露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法

本发明涉及矿山开采，尤其是涉及一种露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法。

背景技术：

1、受开采技术和矿山装备水平的限制，目前，大型露天矿采用连采机进行端帮遗煤回收，然而，采用连采机回收端帮遗煤往往会留下采空区与保护煤柱，露天矿大型机械以及爆破工作往往会给端帮施加大量冲击载荷，采空区的存在在长期的冲击载荷作用下，极易导致端帮边坡失稳。因此，为了解决上述问题，对采空区进行充填治理显然是较为合适的治理方法，其不但可以解决采空区存在而带来的一系列环境问题，而且还可以在充填完成后对保护煤柱进行回采利用，即提高了遗煤回采率，增大了资源利用率，而且也降低了变相的充填成本。

2、现有技术中，针对端帮采空区的充填方法大多用途单一，不能根据端帮采空区的种类选择不同的充填方式，因此其充填体密实度也往往不能达到要求。因此，亟需一种可以适用于多场景端帮采空区的多用途充填方法来完成露天端帮采空区治理工作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明提出一种露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，能够根据端帮采空区的种类选择不同的充填方式，使充填体密实度达到充填要求，以完成露天端帮采空区的治理工作。

2、根据本发明第一方面实施例的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，包括置包括步骤一：在采空区顶板施工充填钻孔；步骤二：开启凝胶材料料仓、骨料料仓和添加剂料仓，使不同的胶结原料进入混料装置中，同时启动固体上料装置，使固体充填材料通过充填钻孔进入采空区，进行干式填充；步骤三：启动混料装置，使凝胶材料、骨料和添加剂在混料装置中充分混合形成胶结材料；步骤四：混料装置将混合完成的胶结材料输送至充填装置中，充填装置将胶结材料输送至采空区中，并在采空区顶部进行喷射式充填，使胶结充填与干式充填同时进行，直至将采空区完全填充。

3、根据本发明实施例的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，至少具有如下有益效果：通过把凝胶材料料仓、骨料料仓、添加剂料仓、混料装置、固体上料装置以及充填装置进行串联，共同组成一个完整的充填系统，实现了充填治理的一体化，在对采空区进行胶结充填的同时能够对采空区进行干式充填，且胶结材料的骨料以及干式充填的固体充填物均来自煤废弃物，由此，不仅大大缩短了施工周期，提高工作效率，还提高了煤废弃物的利用率，降低施工成本。

4、根据本发明的一些实施例，在步骤二中，固体上料装置包括：破碎机构，破碎机构用于破碎煤废弃物，以供给固体充填材料；运输机构，运输机构的输入端与破碎机构的输出端连接，运输机构用于将固体充填材料输送至充填装置中。

5、根据本发明的一些实施例，在步骤三中，通过进水管向混料装置中注入水，进水管上设置有水流量计，水流量计用于控制混料装置的进水量。

6、根据本发明的一些实施例，在步骤四中，充填装置包括储浆机构和充填机构，储浆机构的输入端与混料装置的输出端连通，充填机构的输入端与储浆机构的输出端连通，储浆机构用于储存胶结材料，并向胶结材料施压，以使充填机构在采空区顶部进行喷射式胶结充填。

7、根据本发明的一些实施例，储浆机构包括：储浆槽，储浆槽的槽壁上设置有阻挡部；活塞组件，活塞组件通过滑块滑动设置在储浆槽中，滑块与阻挡部对应，活塞组件通过弹性件与储浆槽的槽壁连接，活塞组件具有第一腔体，活塞组件与储浆槽围合形成第二腔体，第一腔体和第二腔体连通，第二腔体用于储存胶结材料；抽气泵，抽气泵与第一腔体连通，抽气泵抽取第一腔体内的空气，使活塞组件沿缩小第二腔体体积的方向移动，并将第二腔体中的胶结材料压入充填装置中，当滑块与阻挡部相抵时，活塞组件与滑块脱离并继续沿缩小第二腔体体积的方向移动，直至第一腔体与外界空气连通，活塞组件在弹性件的作用下复位。

