專利名稱：一種煤礦采空區(qū)充填的方法和充填系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山采空區(qū)充填技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤礦采空區(qū)充填的方法和充填系統(tǒng)，具體涉及一種以廢石、粉煤灰、膠結(jié)料和水為充填原料的采空區(qū)充填方法和充填系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
礦山采空區(qū)是采礦后留下的地下空區(qū)，如果不進行充填，會造成地面塌陷，帶來危險。煤礦井下充填采空區(qū)可以減少地面下沉，消除不安全因素。充填開采就是在井下或地 面充填材料將采空區(qū)充填起來，達到控制地表沉陷，提高煤炭資源的開采率。當(dāng)前煤礦采空區(qū)充填的主要材料是矸石，另外還有煤粉灰和鋼渣(冶金渣)。矸石作為煤礦采空區(qū)主要充填材料應(yīng)用最為廣泛，使用量也最大，一些煤礦堆積多年的矸石山也被充分利用。矸石的廣泛利用，造成矸石資源匱乏。此外煤矸石可用作水泥原料、建筑材料、混凝土輕骨架、鋼渣由于其成分波動較大，遲遲未能規(guī)?；瘧?yīng)用，如用鋼渣作煤礦采空區(qū)充填材料還需進行改良，因此使用受到限制。因此，探索煤礦采空區(qū)新型充填材料和填充方法，提高充填體強度，改善充填體的物理力學(xué)性質(zhì)，有效控制地壓，提高充填作用效果，同時減少井下環(huán)境污染，是一項緊迫的任務(wù)。新型充填材料需要滿足工藝要求，又要達到控制頂板所需強度，同時要求材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種煤礦采空區(qū)充填的方法，以解決煤礦采空區(qū)充填材料匱乏問題，擴大充填材料來源，提高填充效果，增強充填體強度。本發(fā)明的另一目的是提供一種實現(xiàn)上述方法的煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)。本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的方法，過程為充填材料通過給料機送至稱量斗稱量，充填材料為廢石、膠結(jié)料、粉煤灰和水，用粉煤灰作細集料，按廢石、膠結(jié)料和粉煤灰為1:0. 22 O. 80 :0. 35 O. 57的質(zhì)量比加水送入攪拌機攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度為70% 83%的漿料。漿料經(jīng)料漿機、充填泵和輸送管路輸送到工作面管，然后經(jīng)三通閥到充填點充填。廢石的粒度小于25mm。廢石為剝離的覆土、圍巖和不含工業(yè)價值的脈石或原礦經(jīng)過粉碎、干選后產(chǎn)生的廢石。粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細粉。膠結(jié)料為水淬渣。粒度小于25mm廢石的制備過程為
⑴粒度小于300mm廢石經(jīng)A振動篩篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石金輸送機輸送到碎石料倉，粒度> 25mm廢石到破碎機破碎。⑵破碎機破碎后的廢石經(jīng)B振動篩篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機到料倉，粒度> 25_的廢石返回到破碎機破碎。本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)，包括廢石料倉、膠結(jié)料倉、煤灰料倉、水池、給料機和稱量斗。采空區(qū)充填系統(tǒng)還設(shè)有攪拌機、料漿機、充填泵、輸送管路、工作面管和三通管。廢石料倉、膠結(jié)料倉和煤灰料倉分別通過各自給料機與稱量斗連接，水池通過水泵與稱量斗連接，各稱量斗分別與攪拌機入口連接。攪拌機出口通過料漿機與充填泵入口連接，充填泵出口通過輸送管路與工作面管連接，工作面管通過三通閥連接到充填點。輸送管路包括地面管、鉆孔管和井下管，地面管、鉆孔管和井下管依次相連。采空區(qū)充填系統(tǒng)設(shè)有粒度小于25mm廢石的制備裝置，粒度小于25mm廢石的制備裝置設(shè)有A振動篩、B振動篩、破碎機和輸送機。A振動篩篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設(shè)備與破碎機入口連結(jié)。破碎機出口與B振動篩連接，B振動篩的篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設(shè)備連接到破碎機入口。粉煤灰是一種似火山灰質(zhì)混合材料，當(dāng)粉狀與水共存時能生成具有水硬膠凝性能的化合物，是增加強度和耐久性的材料。