[發明專利]一種沿空留巷側采空區扇形輻射狀膠結膏體充填方法

有效

• 申請號: 202110581705.7
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113266418B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王瑞;柏建彪;夏軍武;閆帥;柏夏;張棟;朱前程;潘桂強;王共元;王襄禹;徐營;吳文達
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21F17/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明涉及一種沿空留巷側采空區扇形輻射狀膠結膏體充填方法，所述方法包括材料準備和充填施工，隔離氣囊設置在一個支架節點處形成采空區帷幕區域，相鄰兩隔離氣囊間隔一支架節點；設置帷幕注漿孔和內部注漿孔，帷幕注漿孔沿帷幕區域兩側設置且呈扇形排列，內部注漿孔設置在帷幕區域中部且呈扇形排列；將料漿濃度為75％的充填材料注入帷幕注漿孔，30％的充填材料注入內部注漿孔，本發明設定的每個循環間，采用扇形分布的形態，使得兩個循環間的扇形充填區域強弱互助效應，促使兩個循環交接位置形成的充填區域與扇形中間充填區域的強度近似，使得本發明形成的整體扇形充填區域承載能力均等，均勻承載采空區覆巖，減緩地表整體沉陷。

技術領域

本發明涉及井下采空區充填開采技術領域，尤其涉及一種沿空留巷側采空區扇形輻射狀膠結膏體充填方法。

背景技術

目前傳統的采空區充填材料為純水泥注漿或雙液注漿，水泥占比較大，須消耗較多水泥，成本較高，此外由于水泥的比重較大，使得采空區充填部分強度較高，導致地表沉陷不均勻。而一般采空區處理的強度實現0.5MPa以上，和周圍煤巖體強度相當即可，無須高強度充填造成不必要的浪費。由于膏體充填大大降低了采礦充填成本，而且充填體的接頂性能和整體性良好，能夠有效控制地壓，提高采礦活動的安全水平；目前，膏體充填采礦為深埋藏、破碎頂板等特點的礦產資源回采提供了安全高效的途徑，在技術經濟、環保、安全方面具有得天獨厚的優勢。因此，針對上述問題，本發明提供一種沿空留巷側采空區扇形輻射狀膠結膏體充填方法，以深部礦井的矸石為基料，輔以高水材料膠結成膏體進行就地采空區充填方法。

發明內容

為了保證充填區域承載能力均等、均勻承載采空區覆巖且采空區承載強度與周圍圍巖體強度相當，本發明提供一種一種沿空留巷側采空區扇形輻射狀膠結膏體充填方法。

一種沿空留巷側采空區扇形輻射狀膠結膏體充填方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、制備料漿濃度為30％和75％的兩種充填材料；

步驟2、自工作面開切眼開始，在沿空留巷側確定巷旁充填體的位置，設置三個巷旁充填體作為一個沿空留巷側采空區充填循環；

步驟3、依據沿空留巷側二分之一工作面長度的采空區為沿空留巷側采空區充填區域，在一個沿空留巷側采空區充填循環內，計算確定工作面支架對應的支架節點的位置，每個隔離氣囊設置在對應確定的每個支架節點處形成定點采空區帷幕區域，相鄰的兩隔離氣囊之間間隔一支架節點；

步驟4、在采空區帷幕區域設置帷幕注漿孔和內部注漿孔，所述帷幕注漿孔沿采空區帷幕區域兩側設置且呈扇形排列，所述內部注漿孔設置在采空區帷幕區域中部且呈扇形排列；

步驟5、將料漿濃度為75％的充填材料注入所述帷幕注漿孔，等待帷幕注漿孔內的漿體凝固后，將漿料濃度為30％的充填材料注入內部注漿孔，一個巷旁充填體充填結束；

步驟6、重復步驟4-5，完成一個沿空留巷側采空區充填循環；

步驟7、重復步驟3-6完成采空區沿空留巷側充填。

進一步地，所述步驟1中充填材料的制備方法包括以下步驟：

步驟11、將開采出的原煤通過井下分選系統進行分選后，分選出的矸石使用顎式破碎機破碎成粒徑為8mm和不大于3mm的兩種粗細骨料；

步驟12、高水材料與8mm粒徑的矸石骨料混合得到料漿濃度為75％的充填材料，高水材料與不大于3mm粒徑的矸石骨料混合得到料漿濃度為30％的充填材料。

進一步地，步驟4中所述帷幕注漿孔的孔徑為120mm，注漿擴散半徑為5-10m，孔間距為8m；內部注漿孔的孔徑為100mm，注漿擴散半徑15-20m，相鄰內部注漿孔之間的孔間距為20m。

進一步地，步驟5中，帷幕注漿孔處注漿充填后，形成錐形或梯形充填區域。