一种基于膏体充填的气体充填方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体充填方法，具体涉及一种基于膏体充填的气体充填方法。
【背景技术】
[0002]矿山充填是为满足采矿业的需要而发展起来的，在国外已有100多年的历史。充填开采在波兰、德国应用效果好，波兰在城镇及工业建筑物下采煤时采用水砂充填的采煤量占全国建筑物下采煤量的80%左右，使用的充填材料通常是河砂、煤矸石和电厂粉煤灰等；英国、法国、比利时等国都不同程度地采用了风力充填方法。经近百年的发展，国外充填采矿技术的发展主要经历了以下四个发展阶段:(1)以处理固体废弃物为目的，将废料直接送入采空区；(2)水砂充填；(3)胶结充填技术得到发展；(4)高浓度胶结充填技术得到发展。
[0003]国内充填开采技术的发展也经历了与国外发展类似的四个阶段:(1)以处理固体废弃物为目的的废石干式充填；(2)采用水砂充填工艺；(3)应用和研发尾矿胶结充填技术；(4)国内开始发展高浓度充填技术，如膏体充填、碎石砂浆胶结充填和全尾矿胶结充填等技术。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于膏体充填的气体充填方法，该方法能有效地提高充填效果，保证充填体的强度，节省充填材料。
[0005]本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是:
[0006]—种基于膏体充填的气体充填方法，包括如下步骤，
[0007]第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空区的地面上铺设气囊，然后设置隔离墙，将采空区分隔成一个封闭的充填空间，气囊位于充填空间内。
[0008]第二步，通过隔离墙上部的料管安装孔布置布料管，布料管的出浆口对准充填空间，布料管与送料栗连接。气囊的充气管从隔离墙下部的气管安装孔引出后，与高压气栗相连接。
[0009]第三步，启动送料栗，由布料管将膏体输送至充填空间内，待充填空间内的膏体充填地面高度至20?30cm时，开始启动高压气栗，由高压气栗给气囊充气，并保持膏体充填和气囊充气同步进行。待充填膏体的顶面接触到充填空间顶部时，停止膏体充填，并将隔离墙的料管安装孔封堵。随后，继续给气囊充气直至气囊内的气压达到上覆岩层的压力时，关闭高压气栗，并封好气囊的充气管，将充气管推回充填空间内，再封堵住隔离墙的气管安装孔。待膏体完全凝固后，拆除隔离墙，完成本轮次膏体充填。
[0010]优选地，上述步骤还包括第四步，重复第一步、第二步及第三步，进入下一轮次膏体充填。
[0011]优选地，所述布料管包括多个一号布料管和多个二号布料管，各一号布料管和各二号布料管之间依次间隔径向排布。所有一号布料管和所有二号布料管轮流进行膏体充填，轮流充填的切换时间应控制在20?30min。
[0012]优选地，所述气囊有多个，所有气囊之间留有间隔，且呈错位分布。气管安装孔也有多个，气管安装孔与所有气囊的充气管一一对应。
[0013]优选地，所述隔离墙由多块模板拼接而成，模板的外侧通过支架将其固定。
[0014]优选地，所述隔离墙有多块模板拼接而成，模板的外侧通过支架将其固定。
[0015]通过采用前述技术方案，本发明的有益技术效果是:该方法在膏体充填的基础上增加气体充填工艺，能够有效减小充填欠接顶量，提高充填率，节省充填材料，保证充填体的支撑强度。解决了矿井充填需要消耗大量的材料的难题，并且节省了充填成本，符合“低消耗，高回收”的绿色环保理念。
【附图说明】
[0016]图1是本发明充填前某一状态的结构原理示意图。
[0017]图2是本发明充填过程中某一状态的结构原理示意图。
[0018]图3是本发明充填完毕后某一状态的结构原理示意图。
[0019]图4是本发明充填膏体凝固后某一状态的结构原理示意图。
[0020]图5是图1方式中某一部分的结构原理示意图，示出的是隔离墙及布料管。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0022]结合图1至图5，一种基于膏体充填的气体充填方法，采用如下步骤，
[0023]第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空区的地面上铺设气囊1，然后设置隔离墙2，隔离墙2的上端靠近采空区的顶部，将采空区分隔成一个封闭的充填空间，气囊1位于充填空间内。所述隔离墙2由多块模板拼接而成，模板的外侧通过支架将其固定。
