[發明專利]綠色充填礦山開采技術及工藝

在審

• 申請號: 202210291205.4
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114658481A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 賈牛駿;賈寶山;侯瑞平;穆玉兵;吳士良;申琢;成云海;秦立倫;宋開峰;高龍;崔雷;常江娜;李曉紅;韓偉;文志杰;李青海;趙吉園;薛征;劉建康;姜鵬飛;王樂濱;姜德;荊德吉;閻晶雪;張茹;李瑞林;劉林杰;熊思;孫慧敏;王肖建;馬建;王振武;高峰軍;霍俞宋;薛寶寶;李艷昌;張金宜;劉帥紅;李書庭;劉生榮;賈志芳;王晉宇;曹光明;郭慧江;潘海兵;郭五平;郝瑞云
• 申請（專利權）人: 賈牛駿
• 主分類號: E21F15/06
• 分類號: E21F15/06;E21C41/18
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 曹昆

本發明公開了綠色充填礦山開采技術及工藝；本發明的目的在于提供綠色充填礦山開采技術及工藝，具備充分回收“三下”壓礦和邊角殘礦，延長礦井服務年限，最大限度地回收礦產資源。降低采空區突水、瓦斯爆炸、有害氣體突出、浮煤自燃等事故發生可能性，抑制煤層及頂底板的動力現象，有效控制沖擊地壓，提高礦井安全保障程度；可以降低碳排放量，為國家碳達峰，碳中和做貢獻的優點，解決了資源回采率低，采空區大量存在且埋深小，極易因井下空區垮冒造成地表塌陷，農田和工業場地安全；大量固體廢棄物造成環境污染。工業生產產生的煤矸石等大量固體廢渣，排棄在地表堆存，不僅占用大量土地，而且極易造成環境污染的問題。

技術領域

本發明涉及礦山開采技術領域，具體為綠色充填礦山開采技術及工藝。

背景技術

將一種或多種固體物料與水進行優化組合，配制成具有一定穩定性、流動性、可塑性的牙膏狀的漿體，在外加力(泵壓)或重力作用下以柱塞流的形態，用管道輸送到地下采空區完成充填作業的過程，稱之為膏體充填。當砂漿的體積濃度大于50％時，料漿成穩定的粥狀膏體，并像塑性結構體一樣在管道中作整體運動，膏體中的固體顆粒一般不發生沉淀，層間也不出現交流，而呈現“柱塞狀”的運動狀態。膏體柱塞斷面上的速度和濃度的變化為常數，只是潤滑層的速度有一定的變化。細粒物料像一個圓環，集中在管壁周圍的潤滑層慢速運動，起到“潤滑”的作用。由于膏體料漿的塑性粘度和屈服切應力均較大，因而只能施加外力克服膏體屈服應力后，方可流動。

進人21世紀，礦山開采將轉向深部礦體、“三下礦體”以及其它復雜難采礦體。地壓控制問題將日益突出，并成為深部高效、安全作業的主要障礙。膠結充填是深部及復雜應力環境下地壓控制的有效途徑之一，因此、充填采礦法和充填工藝技術越來越受到人們的重視。充填工藝技術也在充填采礦法不斷改造與發展的過程中得到創新與進步。一方面通過對充填材料和充填體物理力學性質的認識，研究開發來源廣泛、成本低廉、便于制漿和輸送、充填體強度高的新型充填材料；另一方面、通過對充填體力學作用機理的探討，結合采礦作業要求，研究新的充填工藝和方式。正是在此基礎上結合現代礦山充填技術發展的趨勢，逐漸形成了似膏體充填新思想，研究了一種新的充填技術，大部分礦產采用橫撐支護的空場采礦法，這種方法開采厚大礦體時。造成礦石的巨大損失、井下災害的發生和礦山服務期限的縮短，同時基于采用選廠分級尾砂進行水砂充填的充填工藝，充填料中過量的-325目細粒留在充填分層的表面；形成的充填體沒有凝聚力，無法形成穩固的、能夠自立的幫壁，使回采作業難以繼續進行，而采用硅酸鹽水泥或其他膠凝材料添加到低濃度水砂充填料中，該工藝在使用中存在料漿凝固慢。離折分層，強度低且不均勻等現象:計下脫水時膠凝材料及細粒級尾砂流失；井下廢水、細泥污染環境、排水、排泥費用高:采場回采周期長、生產能力低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供綠色充填礦山開采技術及工藝，具備充分回收“三下”壓礦和邊角殘礦，延長礦井服務年限，最大限度地回收礦產資源。減輕礦山開采對地表的影響，減少耕地占用和礦區村莊搬遷，保護土地資源，保護和改善礦區生態環境，促進資源開發與生態環境協調發展；可以使矸石不升井，不上山，減少地面矸石和建筑垃圾，減輕它對人類和自然環境的危害；減少井下采空區水、瓦斯積聚空間，降低采空區突水、瓦斯爆炸、有害氣體突出、浮煤自燃等事故發生可能性，抑制煤層及頂底板的動力現象，有效控制沖擊地壓，提高礦井安全保障程度；可以降低碳排放量，解決了資源回采率低，資源浪費嚴重。目前井下開采，留下大量的礦柱支撐頂板，造成資源積壓或浪費，礦山資源回收率低；礦井下開采可能導致地表村莊及工業設施安全問題。采空區不充填，留存了大量采空區，且部分采空區已靠近村莊和工業場地。采空區大量存在且埋深小，極易因井下空區垮冒造成地表塌陷，危及地表村莊、農田和工業場地安全；大量固體廢棄物造成環境污染。工業生產產生的煤矸石等大量固體廢渣，排棄在地表堆存，不僅占用大量土地，而且極易造成環境污染的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：綠色充填礦山開采技術及工藝包括以下步驟：