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CN109973142A - 一种对井下巷道进行密实充填的方法及充填系统 - Google Patents

一种对井下巷道进行密实充填的方法及充填系统 Download PDF

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CN109973142A
CN109973142A CN201910252294.XA CN201910252294A CN109973142A CN 109973142 A CN109973142 A CN 109973142A CN 201910252294 A CN201910252294 A CN 201910252294A CN 109973142 A CN109973142 A CN 109973142A
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路彬
耿华锋
刘佳
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Xinwen Mining Group Co Ltd
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Xinwen Mining Group Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F15/00Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
    • E21F15/005Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Abstract

本发明公开了一种对井下巷道进行密实充填的方法及充填系统,它主要是在水冲矸石蠕动自流充填巷道下部的基础上,利用冲击风波吹动矸石填满密实巷道的上部,重点对充填巷道上三角区域进行胶结材料充填,从而实现整体巷道的充填密实性和抗压性,提高工作面充填效率,增强煤矸石密实充填强度,特别适合于胶结充填作业场所。

Description

一种对井下巷道进行密实充填的方法及充填系统
技术领域
本发明属于煤矿充填开采技术领域,尤其适用于一种井下巷道煤矸石胶结 密实充填的方法。
背景技术
我国正处在煤炭工业大发展时期,煤矿充填开采技术日新月异,根据所用 充填材料和输送方式不同,我国应用的充填工艺主要有干式充填、水力充填、 胶结充填、风力充填等,尤其是胶结充填在井工煤矿、有色金属矿山中得到了 广泛应用。
该充填方式是将胶凝材料与煤矸石、粉煤灰等固体物料混合,提高了充填 体的固化强度,充填时,利用水冲物体自流式充填工艺将混合浆体流至采空区, 在可控时间内胶结、凝聚,达到充填设计强度,以实现充填采空区控制围岩变 形,避免地表下沉。因充填浆体通过是水冲物体流体自流充填至采空巷道下部 实现密实充填,但采空区上部空间存在空隙和不密实的问题,尤其是在近水平 充填面的上三角区域无法实现密实充填,造成充填巷上三角不能充分接顶且充 填效率低的难题。
发明内容
为了解决采空区上部空间存在空隙和不密实的问题,尤其是解决在近水平 充填面的上三角区域无法实现密实充填,造成充填巷上三角不能充分接顶且充 填效率低的难题,本发明提供一种对井下巷道进行密实充填的方法。
为了适应上述方法,本发明同时提供一套充填系统。
为达到上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种对井下巷道进行密实充填的方法,其特征在于:包括以下措施:
第一:预先将地面和井下煤矸分离后的煤矸石经过二级破碎、分选后输送 至充填工作面的煤矸石缓冲仓;
第二:在地面制浆站将充填材料按比例均匀混合成浆料后暂存在地面的储 浆罐;
第三:对采空区巷道进行充填,具体充填方法为:
①首先在井下采空区充填巷道下端口设置第一挡浆墙,并密封加固处理;
②利用静压将储浆罐的混合浆料输送到充填工作面,输送至充填工作面的 混合浆料与储存在煤矸石缓冲仓的煤矸石按照比例出料,在自重和水流的双重 作用下,沿煤层倾角边流动边混合,最终形成以矸石为骨料、水泥为胶结材料 的混合物自流充填至采空区充填巷道,直至充填至巷道上半部分接近水平角度 无法形成蠕动自流时停止充填,这时在采空区充填巷道中形成自流式充填区域;
