专利名称：：煤矿胶结充填工艺技术的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种煤矿防水害填充方法，具体说涉及一种煤矿胶结填充工艺技术方法。
背景技术：
：井工煤矿生产企业水害问题普遍存在。水对矿井的安全生产是一极大的威胁。为了解决好水害问题，国内较为普遍采用充填方式。我国在20世纪80年代初开始研究高水胶结材料充填技术，建立了一套高水材料水化、硬化、合成的理论体系。80年代术期，在首次研究成功的无煤柱沿空留巷的高水巷旁充填技术，先后在鹤壁、开滦局进行了实验，取得了圆满成功，但由于充填成本高，进展缓慢。90年代初，高水速凝胶结材料充填逐渐推广，以充填体的早强、速凝、接顶效果好，改善井下作业环境，提高资源回收率，保证了井下安全生产的要求。据充填的需要，研制出了充填工艺系统及相配套的自动控制系统，完善了支护围岩相互关系理论。90年代后期，中国矿大研发成功新型廉价的固结材料一凝石该胶凝材料以其胶结性能和突出的价格优势，为降低充填成本拓展了空间。纵观胶结充填的发展，在世界上仅只有近半个世纪的历史，因此，它还是一门新兴的充填技术，它是对复杂、特殊条件矿床的一种行之有效的开采技术。它能够满足保护资源，保护环境，提高效益，保证矿山可持续发展的要求。减缓地压，防止内因火灾等方面取得了显著的效果，创造出优异业绩。胶结充填技术以其特殊的工艺、突出的优点、可喜的前景以矿业界人士所瞩目，随着充填的发展进步和成本的进一步降低，将为煤矿"三下开采"开创岩层控制的新领域。为了育鹏效合理的解决水害和解方j(^滞煤量，翻井下采空区充填技术在技斜輕济上是可行的。于2005年10月鹏西拉沐沦虔团)公格营子煤业公司^;戈专门if^研究小组，结合本地丰富可用的充±1料，石欣出与之相配的科学配东实现管纖超阱下充填。公格营子iir属于井工棘的i:線妒艘，井田面积0.42km2，J:"feM糧1278.59，屯，可菊糧501万吨。设计生产能力307JH屯/年，矿井开拓诚为竖井单水平开拓。矿，田内M两纟EJt)1，5'j:ia和6'iiia，5'j;^M部赋存，不可采。6卡^a全区发育，为该矿i^聽，该井田'l媒平均煤厚23米，嚴寺厚超巨离j;鶴。由于该矿井田〗纖巨^^河2.5km，河臓部^7jC沙^S^于JMifeM上部为第四系沙厨L隙含水，水文i顿叙牛较録，對也下;)tr开Bi^很大的困难和不錢的隐患，甚至会发生m^7jc灾事故。因此防治水害^^^i程中极其ji^而ij^赚激子的條之一。依据公格营子i;,水文地质制十的特点，'j:IT的原设计按常规全陷法顶板管理方法，留设了大量的防水j:線柱，iikW糧1278.59万吨，可^f糧501万吨，可彩某量仅占;t顿《糧的39.2%(还没考虑回采损^)，爐的;ltlM^滞，3M^高资源的禾鹏舞口延长矿井年限是极为不利的，翻什么錢、W^的方法，即解放部分^14X能有交i^制第四系砂层水对矿井的危协争取安全和媳的最大化是^r探索秭开鄉
发明内容本发明的目的在于提供一种煤矿胶结充填工艺技术，对井下空区实施胶结充填，控制井下涌水问题，增大安全生产系数，最大限度的解放井下压煤量，提高回采率，控制地表沉降，保护环境和地表植被，延长矿井开采年限，提高回采率，控制地表沉降，保护环境和地表植被，延长矿井开采年限，提高企业经济效益。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是-一种煤矿胶结填充工艺技术，含有以下填充材料，填充材料配方按照重量百分比为骨料煤矿尾矿煤矸石和/或工业炉渣15%-30%，粒径10-20毫米的骨料占骨料总量的50%以上；粗料选用建筑行业废弃的劣质沙和/或河沙10-20%，粗料粒径1.5-10毫米之间；细料沙土、含氧化钙10。/^以上的白灰渣和/或粉煤灰25-35%;细料粒径1.5毫米以下；余量为水；填充材料经过配料、加水、搅拌，填充材料的料浆浓度控制在50-85%，通过工业填充泵、管道输送到采空区作业面进行填充。