中，所述隔離墻的高度相當于采空區高度的4/5，所述通道口直徑等于采空區高度的1/5。

作為本發明的另一個優選方案，所述隔離墻由多塊模板拼接而成，模板的外側通過支架將其固定。

優選的，所述一號布料管、二號布料管的出漿口均對準充填體上方的充填空間。

本發明所帶來的有益技術效果：