在我國，黑色金屬礦山每年排放的廢石尾礦約6. 2億噸，有色金屬礦山每年排出的廢石尾礦約11500萬噸，由于排放量龐大，不僅影響到礦產(chǎn)資源的充分利用，而且危害環(huán)境，最明顯的是對土地的破壞。廢石的堆積和尾礦壩的構(gòu)筑， 不僅侵占大面積農(nóng)田、土地，而且嚴(yán)重污染水池和土壤，若堆放的廢石尾礦管理不善，還有可能發(fā)生重大事故，如廢石堆自燃、尾礦壩滑坡等。尾礦和廢石替代煤矸石用作煤礦采空區(qū)充填材料，不僅擴大煤礦采空區(qū)的充填材料，還可為國家節(jié)約大量的農(nóng)田和土地，有利于環(huán)境、水資源和土壤的保護。本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的方法，利用粒度小于25mm的廢石、粉煤灰、膠結(jié)料和水充填原料，按比例混合經(jīng)攪拌機攪拌成泥漿狀態(tài)，通過充填泵和輸送管路輸送至充填點充填，解決了煤礦采空區(qū)充填料匱乏的問題，擴大了充填原料來源，降低充填生產(chǎn)成本。廢石與粉煤灰混合后加上膠結(jié)料和水的粘結(jié)作用，凝固之后類似水泥混凝土一樣堅固，增加了充填體的強度和耐久性，不發(fā)生變形和塌陷。廢石、粉煤灰和膠結(jié)料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變性，不會對地下水造成污染。充填材料加水?dāng)嚢璩闪蠞{狀態(tài)，有利于充填料向充填點運送和均勻填充，提高充填效果。用粒度小于25_廢石作主要充填原料，流動性能較好，能夠滿足管道輸送要求，充填體的強度高。本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)通過攪拌機、料漿機、充填泵和輸送管路實現(xiàn)上述采空區(qū)充填方法的有效實施，管路輸送操作費用低，節(jié)省人力物力。充填系統(tǒng)流程合理簡單，設(shè)備費用低，易于實施。


圖I為本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)的流程示意 圖2為粒度小于25_廢石制備裝置流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。實施例I
本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)如圖I所示，包括廢石料倉、膠結(jié)料倉、煤灰料倉、水池、給料機、稱量斗，攪拌機、料漿機、充填泵、輸送管路、工作面管和三通管，輸送管路包括地面管、鉆孔管和井下管，地面管、鉆孔管和井下管依次相連。廢石料倉、膠結(jié)料倉和煤灰料倉分別通過各自給料機與各自稱量斗連接，水池通過水泵與稱量斗連接。各稱量斗分別與攪拌機入口連接，攪拌機出口通過料漿機與充填泵入口連接，充填泵出口依次與地面管、鉆孔管和井下管連接，井下管與工作面管連接，工作面管通過三通閥連接到充填點。采空區(qū)充填系統(tǒng)設(shè)有粒度小于25mm廢石的制備裝置，粒度小于25mm廢石的制備裝置設(shè)有A振動篩、B振動篩、破碎機和輸送機。A振動篩篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設(shè)備與破碎機入口連接。破碎機出口與B振動篩連接，B振動篩的篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設(shè)備連接到破碎機入口。
本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的過程為充填材料廢石、膠結(jié)料、粉煤灰和水分別通過給料機送至稱量斗稱量。用粉煤灰作細集料，加廢石、水淬渣和水送入攪拌機攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度控制的72%的漿料，每立方漿料中廢石、水淬渣、粉煤灰和水的比例為723kg 150kg 400 kg 494 kg。衆(zhòng)料經(jīng)料衆(zhòng)機送到充填泵入口。衆(zhòng)料經(jīng)充填本出口通過地面管、鉆孔管和井下管輸送管路到工作面管，然后經(jīng)三通閥到充填點充填。廢石為原礦經(jīng)過粉碎、干選后產(chǎn)生的廢石，廢石粒度< 25_。粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細粉，膠結(jié)料為水淬洛。粒度小于25mm廢石的制備過程為
⑴粒度小于300mm廢石經(jīng)A振動篩篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機輸送到廢石料倉，粒度> 25mm的廢石到破碎機破碎；