③在井下采空区充填巷道上端口设置第二挡浆墙;
④将煤矸石缓冲仓的煤矸石采用风力输送至第二挡浆墙上端口,在第二挡 浆墙上端口煤矸石与来自于储浆罐的混合浆料喷淋融合形成充填混合物,充填 至充填巷道的超过水平角度的上三角部位,从而对采空区充填巷道超过水平角 度的上三角区域进行密实充填。
为了实施上述方法,本发明提供一种充填系统,具体包括:井上和井下两 大部分,其中:
井上部分包括多个料罐、水池、井上搅拌机、储浆罐、矸石堆仓;
井下部分包括煤矸石缓冲仓、煤矸分离矸石缓冲仓、井下搅拌机、风力输 送系统、水泵、设在充填巷道下端口的第一挡浆墙和设在充填巷道上端口的第 二挡浆墙;所述的井下风力输送系统包括风力充填机和风力输送管道;
根据料浆和矸石走向,上述各组成的连接关系是:
料罐出料口与水池的出水口分别通过管道与井上搅拌机进料口相通,井上 搅拌机出料口与储浆罐相通,储浆罐出料口通过输浆管路分两路,一路通向第 二挡浆墙上端口与风力输送管路末端相连,风力输送管路通过第二挡浆墙15 的上端进入充填工作面;另一路通向井下搅拌机进料口,井下搅拌机出料口通 过管道和水泵管路并列一起从充填巷道上端口通入采空区;
井上矸石堆仓与井下煤矸分离矸石缓冲仓分别通过管道与井下煤矸石缓冲 仓相通;井下煤矸石缓冲仓出料口分两路,一路与井下风力充填机进料口相通, 风力充填机出料口通过风力输送管道通向第二挡浆墙上端口,另一路与井下搅 拌机进料口相通。
本发明充填系统采用的各组成均为市售产品,本发明保护的并不是各组成 的具体结构,保护的是各组成的布置关系以及相互之间的位置关系。另外,本 发明风力充填机和风力输送管道的连接关系和工作方法均为现有技术,在此不 再详述。
本发明的优点是:本发明在水冲矸石蠕动自流充填巷道下部的基础上,利 用冲击风波吹动矸石填满密实巷道的上部,重点对充填巷道上三角区域进行胶 结材料充填,从而实现整体巷道的充填密实性和抗压性,提高工作面充填效率, 增强煤矸石密实充填强度,特别适合于胶结充填作业场所。
附图说明
图1为本发明充填系统实施例布置示意图。
图中:1-水泥罐,2-粉煤灰罐,3-水池,4-井上搅拌机,5-储浆罐,6-输 浆管路,7-矸石堆仓,8-煤矸分离矸石缓冲仓,9-煤矸石缓冲仓,10-井下搅 拌机,11-水泵,12-自流式充填区域,13-风力充填机,14-风力输送管路, 15-第二挡浆墙,16-上三角充填体,17-第一挡浆墙。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付 出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1,本发明充填系统包括井下部分和井下两大部分,其中:
井上部分包括水泥罐1、粉煤灰罐2、水池3、井上搅拌机4、储浆罐5和 矸石堆仓7;
井下部分包括输浆管路6,设置在采煤工作面的煤矸分离矸石缓冲仓8, 设置在充填工作面的的煤矸石缓冲仓9、井下搅拌机10、风力充填机13、风力 输送管路14和水泵13,设在充填巷道下端口的第一挡浆墙17和设在充填巷道 上端口的第二挡浆墙15。
下面根据浆料和矸石走向叙述各组成的连接关系。
水泥罐1和粉煤灰罐2的出料口与水池3的出水口分别通过管道与井上搅 拌机4进料口相通,井上搅拌机4出料口与储浆罐5相通,储浆罐5出料口通 过输浆管路6分两路,一路通向第二挡浆墙15上端口与风力输送管路14末端 相连,风力输送管路14通过第二挡浆墙15的上端进入充填工作面,另一路通 向井下搅拌机10,井下搅拌机10通向充填巷道上端口;
井上矸石堆仓7与煤矸分离矸石缓冲仓8分给通过管道与井下煤矸石缓冲 仓9相通;井下煤矸石缓冲仓9出料口分两路,一路与井下风力充填机13进 料口相通,风力充填机13出料口通过风力输送管路14通向第二挡浆墙15上 端口,另一路与井下搅拌机10进料口相通,井下搅拌机10通向充填巷道上端 口。
利用上述充填系统对井下巷道进行密实充填的方法为:
第一:预先将地面矸石堆仓7的矸石通过输矸孔垂直放到井下运输巷,连 同井下煤矸分离矸石缓冲仓8的矸石分别破碎后,经分选机分选出粒径为20~ 25mm的矸石经过带式输送机、转载机到达充填工作面的煤矸石缓冲仓9;
