本发明涉及一种膏体充填方法，尤其涉及一种利用矿井水做充填材料的膏体充填方法。
背景技术：
现有技术的煤炭生产过程中，存在两方面的不足：其一是，单位煤炭生产成本中，充填成本占比较高，并且，费时费力；其二是，井下渗出水外排形成污染的同时，还带来水泵抽水设备和运行费用的增加。
随着节能降耗、绿色生产工艺的不断创新和转化，特别是，随着煤炭资源的日渐减少、优质矿藏资源的日渐枯竭，煤炭企业早已完成从早期传统的低水准、粗犷、掠夺型开采方式，到依靠技术进步的资源节约、高效利用、工艺绿色环保生产方式的转变。
近年来，井下采空区充填技术得到了快速发展。例如，中国专利申请cn105240048a公开了一种基于膏体充填的气体充填方法，其采用气囊充气以占据部分采空区空间，进而相应地减少膏体充填所需充填的空间体积的技术思路进行采空区充填，以节约充填成本。其充填方法包括以下步骤：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。但是，这种基于膏体充填的气体充填方法仍然存在诸多的不足或缺点，主要是井下安全隐患将大幅上升。原因在于：
1、在充填施工作业过程中，遇到顶板快速下沉或部分垮落等偶发现象时，将导致气囊破裂/爆炸，带来一定程度的安全隐患；并且，相应地，将导致施工作业的困难与安全防范衍生出的施工成本的提高。
2、充填施工完成后，具有较大的压强的大量的充气气包填埋在井下，随着顶板天长日久的下沉直至稳定的漫长过程，气囊的压强将因不断被压缩造成内部压强的快速升高，将不定时地出现囊破裂/爆炸的可能性。
换言之，填埋在井下的大量的充气气包，类似于在安全防护要求的极高的井下埋下了一个又一个的，随时可能引爆的“炸药包”，存在一定的安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是，提供一种工艺环保、操作简单、充填成本相对低廉的一种薄煤层采空区膏体充填施工方法。
本发明为实现上述目的，所需要解决的技术问题包括两个方面，一是，工艺安全、环保；二是，降低充填成本。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种薄煤层采空区膏体充填施工方法，其特征在于，将井下渗出水用水囊盛装后、回填在采空区，利用充水水囊占据采空区部分空间，相应地减少膏体充填体积的方式进行采空区充填，充水水囊最终被固化在整个采空区的充填体中，成为充填体整体中的一个构成部分；
所述水囊为橡胶囊，呈偏平的长条形状；沿水囊的纵向，在水囊顶部边缘内侧每隔一定距离设置一个供充填管插入用通孔；当水囊充满水处于膨胀状态时，上述通孔的通径满足充填用钢管插入并形成密封的要求；
所述水囊带有一个注水管口和一个排气管口，注水管口和一个排气管口均布置在水囊一端端部边缘内侧，注水管口在下、排气管口在上；
上述注水管口内部设置有一单向阀，排气管口带内螺纹，使用丝堵封堵；
上述水囊的长度等于上区段的巷帮和下区段的巷帮之间的直线距离，水囊的宽度与水囊的高度相等，等于顶板与底板之间的距离；
水囊的高度是按如下方法确定的：当水囊充满水处于膨胀状态时，水囊呈平躺的椭圆柱状，此时，水囊纵向截面的椭圆的短轴长度即为水囊的高度；
施工步骤如下：
第一步，沿工作面推进方向，在工作面后方的采空区的空顶区域的底板上，每隔3米铺设一个水囊；其中，第一个水囊铺设在充填的起始位置前方3米处；
水囊铺设时，保持水囊的两端分别与上区段的巷帮和下区段的巷帮相接触，水囊的注水管口和一个排气管口所在的那一端放置在底板的高位端，并使注水管口和一个排气管口朝向工作面一侧；
水囊铺设就位后，在水囊靠近工作面一侧的底板上，沿水囊的纵向方向，每隔0.5米紧靠水囊打一根木桩；
然后，拧下水囊排气管口的丝堵，将注水管插入水囊的注水管口，向水囊内注入少量的水，以使水囊下部膨胀至与木桩接触，与此同时，在木桩与水囊之间塞入聚苯乙烯泡沫板；，利用木桩对注水后的水囊进行限位、利用聚苯乙烯板保护水囊避免因与硬物直接接触可能导致的刺破或磨损损坏；
第二步，保持水囊的排气管口开启，将与出水管连接的注水枪插入水囊的注水管口，开启注水枪前方的注水阀门，向水囊中注水；
