專利名稱：：煤礦膠結(jié)充填工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種煤礦防水害填充方法，具體說涉及一種煤礦膠結(jié)填充工藝技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
：井工煤礦生產(chǎn)企業(yè)水害問題普遍存在。水對礦井的安全生產(chǎn)是一極大的威脅。為了解決好水害問題，國內(nèi)較為普遍采用充填方式。我國在20世紀80年代初開始研究高水膠結(jié)材料充填技術(shù)，建立了一套高水材料水化、硬化、合成的理論體系。80年代術(shù)期，在首次研究成功的無煤柱沿空留巷的高水巷旁充填技術(shù)，先后在鶴壁、開灤局進行了實驗，取得了圓滿成功，但由于充填成本高，進展緩慢。90年代初，高水速凝膠結(jié)材料充填逐漸推廣，以充填體的早強、速凝、接頂效果好，改善井下作業(yè)環(huán)境，提高資源回收率，保證了井下安全生產(chǎn)的要求。據(jù)充填的需要，研制出了充填工藝系統(tǒng)及相配套的自動控制系統(tǒng)，完善了支護圍巖相互關(guān)系理論。90年代后期，中國礦大研發(fā)成功新型廉價的固結(jié)材料一凝石該膠凝材料以其膠結(jié)性能和突出的價格優(yōu)勢，為降低充填成本拓展了空間?？v觀膠結(jié)充填的發(fā)展，在世界上僅只有近半個世紀的歷史，因此，它還是一門新興的充填技術(shù)，它是對復(fù)雜、特殊條件礦床的一種行之有效的開采技術(shù)。它能夠滿足保護資源，保護環(huán)境，提高效益，保證礦山可持續(xù)發(fā)展的要求。減緩地壓，防止內(nèi)因火災(zāi)等方面取得了顯著的效果，創(chuàng)造出優(yōu)異業(yè)績。膠結(jié)充填技術(shù)以其特殊的工藝、突出的優(yōu)點、可喜的前景以礦業(yè)界人士所矚目，隨著充填的發(fā)展進步和成本的進一步降低，將為煤礦"三下開采"開創(chuàng)巖層控制的新領(lǐng)域。為了育鵬效合理的解決水害和解方j(luò)(^滯煤量，翻井下采空區(qū)充填技術(shù)在技斜輕濟上是可行的。于2005年10月鵬西拉沐淪虔團)公格營子煤業(yè)公司^;戈專門if^研究小組，結(jié)合本地豐富可用的充±1料，石欣出與之相配的科學(xué)配東實現(xiàn)管纖超阱下充填。公格營子iir屬于井工棘的i:線妒艘，井田面積0.42km2，J:"feM糧1278.59，屯，可菊糧501萬噸。設(shè)計生產(chǎn)能力307JH屯/年，礦井開拓誠為豎井單水平開拓。礦，田內(nèi)M兩纟EJt)1，5'j:ia和6'iiia，5'j;^M部賦存，不可采。6卡^a全區(qū)發(fā)育，為該礦i^聽，該井田'l媒平均煤厚23米，嚴寺厚超巨離j;鶴。由于該礦井田〗纖巨^^河2.5km，河臓部^7jC沙^S^于JMifeM上部為第四系沙廚L隙含水，水文i頓敘牛較録，對也下;)tr開Bi^很大的困難和不錢的隱患，甚至?xí)l(fā)生m^7jc災(zāi)事故。因此防治水害^^^i程中極其ji^而ij^賺激子的條之一。