第二:由水泥罐1、粉煤灰罐2及水池3的水进行合理配比(泥浆制备配 比为水泥15%、粉煤灰25%、水50%),再进入搅拌机4后充分搅拌,制成充填 开采用混合浆料送至储浆罐5,混合浆料利用静压通过输浆管路6输送至井下 充填工作面;
第三:对采空区充填巷道进行充填,具体充填方法为:
第3.1:首先在井下采空区巷道下端口设置第一挡浆墙17,并密封加固处 理;
第3.2:利用静压将储浆罐5的混合浆料输送到充填工作面,输送至充填 工作面的混合浆料与储存在煤矸石缓冲仓9的煤矸石按照比例1:2出料,在自 重作用及水泵11水管路冲刷下,借助煤层倾角,边流动边混合,最终形成以 一定粒径的矸石为骨料、水泥为胶结材料的混合物自流充填至采空区充填巷道, 形成自流式充填区域12,直至充填至巷道上半部分接近水平角度无法形成蠕动 自流时停止充填;
第3.3:在水冲物流自流式充填采空区充填巷道下部的同时,在采空区充 填巷道上端口设置第一挡浆墙15,密封、加固处理;
第3.4:将充填工作面的煤矸石缓冲仓9的煤矸石利用风力充填机13,通 过风力输送管路14中输送至充填工作面,在第一挡浆墙15的上端口将风力输 送管路14的矸石、与输浆管路6中的混合浆料进行喷淋融合,使之形成一定 粒径的以矸石为骨料、以混合浆体为粘结剂的混合物充填至充填巷道的超过水 平角度的上三角部位,形成密实的上三角充填体16。
本发明设计结合自流式和风动力充填优势,可以在自流式充填工作面作业 时,对充填巷道上部上三角采空区域进行密实充填,提高了充填效率,解决了 上三角区域无法密实充填的问题,实现充填体基本上100%接顶,特别适合自流 式连采连充作业场所。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种对井下巷道进行密实充填的方法,其特征在于,包括以下措施:
第一:预先将地面和井下煤矸分离后的煤矸石经过二级破碎、分选后输送至充填工作面的煤矸石缓冲仓;
第二:在地面制浆站将充填材料按比例均匀混合成浆料后暂存在地面的储浆罐;
第三:对采空区巷道进行充填,具体充填方法为:
3.1:首先在井下采空区充填巷道下端口设置第一挡浆墙,并密封加固处理;
3.2:利用静压将储浆罐的混合浆料输送到充填工作面,输送至充填工作面的混合浆料与储存在煤矸石缓冲仓的煤矸石按照比例出料,在自重和水流的双重作用下,沿煤层倾角边流动边混合,最终形成以矸石为骨料、水泥为胶结材料的混合物自流充填至采空区充填巷道,直至充填至巷道上半部分接近水平角度无法形成蠕动自流时停止充填,这时在采空区充填巷道中形成自流式充填区域;
3.3:在井下采空区充填巷道上端口设置第二挡浆墙;
3.4:将煤矸石缓冲仓的煤矸石采用风力输送至第二挡浆墙上端口,在第二挡浆墙上端口煤矸石与来自于储浆罐的混合浆料喷淋融合形成充填混合物,充填至充填巷道的超过水平角度的上三角部位,从而对采空区充填巷道超过水平角度的上三角区域进行密实充填。
2.一种实施权利要求1所述的对井下巷道进行密实充填的方法的充填系统,其特征在于,具体包括井上和井下两大部分,其中:
井上部分包括多个料罐、水池、井上搅拌机、储浆罐、矸石堆仓;
井下部分包括煤矸石缓冲仓、煤矸分离矸石缓冲仓、井下搅拌机、风力输送系统、水泵、设在充填巷道下端口的第一挡浆墙和设在充填巷道上端口的第二挡浆墙;所述的井下风力输送系统包括风力充填机和风力输送管道;
根据料浆和矸石走向,上述各组成的连接关系是:
料罐出料口与水池的出水口分别通过管道与井上搅拌机进料口相通,井上搅拌机出料口与储浆罐相通,储浆罐出料口通过输浆管路分两路,一路通向第二挡浆墙上端口与风力输送管路末端相连,风力输送管路通过第二挡浆墙15的上端进入充填工作面;另一路通向井下搅拌机进料口,井下搅拌机出料口通过管道和水泵管路并列一起从充填巷道上端口通入采空区;
井上矸石堆仓与井下煤矸分离矸石缓冲仓分别通过管道与井下煤矸石缓冲仓相通;井下煤矸石缓冲仓出料口分两路,一路与井下风力充填机进料口相通,风力充填机出料口通过风力输送管道通向第二挡浆墙上端口,另一路与井下搅拌机进料口相通。
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