[0024]第二步，通过隔离墙2上部的料管安装孔布置布料管，所述布料管包括多个一号布料管3和多个二号布料管4，各一号布料管3和各二号布料管4之间依次间隔径向排布。所有一号布料管3和所有二号布料管4轮流进行膏体充填，轮流充填的切换时间应控制在20?30min，以免因膏体凝固而导致布料管堵塞。所有布料管的出浆口对准充填空间，所有一号布料管3与一个送料栗相连接，所有二号布料管4与一另个送料栗相连接。
[0025]所述料管安装孔有多个，料管安装孔与所有布料管一一对应。充填空间的底部的气囊1有多个，所有气囊1之间留有间隔，且呈错位分布。隔离墙2的下部的气管安装孔也有多个，气管安装孔与所有气囊1的充气管5 —一对应。每个气囊1的充气管5从隔离墙2下部气管安装孔引出后，与高压气栗相连接。
[0026]第三步，启动送料栗，由布料管将膏体输送至充填空间内，待充填空间内的膏体充填地面高度至20?30cm时，开始启动高压气栗，由高压气栗给气囊1充气，并保持膏体充填和气囊充气同步进行。待充填膏体的顶面接触到充填空间顶部时，停止膏体充填，并将隔离墙2上部的所有料管安装孔封堵。随后，继续给气囊1充气直至气囊1内的气压达到上覆岩层的压力时，关闭高压气栗，并封好所有气囊1的充气管5，将充气管5推回充填空间内，再封堵住隔离2墙的气管安装孔。待充填的膏体完全凝固后，在膏体的内部形成高压的密闭空腔，拆除隔离墙，完成本轮次膏体充填。
[0027]上述步骤中还包含第四步，重复第一步、第二步及第三步，进行下一轮次膏体充填。
[0028]本发明有效的将气囊与膏体充填结合在一起，有效减小欠接顶量，提高充填率，节省大量的充填材料。在节省成本的前提下，解放出更多的“三下”积压的煤炭资源，提高资源回收率，并减少对地表建筑物、铁路及水体的影响，达到可持续发展之目的，对三下采煤具有深远的意义，同时向实现气体充填开采迈进关键的一步。
[0029]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于膏体充填的气体充填方法，其特征在于，包括如下步骤， 第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空区的地面上铺设气囊，然后设置隔离墙，将采空区分隔成一个封闭的充填空间，气囊位于充填空间内； 第二步，通过隔离墙上部的料管安装孔布置布料管，布料管的出浆口对准充填空间，布料管与送料栗连接；气囊的充气管从隔离墙下部的气管安装孔引出后，与高压气栗相连接; 第三步，启动送料栗，由布料管将膏体输送至充填空间内，待充填空间内的膏体充填地面高度至20?30cm时，开始启动高压气栗，由高压气栗给气囊充气，并保持膏体充填和气囊充气同步进行；待充填膏体的顶面接触到充填空间顶部时，停止膏体充填，并将隔离墙的料管安装孔封堵；随后，继续给气囊充气直至气囊内的气压达到上覆岩层的压力时，关闭高压气栗，并封好气囊的充气管，将充气管推回充填空间内，再封堵住隔离墙的气管安装孔；待膏体完全凝固后，拆除隔离墙，完成本轮次膏体充填。2.根据权利要求1所述的一种基于膏体充填的气体充填方法，其特征在于，还包括第四步，重复第一步、第二步及第三步，进入下一轮次膏体充填。3.根据权利要求1所述的一种基于膏体充填的气体充填方法，其特征在于，所述布料管包括多个一号布料管和多个二号布料管，各一号布料管和各二号布料管之间依次间隔径向排布；所有一号布料管和所有二号布料管轮流进行膏体充填，轮流充填的切换时间应控制在20?30min。4.根据权利要求1所述的一种基于膏体充填的气体充填方法，其特征在于，所述气囊有多个，所有气囊之间留有间隔，且呈错位分布；气管安装孔也有多个，气管安装孔与所有气囊的充气管一一对应。5.根据权利要求1所述的一种基于膏体充填的气体充填方法，其特征在于，所述隔离墙由多块模板拼接而成，模板的外侧通过支架将其固定。
【专利摘要】本发明公开了一种基于膏体充填的气体充填方法，包括如下步骤，第一步，在采空区的地面上铺设气囊，然后设置隔离墙，隔成封闭的充填空间。第二步，通过隔离墙的料管安装孔布置布料管，气囊的充气管与高压气泵相连接。第三步，将膏体充填地面高度至20～30cm时，给气囊充气，保持膏体充填和气囊充气同步进行。待充填膏体的顶面接触到充填空间顶部时，完成膏体充填。继续给气囊充气，至气囊内的气压达到上覆岩层的压力，关闭高压气泵，完成气体充填。第四步，重复第一步、第二步及第三步，进行下一轮次充填。该方法在膏体充填的基础上增加气体充填工艺，能够有效减小充填欠接顶量，提高充填率，节省充填材料，保证充填体的支撑强度。
【IPC分类】E21F15/08, E21F15/04
【公开号】CN105240048
【申请号】CN201510701243
【发明人】王玉成, 郭忠平, 牟文强, 王昌祥, 王建行, 王凯, 杜兆文, 李硕
【申请人】山东科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月26日