8、根据本发明的一些实施例，在步骤四中，充填机构包括：投料管，投料管设置在充填钻孔中；注浆管，注浆管的输入端与储浆机构的输出端连通，注浆管穿设在投料管中，注浆管用于运输胶结材料；球形喷头，球形喷头设置在注浆管的输出端，球形喷头上均匀开设有若干注浆孔。

9、根据本发明的一些实施例，在步骤四中，充填装置还包括清洁组件，清洁组件位于球形喷头中，在胶结充填的同时，清洁组件对球形喷头进行清洁，以防止胶结材料将注浆孔堵塞。

10、根据本发明的一些实施例，清洁组件包括：固定件，固定件设置在球形喷头中，固定件位于球形喷头的半径上；清洁件，清洁件转动设置在固定件上，清洁件的具有与球形喷头内壁弧度相匹配的刮擦边缘，围绕固定件转动清洁件，清洁件能够清除注浆孔中堵塞的胶结材料。

11、根据本发明的一些实施例，投料管的出料口与采空区顶板平齐。

12、根据本发明的一些实施例，骨料料仓中的骨料粒径范围在6mm至10mm之间，固体充填材料的粒径范围在20mm至40mm之间。

13、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，在步骤二中，所述固体上料装置(400)包括：

3.根据权利要求1所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，在步骤三中，通过进水管(510)向所述混料装置(500)中注入水，所述进水管(510)上设置有水流量计(511)，所述水流量计(511)用于控制混料装置(500)的进水量。

4.根据权利要求1所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，在步骤四中，所述充填装置(600)包括储浆机构(610)和充填机构(620)，所述储浆机构(610)的输入端与所述混料装置(500)的输出端连通，所述充填机构(620)的输入端与所述储浆机构(610)的输出端连通，所述储浆机构(610)用于储存胶结材料，并向胶结材料施压，以使充填机构(620)在采空区顶部进行喷射式胶结充填。

5.根据权利要求4所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，所述储浆机构(610)包括：

6.根据权利要求4所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，在步骤四中，所述充填机构(620)包括：

7.根据权利要求6所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，在步骤四中，所述充填装置(600)还包括清洁组件(624)，所述清洁组件(624)位于所述球形喷头(623)中，在胶结充填的同时，所述清洁组件(624)对所述球形喷头(623)进行清洁，以防止胶结材料将所述注浆孔(6231)堵塞。

8.根据权利要求7所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，所述清洁组件(624)包括：

9.根据权利要求6所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，所述投料管(621)的出料口与采空区顶板平齐。

10.根据权利要求1所述的露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，其特征在于，所述骨料料仓中的骨料粒径范围在6mm至10mm之间，固体充填材料的粒径范围在20mm至40mm之间。

技术总结本发明公开了一种露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法，属于矿山开采技术领域，本露天矿端帮采空区胶结干式一体化充填方法包括步骤一：施工充填钻孔；步骤二：使不同的胶结原料进入混料装置中，使固体充填材料通过充填钻孔进入采空区；步骤三：启动混料装置，使凝胶材料、骨料和添加剂在混料装置中充分混合形成胶结材料；步骤四：胶结充填与干式充填同时进行，直至将采空区完全填充。本申请通过把凝胶材料料仓、骨料料仓、添加剂料仓、混料装置、固体上料装置以及充填装置进行串联，共同组成一个完整的充填系统，实现了充填治理的一体化，在对采空区进行胶结充填的同时能够对采空区进行干式充填，由此缩短了施工周期，提高工作效率。技术研发人员：陈彦龙,吕承贤,吴鹏,柯飞,吴启亚,陈天,杨国宇,韩流,孙进步,陈树召,张家龙,张亚飞受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9