一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构及方法与流程

本发明涉及煤矿领域，特别是一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构及方法。

背景技术：

1、井下防灭火灌浆通常采用黄土或粉煤灰。黄土一般粘性较大，通透性差，保水保肥能力强，为优质耕种土壤。粉煤灰是燃煤电厂产生的主要废弃物，可作为建材原料外销，可以为电厂带来一定经济收益，采用粉煤灰作为井下灭火灌浆材料会对地下水有一定污染，存在环保风险。煤矿无论采取黄土还是粉煤灰作为防灭火灌浆的原材料，均需要付出一定的经济成本。并且在相当大的一部分区域内的煤矿，这两种材料均难以获得或外购成本较高。

2、与此同时，煤矸石作为煤炭生产的副产品，大量排放会引起土地占用、地表下沉、生态破坏等环境危害。尤其是生态环境脆弱、矸石工业化利用途径少的地区，目前矸石主要用于土地复垦项目，随着土地复垦项目的逐步饱和，矸石处理将成为制约煤炭生产的重要因素。

3、《煤矿防灭火细则》(2021年)第六十三条规定：注浆材料的选择应当符合以下规定：(一)注浆材料可选择黄土、页岩、矸石、粉煤灰、尾矿、沙子、水泥、胶体材料等。(二)注浆材料和添加剂不得具有可燃性、助燃性、毒性、辐射性等。根据典型煤矿矸石成分测试报告，煤矸石成分以sio2为主，含量在56.31％左右、al2o3含量在18.55％左右......煤矸石不存在可燃性、助燃性、毒性和辐射性等。此外，根据矸石淋溶浸出试验监测情况，煤矸石为第ⅰ类一般工业固体废物，同时矸石浸出液的水质满足《地下水质量标准》gb/t14848-2017中ⅲ类水质标准要求。因此，煤矸石满足注浆材料规定，能够满足井下灌浆防灭火要求。

4、矸石离层注浆系统是处理煤矸石的一种重要手段，其过程收通过将煤矸石进行破碎制浆，最后将煤矸石浆液注入煤矿离层进行注浆，进而达到防止地面沉陷的目的。基于上述，由于煤矸石符合井下灌浆防灭火要求，因此如果利用矸石离层注浆系统能达到防灭火注浆的目的，不仅能更有效的大规模处理煤矸石，而且必然能有限降低煤矿的运营成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构及方法，以解决上述背景技术中所提出的技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，包括一级注浆站、二级注浆站，所述一级注浆站和二级注浆站之间通过输浆管路连接，所述输浆管路包括第一输浆管路和第二输浆管路，所述第一输浆管路和第二输浆管路均通过浆泵将一级注浆站的浆液送入二级注浆站，第一输浆管路或第二输浆管路上连接有一级阀门，所述一级阀门的上游段连接有防灭火管路，所述防灭火管路上连接有二级阀门，防灭火管路延伸至灭火灌浆钻孔内。

4、上述
技术实现要素：
中，进一步的，所述一级阀门的上游段设置有水泵，所述水泵与浆泵之间通过plc控制面板控制耦合。

5、上述发明内容中，进一步的，还包括矸石仓、矸石输送机以及破碎楼，所述矸石仓、矸石输送机以及破碎楼依次通过线桥与一级注浆站连接。

6、上述发明内容中，进一步的，所述输浆管路和防灭火管路的外表面布设有100mm厚的保温层，所述保温层上设置有电伴热带，输浆管路和防灭火管路采用耐磨无缝钢管支撑，其材质为q355b。

7、上述发明内容中，进一步的，所述灭火灌浆钻孔附近灌浆孔附近设有太阳能监控摄像头，太阳能监控摄像头通过无线网络与离层注浆集控系统或移动设备无线连接。

8、上述发明内容中，进一步的，所述输浆管路和防灭火管路采用钢结构支架支撑敷设，其连接处采用快速接头连接。

9、上述发明内容中，进一步的，所述第一输浆管路和第二输浆管路上均连接有一级阀门，第一输浆管路和第二输浆管路上的一级阀门的上游段均连接有防灭火管路，两根防灭火管路上均连接有二级阀门，两根防灭火管路的端部之间形成管汇结构。

10、一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构的方法，其方法包括以下步骤：

11、s1、矸石通过矸石仓和矸石输送机送入破碎楼中进行破碎，破碎后的矸石送入到一级注浆站进行制浆，矸石浆液通过浆泵、第一输浆管路以及第二输浆管路送入二级注浆站；二级注浆站对浆液进行加压后送入离层空间进行注浆；