细料中可以加入3-5%的水泥，水泥标号为325#或425#。本发明的优点是1、充填采矿技术，对特殊条件的矿体，特别是厚大矿体，将大幅度提高矿柱的回收率，有利于最大限度保护矿产资源的破坏和资源损失。2、充填采矿技术，能有效改变控制地压活动与地压的显现，对开采的安全和减少井巷维修费、矿井排水费起到良好作用。3、充填采矿技术，可以有效改变摔制岩层发生大规模的移动，实现水体下、建筑物下安全开采。同时维护原有地表生态环境，避免遭受大面积的破坏和废弃物排放占用大量土地。4、充填采矿技术，能有效地隔离和室息煤层内因火灾，是开采自燃倾向严重的煤体非常有效措施之一。具体实施例方式填充材料配方实施例l、煤矸石30%、劣质沙10%、粉煤灰20%、白灰渣15%。实施例2、煤矸石20%、劣质沙20%、粉煤灰10%、沙土20%、325#水泥5%。实施例3、煤矸石15%、工业炉渣10%、河沙15%、粉煤灰10%、沙土20%、425#水泥3%。实施例4、煤矸石30%、劣质沙10%、粉煤灰20%、白灰渣15%、425#水泥3%。充填工艺1、充填站位置确定地面充填站布置一般有两种方式，一是分区式布置，二是集中式布置。分区式布置适合矿井井田面积大，采区服务年限长的煤矿，优点是地面管路短，减少投资，可充分利用自然高差就近充填。缺点是充填场地须留设煤岩柱进行保护和占用土地，在新采区接续后，充填站须搬迁。集中式布置适合矿井井田面积较小，采区服务年限较短的煤矿，优点是一次性布置长期使用，可规范布置，不用再搬迁。缺点是地面管路长，须添设加压设备。充填站场地内设有搅拌楼、材料立仓、集中控制室、集运皮带、配料机、上料皮带、锅炉房、水、电源等。通过立孔和管路与井下采区联络。考虑冬季充填搅拌楼设采暖，地面输浆管路简易保温。2、管路辅设考虑管路的维修方便，充填站至立管的地面管路，采用地沟盖板方式，规格1.2*0.8m，沟内每10米设一管墩，向立管方向坡度为-37(,()，管路连接采用法兰盘连接。井下干管为钢管，沿巷道由高往低铺。支管路，既工作面顺槽采用钢丝乙烯管铺设。3、主要设备选型①设备最小能力的确定煤矿设计生产能力为年产30万吨，平均日产900吨小时产量二900+(18X1.4)二70t/h其中18为日工作时间1.4为富裕系数所选设备的最小能力均应大于70t/h二55m3/h。②设备选型a双卧轴搅拌机一台，型号JS2000，最大能力120mVh，一次有效体积2m3。按搅拌时间50s，进料时间20s，卸料时间5S，每一周期为75s，考虑不均衡系数取1.2，经计算，实际能力达到80mVh〉55mVh，满足要求。b柱塞泵一台，型号HBTS80，能力90mVh，工作压力10-15.7Mpa。C配料机一台，型号PLD3200，能力190mVh。d立式料仓一座，有效容积100T。e配套钢结构一套，自动控制系统一套。f集中输送带和上料皮带三条，考虑角度取B二800mm，130m。g蒸汽锅炉一台，型号SHW4—10,(冬季提高搅拌水温度使用)。③充填管路选型对料浆进行流变实验分析，管路流量为72m'Vh时得到不同管径下相应的管输流速和磨擦阻力系数，见下表管输磨擦阻力系数表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>据阻力系数和经济适用及井下安装方便考虑，充填主管路选取内径为150mm，壁厚12mm的无缝钢管。充填支管道采用相同管径的钢丝缠绕乙烯管。工作面采用聚乙烯软管。考虑地面剑井下充填立管不易维修，选用内径150mm，壁厚为15mm的高铬耐磨复合管。为减少输送阻力，弯头曲率半径r^.4-0.6m。4、水源接取因该矿井下涌水量较大(日排水能力6000m3)，完全能满足充填用水(按达产计算日充填用水量2000m3)，在井下排水主管路地面设一支管路((1=108腿)直通充填储水箱，供搅拌用水。