当水囊内注水量达到水囊容量的一半以上时，将与井下注浆管路连接的注浆管从水囊上供充填管插入用通孔中穿过并放入伸入至水囊远离工作面一侧待充填的采空区内；
第三步，打开与井下注浆管路连接的注浆管上的阀门，向水囊远离工作面一侧的区域内注浆；
根据注浆进度，适时开启/关闭上述注水枪与井下水仓的出水管之间连接管路上的阀门，以交替进行注浆与水囊注水操作，以使充水后的水囊的高度始终保持在可有效阻挡注浆浆液，避免注浆浆液高度上升、超过水囊高度，进而溢流至水囊面向工作面的一侧；
在此过程中，当上述排气管口溢流时，关闭注水枪前方的注水阀门，并继续保持注浆操作，直至水囊远离工作面一侧待充填的采空区被膏体充填完成；
然后，打开注水枪前方的注水阀门，继续向水囊内注水，直至水囊顶部与顶板紧密贴合并呈现被压缩的状态时，关闭注水阀门、抽出注水枪，结束水囊注水操作；
第四步，根据工作面的推进进度，适时将充填支架前移至适当位置处，重复上述第一步至第三步，直至整个采区充填全部完成。
上述技术方案直接带来的技术效果是，将井下渗出水全部或部分回收利用，就地消化处理，直接回填至井下采空区，可消除煤炭生产过程废水外排所造成的环境污染；
并且，与现有技术的气体充填方法异曲同工：可有效减少膏体充填的体积，降低膏体原料的使用量，从而降低充填成本。但是，显而易见地，上述技术方案在可完全达到现有技术的气体充填方法在充填成本节约方面的技术效果的同时，消除了现有技术的气体充填方法施工作业过程中，以及施工作业完成后，整个阶段的安全隐患。详细解释如下：
井下埋设的充水水囊，即便在日后较长时间使用后因顶板下沉或橡胶老化等原因破裂后，由于液体(水)几乎不可压缩。
因此，不会出现类似充气气囊因被压缩、压力急剧上升进而气囊爆破破裂，所致能量的急速释放，可能带来的不可预知的灾害现象的发生。
而且，充水水囊破裂后，水作为流体，将自然流动到井下充填的各裂缝、各缺陷区域。这样，在一个整体上的密闭空间内，由于各处的压强必然均匀一致，井下整个充填区域对上方顶板和上覆岩的支撑力各处将变得更加一致和均匀，从而得到比全部使用膏体充填或者使用膏体与充气气囊联合充填更好的技术效果。
此外，由于水囊充水回填至井下，由于天生的安全性，使得其自身的使用成本也远低于现有技术的气体充填方法。
需要说明的是，水囊上设置的供充填钢管插入用通孔，在一个通孔中插入充填钢管对采空区注浆时，由于橡胶水囊充水后充分膨胀，其余的通孔将被收紧、处于闭合状态，可有效避免注浆浆液从通孔中流淌出来；并且，这种因收紧而闭合的通孔不影响注浆钢管的插入操作。不难看出，简单的橡胶水囊结构，在注浆充填施工过程中，操作简单，并同时承担隔离墙的功能。因此，上述技术方案的充填施工方法，相对于现有技术，省略掉了施工过程中的隔离墙。一方面，降低了施工工程量、节约了施工成本，另一方面，降低了井下作业人员的劳动强度。
优选为，上述水囊材质为耐磨橡胶；水囊的额定工作压力为1.5mpa以上。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，一方面，水囊的额定工作压力为1.5mpa以上，其相应配套的水管、阀门等耐压值即可满足要求，可有效降低相关配套设备的投资和使用成本；另一方面，过低的额定工作压力，将造成膏体充填施工过程中，充水水囊无法有效平衡或阻挡住膏体“流体”的压力，造成施工过程中的生产事故或施工困难，而过高的额定工作压力，将带来材料过渡使用所造成的浪费，影响充填施工成本的有效降低。
进一步优选，上述的薄煤层采空区膏体充填施工方法，其特征在于，所述膏体充填所形成的充填体的厚度，是依据具体的地下水渗出量确定出充水水囊的体积后，计算出所需膏体充填的总体积后，按照各膏体充填所形成的充填体与充水水囊之间的间隔尽可能一致的原则，确定并根据地下水渗出量的实际，适时调整所得出的。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以尽可能地使得整个井下采空区的充填各处的一致性，保证良好的充填质量。
进一步优选，上述薄煤层采空区膏体充填施工方法，其特征在于，水囊注水所用的水优先直接从井下渗出水抽取；