12、s2、一级阀门上游段的水泵启动，第一输浆管路上的浆泵同时停止供浆，水泵对第一输浆管路进行冲洗，冲洗一定时间后，关闭一级阀门，打开二级阀门，浆泵重新启动恢复供浆，矸石浆液通过第一输浆管路进入防灭火管路，防灭火管路中的矸石浆液被送入灭火灌浆钻孔内进行井下防灭火灌浆；

13、s3、防灭火灌浆结束后，第一输浆管路上的浆泵同时停止供浆，水泵对防灭火管路进行冲洗，冲洗一定时间后，打开一级阀门，关闭二级阀门，浆泵重新启动恢复供浆，矸石浆液继续通过第一输浆管路送入二级注浆站加压进行离层注浆。

14、上述发明内容中，进一步的，在步骤s2和步骤s3中，所述水泵对第一输浆管路和防灭火管路进行冲洗的时间均为1h。

15、上述发明内容中，进一步的，在步骤s1中，所述浆泵入口的输浆管路中添加悬浮剂。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明在矸石离层注浆系统上增加了灭火管路，通过切换灌浆管路和防灭火管路实现利用矸石离层注浆液进行防灭火灌浆，使矸石离层注浆系统在离层注浆的功能的基础上还具有防灭火灌浆功能，起到一套系统多种用途的目的，降低了煤矿的运营成本。其次，利用矸石离层注浆系统的矸石浆液进行防火灌浆，不仅加强了煤矿处理煤矸石的能力，而且省去了黄土或粉煤灰的购买成本，大大节约了防灭火灌浆的运行成本。

技术特征：

1.一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，包括一级注浆站、二级注浆站，所述一级注浆站和二级注浆站之间通过输浆管路连接，所述输浆管路包括第一输浆管路和第二输浆管路，所述第一输浆管路和第二输浆管路均通过浆泵将一级注浆站的浆液送入二级注浆站，第一输浆管路或第二输浆管路上连接有一级阀门，所述一级阀门的上游段连接有防灭火管路，所述防灭火管路上连接有二级阀门，防灭火管路延伸至灭火灌浆钻孔内。

2.根据权利要求1所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，所述一级阀门的上游段设置有水泵，所述水泵与浆泵之间通过plc控制面板控制耦合。

3.根据权利要求2所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，还包括矸石仓、矸石输送机以及破碎楼，所述矸石仓、矸石输送机以及破碎楼依次通过线桥与一级注浆站连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，所述输浆管路和防灭火管路的外表面布设有100mm厚的保温层，所述保温层上设置有电伴热带，输浆管路和防灭火管路采用耐磨无缝钢管支撑，其材质为q355b。

5.根据权利要求4所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，所述灭火灌浆钻孔附近灌浆孔附近设有太阳能监控摄像头，太阳能监控摄像头通过无线网络与离层注浆集控系统或移动设备无线连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，所述输浆管路和防灭火管路采用钢结构支架支撑敷设，其连接处采用快速接头连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构，其特征在于，所述第一输浆管路和第二输浆管路上均连接有一级阀门，第一输浆管路和第二输浆管路上的一级阀门的上游段均连接有防灭火管路，两根防灭火管路上均连接有二级阀门，两根防灭火管路的端部之间形成管汇结构。

8.一种基于权利要求6所述的基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构的方法，其特征在于，在步骤s2和步骤s3中，所述水泵对第一输浆管路和防灭火管路进行冲洗的时间均为1h。

10.根据权利要求8所述的一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述浆泵入口的输浆管路中添加悬浮剂。

技术总结
本发明供公开了一种基于矸石离层注浆系统的井下灌浆防灭火结构及方法，包括一级注浆站、二级注浆站，一级注浆站和二级注浆站之间通过输浆管路连接，输浆管路包括第一输浆管路和第二输浆管路，第一输浆管路和第二输浆管路均通过浆泵将一级注浆站的浆液送入二级注浆站，第一输浆管路或第二输浆管路上连接有一级阀门，一级阀门的上游段连接有防灭火管路，防灭火管路上连接有二级阀门，防灭火管路延伸至灭火灌浆钻孔内，其方法通过切换灌浆管路和防灭火管路实现利用矸石离层注浆液进行防灭火灌浆，不仅能有效处理煤矸石，而且利用矸石离层注浆系统替防灭火制浆系统，起到一套系统多种用途的目的，降低了煤矿的运营成本。

技术研发人员：马新青,郭庆华,晏学功,李德春,郭大林,宋刚,韩猛,郭炜舟,程龙,武飞,唐小锋,渠嘉伟,王宝林,张明伟,付光梅,李永强,马鹏飞
受保护的技术使用者：中煤（天津）地下工程智能研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24