[發明專利]一種流態化矸石本層鄰面嗣后充填系統及方法

在審

• 申請號: 202110707624.7
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113339058A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 周楠;張吉雄;孫強;高峰;李猛;李百宜;閆浩
• 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;E21F15/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種流態化矸石本層鄰面嗣后充填系統及方法，將矸石?水混合料漿輸送至相鄰工作面采空區，該充填系統包括井下料漿制備系統、料漿輸送系統、采空區充填系統。所述井下料漿制備系統包括破碎機、輸送機、充填泵和攪拌機；所述料漿輸送系統包括充填管路、環形流量計和三通管；所述采空區充填系統包括煤壁注漿鉆孔、高壓閥門和管口壓力計；基于料漿擴散理論，得到煤壁注漿鉆孔間距，根據管口壓力控制注漿時間。本發明提供的方法使用方便、安全可靠、適用性強，不僅可高效處理固體廢棄物矸石，同時可以充填煤柱側采空區，提高區段煤柱穩定性，防止一系列礦井安全問題。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物治理領域，具體涉及一種流態化矸石本層鄰面嗣后充填系統及方法，尤其適用于開采深度大的礦井的矸石井下就地充填處理。

背景技術

我國煤礦矸石產量較大，主要集中在東北、華北、華南和西南等主要產矸區，年排放量高于七億噸，產出矸石的大量排放將造成水資源污染破壞、大氣資源污染破壞和土地壓占等嚴重問題，直接影響周遭生態環境。實現矸石減排成為了煤炭企業生產的重中之重，礦山矸石規模化處理已經勢在必行。

目前，國內矸石規模化處理方法主要分為矸石制磚、矸石制建材、復墾等地面處理方法和固體充填采煤、膠結充填采煤井下充填處置方法。由于山西、河南、山東等產煤大省命令矸石不允許地表堆積，所以矸石地面處理方法以經不適應當前環保政策，而井下充填處置方法需要投入大量的充填材料費用與設備投入費用，增加煤企負擔。

因此，研究一種既能實現矸石井下就地回填處理，又能減少矸石處理成本投入的矸石充填方法已成為煤礦開采的重大技術難題。

發明內容

發明目的：為了解決矸石大量排放的環保難題，本發明的目的是提供一種系統簡單、處理量高、成本低廉的流態化矸石本層鄰面嗣后充填系統及方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種流態化矸石本層鄰面嗣后充填系統，將矸石-水混合料漿輸送至相鄰工作面采空區，包括井下料漿制備系統、料漿輸送系統、采空區充填系統。所述井下料漿制備系統包括破碎機、輸送機、充填泵和攪拌機；所述料漿輸送系統包括充填管路、環形流量計和三通管；所述采空區充填系統包括煤壁注漿鉆孔、高壓閥門和管口壓力計；基于料漿擴散理論，得到煤壁注漿鉆孔間距，根據管口壓力控制注漿時間。本發明提供的方法使用方便、安全可靠、適用性強，不僅可高效處理固體廢棄物矸石，同時可以充填煤柱側采空區，提高區段煤柱穩定性，防止一系列礦井安全問題。

本發明的一個目的是，提供一種流態化矸石本層鄰面嗣后充填系統，所述充填系統包括料漿制備系統、料漿輸送系統和采空區充填系統，

所述料漿制備系統包括矸石倉、蓄水池和攪拌機，所述矸石倉、蓄水池均與所述攪拌機連接；

所述料漿輸送系統包括充填泵、充填管路，所述充填管路通過充填泵與所述攪拌機連接；

所述采空區充填系統包括煤壁注漿鉆孔，所述煤壁注漿鉆孔設置在區段煤柱上；所述充填管路的末端連接至所述煤壁注漿鉆孔中向采空區進行充填。

在一種示例中，所述料漿制備系統、料漿輸送系統和采空區充填系統均布置在井下。

在一種示例中，所述料漿制備系統還包括破碎機、輸送機，所述破碎機的出口通過輸送機與所述矸石倉的矸石入口連接，所述矸石倉的矸石出口通過輸送機與所述攪拌機連接；所述破碎機包括顎式破碎機和復合式破碎機，其中，所述顎式破碎機與復合式破碎機通過輸送機連接，所述顎式破碎機用于初步破碎，所述復合式破碎機用于二次破碎。

在一種示例中，所述矸石倉內儲存矸石，所述矸石的充填粒徑8mm，所述矸石來源于洗選矸石和掘進矸石，所述矸石的巖性包括泥巖、泥質砂巖或砂巖中至少一種；所述矸石與水混合形成的料漿的質量濃度為70％。