依據(jù)公格營子i;,水文地質(zhì)制十的特點，'j:IT的原設(shè)計按常規(guī)全陷法頂板管理方法，留設(shè)了大量的防水j:線柱，iikW糧1278.59萬噸，可^f糧501萬噸，可彩某量僅占;t頓《糧的39.2%(還沒考慮回采損^)，爐的;ltlM^滯，3M^高資源的禾鵬舞口延長礦井年限是極為不利的，翻什么錢、W^的方法，即解放部分^14X能有交i^制第四系砂層水對礦井的危協(xié)爭取安全和媳的最大化是^r探索秭開鄉(xiāng)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦膠結(jié)充填工藝技術(shù)，對井下空區(qū)實施膠結(jié)充填，控制井下涌水問題，增大安全生產(chǎn)系數(shù)，最大限度的解放井下壓煤量，提高回采率，控制地表沉降，保護環(huán)境和地表植被，延長礦井開采年限，提高回采率，控制地表沉降，保護環(huán)境和地表植被，延長礦井開采年限，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是-一種煤礦膠結(jié)填充工藝技術(shù)，含有以下填充材料，填充材料配方按照重量百分比為骨料煤礦尾礦煤矸石和/或工業(yè)爐渣15%-30%，粒徑10-20毫米的骨料占骨料總量的50%以上；粗料選用建筑行業(yè)廢棄的劣質(zhì)沙和/或河沙10-20%，粗料粒徑1.5-10毫米之間；細料沙土、含氧化鈣10。/^以上的白灰渣和/或粉煤灰25-35%;細料粒徑1.5毫米以下；余量為水；填充材料經(jīng)過配料、加水、攪拌，填充材料的料漿濃度控制在50-85%，通過工業(yè)填充泵、管道輸送到采空區(qū)作業(yè)面進行填充。細料中可以加入3-5%的水泥，水泥標號為325#或425#。本發(fā)明的優(yōu)點是1、充填采礦技術(shù)，對特殊條件的礦體，特別是厚大礦體，將大幅度提高礦柱的回收率，有利于最大限度保護礦產(chǎn)資源的破壞和資源損失。2、充填采礦技術(shù)，能有效改變控制地壓活動與地壓的顯現(xiàn)，對開采的安全和減少井巷維修費、礦井排水費起到良好作用。3、充填采礦技術(shù)，可以有效改變摔制巖層發(fā)生大規(guī)模的移動，實現(xiàn)水體下、建筑物下安全開采。同時維護原有地表生態(tài)環(huán)境，避免遭受大面積的破壞和廢棄物排放占用大量土地。4、充填采礦技術(shù)，能有效地隔離和室息煤層內(nèi)因火災(zāi)，是開采自燃傾向嚴重的煤體非常有效措施之一。具體實施例方式填充材料配方實施例l、煤矸石30%、劣質(zhì)沙10%、粉煤灰20%、白灰渣15%。實施例2、煤矸石20%、劣質(zhì)沙20%、粉煤灰10%、沙土20%、325#水泥5%。實施例3、煤矸石15%、工業(yè)爐渣10%、河沙15%、粉煤灰10%、沙土20%、425#水泥3%。實施例4、煤矸石30%、劣質(zhì)沙10%、粉煤灰20%、白灰渣15%、425#水泥3%。充填工藝1、充填站位置確定地面充填站布置一般有兩種方式，一是分區(qū)式布置，二是集中式布置。分區(qū)式布置適合礦井井田面積大，采區(qū)服務(wù)年限長的煤礦，優(yōu)點是地面管路短，減少投資，可充分利用自然高差就近充填。缺點是充填場地須留設(shè)煤巖柱進行保護和占用土地，在新采區(qū)接續(xù)后，充填站須搬遷。集中式布置適合礦井井田面積較小，采區(qū)服務(wù)年限較短的煤礦，優(yōu)點是一次性布置長期使用，可規(guī)范布置，不用再搬遷。缺點是地面管路長，須添設(shè)加壓設(shè)備。充填站場地內(nèi)設(shè)有攪拌樓、材料立倉、集中控制室、集運皮帶、配料機、上料皮帶、鍋爐房、水、電源等。通過立孔和管路與井下采區(qū)聯(lián)絡(luò)。考慮冬季充填攪拌樓設(shè)采暖，地面輸漿管路簡易保溫。