⑵破碎機破碎后的廢石經(jīng)B振動篩篩分，篩出的粒度< 25_的廢石經(jīng)輸送機輸送到碎石料倉，粒度> 25_的廢石返回到破碎機破碎。實施例2
本發(fā)明另一實施方式為，廢石為剝離的覆土、圍巖和不含工業(yè)價值的脈石，膠結(jié)料為水淬渣。用粉煤灰作細集料，加廢石、水淬渣和水送入攪拌機攪拌均勻制成質(zhì)量濃度控制的81%的漿料，每立方漿料中廢石、水淬渣、粉煤灰和水的比例為1086kg 100 kg 400 kg :372kg。漿料經(jīng)料漿機送到充填泵入口。本實施例的采空區(qū)充填系統(tǒng)和充填過程的其它步驟與實施例I相同。
權(quán)利要求
1.一種煤礦采空區(qū)充填的方法，過程為充填材料通過給料機送至稱量斗稱量，其特征是所述充填材料為廢石、膠結(jié)料、粉煤灰和水，用粉煤灰作細集料，按廢石、膠結(jié)料和粉煤灰為1:0. 22 O. 80 :0. 35 O. 57的質(zhì)量比加水送入攪拌機攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度為70% 83%的漿料；所述漿料經(jīng)料漿機、充填泵和輸送管路輸送到工作面管，然后經(jīng)三通閥到充填點充填；所述廢石的粒度小于25_。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述廢石為剝離的覆土、圍巖和不含工業(yè)價值的脈石或原礦經(jīng)過粉碎、干選后產(chǎn)生的廢石；所述粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細粉；所述膠結(jié)料為水淬渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述粒度小于25_廢石的制備過程為 ⑴粒度小于300mm廢石經(jīng)A振動篩篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機輸送到廢石料倉，粒度> 25mm的廢石到破碎機破碎； ⑵破碎機破碎后的廢石經(jīng)B振動篩篩分，篩出的粒度< 25_的廢石經(jīng)輸送機輸送到廢石料倉，粒度> 25_的廢石返回到破碎機破碎。
4.一種煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)，包括廢石料倉、膠結(jié)料倉、煤灰料倉、水池、給料機和稱量斗，其特征是所述采空區(qū)充填系統(tǒng)還設(shè)有攪拌機、料漿機、充填泵、輸送管路、工作面管和三通管，所述廢石料倉、膠結(jié)料倉和煤灰料倉分別通過各自給料機與稱量斗連接，水池通過水泵與稱量斗連接，各稱量斗分別與攪拌機入口連接；攪拌機出口通過料漿機與充填泵入口連接，充填泵出口通過輸送管路與工作面管連接，工作面管通過三通閥連接到充填點。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)，其特征是所述輸送管路包括地面管、鉆孔管和井下管，地面管、鉆孔管和井下管依次相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦采空區(qū)充填系統(tǒng)，其特征是所述采空區(qū)充填系統(tǒng)設(shè)有粒度小于25mm廢石的制備裝置，所述粒度小于25mm廢石的制備裝置設(shè)有A振動篩、B振動篩、破碎機和輸送機，所述A振動篩的篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設(shè)備與破碎機入口連結(jié)；破碎機出口與B振動篩連接,B振動篩的篩下物出口通過輸送機連接到廢石料倉，篩上物出口通過輸送設(shè)備連接到破碎機入口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤礦采空區(qū)充填的方法和充填系統(tǒng)，充填系統(tǒng)包括充填料倉、給料機、稱量斗、攪拌機、料漿機、充填泵、輸送管路、工作面管和三通管。充填料倉分別通過給料機、稱量斗與攪拌機入口連接。攪拌機出口通過料漿機、充填泵、輸送管路、三通閥連接到充填點。填充過程為，粒度小于25mm的廢石、膠結(jié)料、粉煤灰和水分別通過給料機送至稱量斗稱量，按廢石、膠結(jié)料和粉煤灰10.22～0.800.35～0.57的質(zhì)量比，加水經(jīng)攪拌機制成質(zhì)量濃度為70%～83%的漿料。漿料經(jīng)料漿機、充填泵、輸送管路、工作面管、三通閥輸送到充填點充填。本發(fā)明擴大了充填原料來源，增加了充填物強度和耐久性，以料漿狀態(tài)輸送、充填，有利于充填材料向充填點運送和均勻填充，提高充填效果。
文檔編號E21F15/08GK102865101SQ20121035130
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者劉建功, 趙慶彪 申請人:河北煤炭科學(xué)研究院