冬季蒸汽锅炉用水，从矿内饮用水塔管路接入，通过锅炉给充填储水箱的水加温。5、充填系统场地物料分别堆放，通过各自的输送皮带一配料机一集中上料皮带一搅拌机一加压泵一地面管路一立管一井F管路一采空区。系统的运行通过集中控制室的计算机，只要在计算机上设定好配方要求，从物料的称重、物料输送、加水、搅拌和加压到打入井下采空区，实现了连续的自动化控制。通过打印机自动记录每次填数量。6、充填试验井下正式试验充填的第一个面为6221工作面，该面的分层厚度3.Om，布置方式为走向长壁倾斜分层，走向150m，面长70m，倾角12°，爆破落煤，采高2.Om，支护采用Dz-22型单液压体支柱，IT型钢梁，迈步推进，柱距0.6m，循环进度O.8m，后退式回采。①工作面充填的步距考虑该面的顶板情况，压力情况，初步确定充填步距为l.6-2.4m(视顶板情况定)，也就是每开2-3茬进行集中充填一次。充填次序为从下往上后退式分段充填。②工作面挡浆措施由于料浆堆积到采空区须一定时间的凝固，故挡浆摸板应考虑浆体的压力与侧压，采用在丁作面的下端头切顶线处打四棵顶柱，并加戗柱。沿工作面(达最小控顶距)支柱补液加固，每空加1密柱，在采空区恻吊挂旧皮带(每10米一节)，接头或搭接不少于100mm，并辅以拌子上、中、下三块，底侧胶带挖小沟巻向空区侧，防止漏浆。(D工作面改造将原倾斜方向送一入风巷(兼运输)在原回风顺槽中间送倾斜巷做回风，工作面沿煤层倾斜向上推进，具体见示意图。工作面系统为通风风流通过运输集中上山一运输顺槽一运输上山一采面一回风下山—回风顺槽一集中回风上山一回风总排。运输采面一运输上山一运输顺槽一运输上山一采区煤仓一充填管路充填立孔一400回风煤门一集运输上山一运输顺槽一运输上山一采面。④充填效果工作面支护侧压力的明显减小，简化了工作面挡浆工艺，由于料浆向下流，料浆接顶良好，通过目湖'j，料桨全部接顶。经过近8000m3的充填实验，接顶率达90%以上，取得了较圆满效果且矿山压力明显减小充填工艺的方案设计是根据充填技术的特性而确定的。在工艺流程的环节设计上，本着降低成本的原则，实现经费投入的最小化，效能的最大化。经过近2年的实际充填试验，基本上形成了较为合理的工艺流程系统，符合凝石胶结充填的具体要求，为本项目的研究和生产性应用提供保障。权利要求1、一种煤矿胶结充填工艺技术，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为骨料煤矿尾矿煤矸石和/或工业炉渣15％-30％，粒径10-20毫米的骨料占骨料总量的50％以上；粗料选用建筑行业废弃的劣质沙和/或河沙10-20％，粗料粒径1.5-10毫米之间；细料沙土、含氧化钙10％以上的白灰渣和/或粉煤灰25-35％；细料粒径1.5毫米以下；余量为水；填充材料经过配料、加水、搅拌，使填充材料的料浆浓度控制在50-85％，通过工业填充泵、管道输送到采空区作业面进行填充。2、根据权利要求1所述的一种煤矿胶结充填工艺技术，其特征是细料中可以加入3-5%的水泥。全文摘要本发明公开了一种煤矿胶结充填工艺技术，填充材料配方按照重量百分比为骨料煤矿尾矿煤矸石和/或工业炉渣15％-30％，粗料选用建筑行业废弃的劣质沙和/或河沙10-20％，细料沙土、含氧化钙10％以上的白灰渣和/或粉煤灰25-35％，填充材料经过配料、加水、搅拌，填充材料的料浆浓度控制在50-85％，通过工业填充泵、管道输送到采空区作业面进行填充。本发明对井下空区实施胶结充填，控制井下涌水问题，增大安全生产系数，最大限度的解放井下压煤量，提高回采率，控制地表沉降，保护环境和地表植被，延长矿井开采年限，提高企业经济效益。文档编号C04B18/14GK101555107SQ200910010429公开日2009年10月14日申请日期2009年2月19日优先权日2009年2月19日发明者尚国华,张钦桃,马宗玉申请人:赤峰西拉沐沦(集团)公格营子煤业有限公司