2、管路輔設(shè)考慮管路的維修方便，充填站至立管的地面管路，采用地溝蓋板方式，規(guī)格1.2*0.8m，溝內(nèi)每10米設(shè)一管墩，向立管方向坡度為-37(,()，管路連接采用法蘭盤連接。井下干管為鋼管，沿巷道由高往低鋪。支管路，既工作面順槽采用鋼絲乙烯管鋪設(shè)。3、主要設(shè)備選型①設(shè)備最小能力的確定煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)30萬噸，平均日產(chǎn)900噸小時產(chǎn)量二900+(18X1.4)二70t/h其中18為日工作時間1.4為富裕系數(shù)所選設(shè)備的最小能力均應(yīng)大于70t/h二55m3/h。②設(shè)備選型a雙臥軸攪拌機一臺，型號JS2000，最大能力120mVh，一次有效體積2m3。按攪拌時間50s，進料時間20s，卸料時間5S，每一周期為75s，考慮不均衡系數(shù)取1.2，經(jīng)計算，實際能力達到80mVh〉55mVh，滿足要求。b柱塞泵一臺，型號HBTS80，能力90mVh，工作壓力10-15.7Mpa。C配料機一臺，型號PLD3200，能力190mVh。d立式料倉一座，有效容積100T。e配套鋼結(jié)構(gòu)一套，自動控制系統(tǒng)一套。f集中輸送帶和上料皮帶三條，考慮角度取B二800mm，130m。g蒸汽鍋爐一臺，型號SHW4—10,(冬季提高攪拌水溫度使用)。③充填管路選型對料漿進行流變實驗分析，管路流量為72m'Vh時得到不同管徑下相應(yīng)的管輸流速和磨擦阻力系數(shù)，見下表管輸磨擦阻力系數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>據(jù)阻力系數(shù)和經(jīng)濟適用及井下安裝方便考慮，充填主管路選取內(nèi)徑為150mm，壁厚12mm的無縫鋼管。充填支管道采用相同管徑的鋼絲纏繞乙烯管。工作面采用聚乙烯軟管?？紤]地面劍井下充填立管不易維修，選用內(nèi)徑150mm，壁厚為15mm的高鉻耐磨復(fù)合管。為減少輸送阻力，彎頭曲率半徑r^.4-0.6m。4、水源接取因該礦井下涌水量較大(日排水能力6000m3)，完全能滿足充填用水(按達產(chǎn)計算日充填用水量2000m3)，在井下排水主管路地面設(shè)一支管路((1=108腿)直通充填儲水箱，供攪拌用水。冬季蒸汽鍋爐用水，從礦內(nèi)飲用水塔管路接入，通過鍋爐給充填儲水箱的水加溫。5、充填系統(tǒng)場地物料分別堆放，通過各自的輸送皮帶一配料機一集中上料皮帶一攪拌機一加壓泵一地面管路一立管一井F管路一采空區(qū)。系統(tǒng)的運行通過集中控制室的計算機，只要在計算機上設(shè)定好配方要求，從物料的稱重、物料輸送、加水、攪拌和加壓到打入井下采空區(qū)，實現(xiàn)了連續(xù)的自動化控制。通過打印機自動記錄每次填數(shù)量。6、充填試驗井下正式試驗充填的第一個面為6221工作面，該面的分層厚度3.Om，布置方式為走向長壁傾斜分層，走向150m，面長70m，傾角12°，爆破落煤，采高2.Om，支護采用Dz-22型單液壓體支柱，IT型鋼梁，邁步推進，柱距0.6m，循環(huán)進度O.8m，后退式回采。①工作面充填的步距考慮該面的頂板情況，壓力情況，初步確定充填步距為l.6-2.4m(視頂板情況定)，也就是每開2-3茬進行集中充填一次。充填次序為從下往上后退式分段充填。②工作面擋漿措施由于料漿堆積到采空區(qū)須一定時間的凝固，故擋漿摸板應(yīng)考慮漿體的壓力與側(cè)壓，采用在丁作面的下端頭切頂線處打四棵頂柱，并加戧柱。