不足的水，由平时从井下抽取、输送至地面的储水仓中的储水补给。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以带来煤炭生产过程中废水的零排放，达到绿色工艺的要求。并且，相应地，可以简化现有技术中井下外排水系统配套设备的配台数，节约相关设备的投资。
综上所述，本发明相对于现有技术，具有安全可靠、工艺环保、操作简单、充填成本相对低廉等有益效果。
附图说明
图1为本发明的薄煤层采空区膏体充填施工方法所使用的水囊的结构示意图。
图中，1-水囊，2-排气管口，3-注水管口，4-通孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
本发明的薄煤层采空区膏体充填施工方法，采用将井下渗出水用水囊盛装后、回填在采空区，利用充水水囊占据采空区部分空间，相应地减少膏体充填体积的方式进行采空区充填，充水水囊最终被固化在整个采空区的充填体中，成为充填体整体中的一个构成部分；
如图1所示，上述水囊1为橡胶囊，呈偏平的长条形状；沿水囊的纵向，在水囊顶部边缘内侧每隔一定距离设置一个供充填管插入用通孔4；当水囊充满水处于膨胀状态时，上述通孔的通径满足充填用钢管插入并形成密封的要求；
上述水囊带有一个注水管口2和一个排气管口3，注水管口和排气管口均布置在水囊一端端部边缘内侧，注水管口在下、排气管口在上；
上述注水管口内部设置有一单向阀，排气管口带内螺纹，使用丝堵封堵；
上述水囊的长度等于上区段的巷帮和下区段的巷帮之间的直线距离，水囊的宽度与水囊的高度相等，等于顶板与底板之间的距离；
水囊的高度是按如下方法确定的：当水囊充满水处于膨胀状态时，水囊呈平躺的椭圆柱状，此时，水囊纵向截面的椭圆的短轴长度即为水囊的高度；
施工步骤如下：
第一步，沿工作面推进方向，在工作面后方的采空区的空顶区域的底板上，每隔3米铺设一个水囊；其中，第一个水囊铺设在充填的起始位置前方3米处；
水囊铺设时，保持水囊的两端分别与上区段的巷帮和下区段的巷帮相接触，水囊的注水管口和一个排气管口所在的那一端放置在底板的高位端，并使注水管口和一个排气管口朝向工作面一侧；
水囊铺设就位后，在水囊靠近工作面一侧的底板上，沿水囊的纵向方向，每隔0.5米紧靠水囊打一根木桩；
然后，拧下水囊排气管口的丝堵，将注水管插入水囊的注水管口，向水囊内注入少量的水，以使水囊下部膨胀至与木桩接触，与此同时，在木桩与水囊之间塞入聚苯乙烯泡沫板；，利用木桩对注水后的水囊进行限位、利用聚苯乙烯板保护水囊避免因与硬物直接接触可能导致的刺破或磨损损坏；
第二步，保持水囊的排气管口开启，将与出水管连接的注水枪插入水囊的注水管口，开启注水枪前方的注水阀门，向水囊中注水；
当水囊内注水量达到水囊容量的一半以上时，将与井下注浆管路连接的注浆管从水囊上供充填管插入用通孔中穿过并放入伸入至水囊远离工作面一侧待充填的采空区内；
第三步，打开与井下注浆管路连接的注浆管上的阀门，向水囊远离工作面一侧的区域内注浆；
根据注浆进度，适时开启/关闭上述注水枪与井下水仓的出水管之间连接管路上的阀门，以交替进行注浆与水囊注水操作，以使充水后的水囊的高度始终保持在可有效阻挡注浆浆液，避免注浆浆液高度上升、超过水囊高度，进而溢流至水囊面向工作面的一侧；
在此过程中，当上述排气管口溢流时，关闭注水枪前方的注水阀门，并继续保持注浆操作，直至水囊远离工作面一侧待充填的采空区被膏体充填完成；
然后，打开注水枪前方的注水阀门，继续向水囊内注水，直至水囊顶部与顶板紧密贴合并呈现被压缩的状态时，关闭注水阀门、抽出注水枪，结束水囊注水操作；
第四步，根据工作面的推进进度，适时将充填支架前移至适当位置处，重复上述第一步至第三步，直至整个采区充填全部完成。
上述水囊材质为耐磨橡胶；水囊的额定工作压力为1.5mpa以上。
上述膏体充填所形成的充填体的厚度，是依据具体的地下水渗出量确定出充水水囊的体积后，计算出所需膏体充填的总体积后，按照各膏体充填所形成的充填体与充水水囊之间的间隔尽可能一致的原则，确定并根据地下水渗出量的实际，适时调整所得出的。
上述的薄煤层采空区膏体充填施工方法，水囊注水所用的水优先直接从井下渗出水抽取；
不足的水，由平时从井下抽取、输送至地面的储水仓中的储水补给。