沿工作面(達最小控頂距)支柱補液加固，每空加1密柱，在采空區(qū)惻吊掛舊皮帶(每10米一節(jié))，接頭或搭接不少于100mm，并輔以拌子上、中、下三塊，底側(cè)膠帶挖小溝巻向空區(qū)側(cè)，防止漏漿。(D工作面改造將原傾斜方向送一入風(fēng)巷(兼運輸)在原回風(fēng)順槽中間送傾斜巷做回風(fēng)，工作面沿煤層傾斜向上推進，具體見示意圖。工作面系統(tǒng)為通風(fēng)風(fēng)流通過運輸集中上山一運輸順槽一運輸上山一采面一回風(fēng)下山—回風(fēng)順槽一集中回風(fēng)上山一回風(fēng)總排。運輸采面一運輸上山一運輸順槽一運輸上山一采區(qū)煤倉一充填管路充填立孔一400回風(fēng)煤門一集運輸上山一運輸順槽一運輸上山一采面。④充填效果工作面支護側(cè)壓力的明顯減小，簡化了工作面擋漿工藝，由于料漿向下流，料漿接頂良好，通過目湖'j，料槳全部接頂。經(jīng)過近8000m3的充填實驗，接頂率達90%以上，取得了較圓滿效果且礦山壓力明顯減小充填工藝的方案設(shè)計是根據(jù)充填技術(shù)的特性而確定的。在工藝流程的環(huán)節(jié)設(shè)計上，本著降低成本的原則，實現(xiàn)經(jīng)費投入的最小化，效能的最大化。經(jīng)過近2年的實際充填試驗，基本上形成了較為合理的工藝流程系統(tǒng)，符合凝石膠結(jié)充填的具體要求，為本項目的研究和生產(chǎn)性應(yīng)用提供保障。權(quán)利要求1、一種煤礦膠結(jié)充填工藝技術(shù)，其特征是含有以下填充材料，填充材料配方按照重量百分比為骨料煤礦尾礦煤矸石和/或工業(yè)爐渣15％-30％，粒徑10-20毫米的骨料占骨料總量的50％以上；粗料選用建筑行業(yè)廢棄的劣質(zhì)沙和/或河沙10-20％，粗料粒徑1.5-10毫米之間；細料沙土、含氧化鈣10％以上的白灰渣和/或粉煤灰25-35％；細料粒徑1.5毫米以下；余量為水；填充材料經(jīng)過配料、加水、攪拌，使填充材料的料漿濃度控制在50-85％，通過工業(yè)填充泵、管道輸送到采空區(qū)作業(yè)面進行填充。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦膠結(jié)充填工藝技術(shù)，其特征是細料中可以加入3-5%的水泥。全文摘要本發(fā)明公開了一種煤礦膠結(jié)充填工藝技術(shù)，填充材料配方按照重量百分比為骨料煤礦尾礦煤矸石和/或工業(yè)爐渣15％-30％，粗料選用建筑行業(yè)廢棄的劣質(zhì)沙和/或河沙10-20％，細料沙土、含氧化鈣10％以上的白灰渣和/或粉煤灰25-35％，填充材料經(jīng)過配料、加水、攪拌，填充材料的料漿濃度控制在50-85％，通過工業(yè)填充泵、管道輸送到采空區(qū)作業(yè)面進行填充。本發(fā)明對井下空區(qū)實施膠結(jié)充填，控制井下涌水問題，增大安全生產(chǎn)系數(shù)，最大限度的解放井下壓煤量，提高回采率，控制地表沉降，保護環(huán)境和地表植被，延長礦井開采年限，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。文檔編號C04B18/14GK101555107SQ200910010429公開日2009年10月14日申請日期2009年2月19日優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日發(fā)明者尚國華,張欽桃,馬宗玉申請人:赤峰西拉沐淪(集團)公格營子煤業(yè)有限公司