一种煤矿采空区大宗固废处理方法与流程

本发明涉及煤矿充填开采，尤其涉及液压支架后方采空区采用胶结或非胶结膏体安全高效充填开采的方法。

背景技术：

1、煤矿充填开采技术目前面临技术适用性低、矸石排放量大、充填成本高、工艺复杂、采充互扰、造成矿井煤炭资源采出率低、环境污染严重等问题，为了解决以上难题，提高充填效率、降低充填成本，本发明提供了一种设备简单、投资少、安全高效、经济合理的煤矿采空区固废处理方法。通过实施架后采空区充填开采，不仅可以处置矸石，还能控制覆岩的冒落、断裂、移动和地表沉陷，降低矿压显现，抑制导水裂隙带发育等；充填体交替布置可以隔绝有毒有害气体和空气在工作面和采空区的相互交流，防止采空区遗煤自燃等通防灾害。

技术实现思路

1、本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种综采架后胶结或非胶结膏体充填采煤方法，本发明安全可靠、适应性强、资源回收率高、采充平行作业。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：充填布料装置包括充填机械手、布料阀、布料管、万向节，所述布料装置包括以上一种或几种组合而成；充填液压支架设有挡浆板，所述挡浆板设有密闭装置；工作面布置充填管路。

4、进一步的技术方案在于：所述充填液压支架设有挡浆板包括三种情况，包括有下挡浆板、有上下挡浆板和无挡浆板，挡浆板设有密闭装置或通过特定材料进行架间密封。

5、进一步的技术方案在于：所述的充填机械手设有万向节，可以控制布料管前后左右摆动，不同方位的充填采空区。

6、进一步的技术方案在于：所述的布料管可伸缩，控制布料管深入架后采空区深度、高度，进而实现对充填范围的有效控制。

7、进一步的技术方案在于：一种煤矿采空区大宗固废处理方法，具体包括以下步骤：

8、a.回采工作面割煤完成一个充填步距之后，调整工作面后方挡浆板的可伸缩油缸，对采空区进行封堵，根据工作面走向倾角，确定全封闭、部分封闭或不封闭充填空间，两个相邻支架之间以及挡浆板和底板之间均采用封堵支架进行密封，确保充填期间不漏浆，当煤层仰采时，对后方采空区可以不进行封堵，充填浆液不会波及工作面；

9、b.沿工作面每若干支架安装一组充填布料装置，并采用工作面充填管路进行连接；

10、c.打开一组充填布料装置，高压泵送充填膏体经工作面充填管路、布料阀、布料管泵送至待充填采空区，待该充填空间达到设计充填量之后，打开下一组布料阀，同时关闭改组布料阀，进行下一区域的充填，直至完成整个工作面充填；

11、d.重复步骤a-c，进行下一充填步距的割煤并进行架后采空区的充填，周而复始，完成整个工作面的充填开采作业。

12、进一步的技术方案在于：所述的充填膏体包括胶结膏体和非胶结膏体，非胶结膏体包括黄土、河砂、煤矸石、渣土、粉煤灰、炉渣、高水材料或其他固废材料等，此方法均可使用。

13、进一步的技术方案在于：所述的a-c一个充填循环步距是在液压支架前段采煤，移架之后在后端充填。因此，采充空间互不干扰，可以实现平行作业，提高采煤效率。

14、进一步的技术方案在于：所述的煤矿采空区固废处理方法可以实现连续充填和间隔充填两种充填模式；充填体可以用布料管直接灌浆、袋式充填或箱式充填。

15、进一步的技术方案在于：所述的煤矿采空区固废处理方法适用于工作面仰采时或俯采角度不大于10°时。

16、进一步的技术方案在于：所述的煤矿采空区固废处理方法对于工作面有一定倾向角度时，可采用增加挡板的方式进行充填，每间隔若干支架设置走向挡板，走向挡板长度在2m~10m。

17、有益效果：上述技术方案产生的有益效果在于，采用综采架后胶结或非胶结膏体充填之后，充填体可以，控制覆岩的冒落、断裂、移动和地表沉陷，降低矿压显现，抑制导水裂隙带发育等；本技术方案中布料机械手可实现对采空区的全方位充填，通过布料管伸缩可以控制深入架后采空区深度，进而实现对充填范围的有效控制。另外，该技术方案操作简单、安全可靠、填充效率高、适用性强。

技术特征：

1.一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：充填布料装置包括充填机械手、布料阀、布料管、万向节，所述布料装置包括以上一种或几种组合而成；充填液压支架设有挡浆板；工作面布置充填管路。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述充填液压支架设有挡浆板包括三种情况，包括有下挡浆板、有上下挡浆板和无挡浆板，挡浆板设有密闭装置或通过特定材料进行架间密封。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的充填机械手设有万向节，可以控制布料管上下左右摆动，不同方位的充填采空区。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的布料管可伸缩，控制布料管深入架后采空区深度、高度，进而实现对充填范围的有效控制。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求4所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的充填膏体包括胶结膏体和非胶结膏体，非胶结膏体包括黄土、河砂、煤矸石、渣土、粉煤灰、炉渣、高水材料或其他膨胀材料等，此方法均可使用。

7.根据权利要求5所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的a-c一个充填循环步距是在液压支架前段采煤，移架之后在后端充填。因此，采充空间互不干扰，可以实现平行作业，提高采煤效率。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的煤矿采空区固废处理方法可以实现连续充填和间隔充填两种充填模式；充填体可以用布料管直接灌浆、袋式充填或箱式充填。

9.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的煤矿采空区固废处理方法适用于工作面仰采、近水平开采或俯采角度不大于10°。

10.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区大宗固废处理方法，其特征在于：所述的煤矿采空区固废处理方法对于工作面有一定倾向角度时，可采用增加走向挡板的方式进行充填，每间隔若干支架设置走向挡板，走向挡板长度在2m~10m，挡板具有顶底板密封功能。

技术总结本发明涉及煤矿充填开采技术领域，提供一种煤矿采空区大宗固废处理方法，上述方法在综采工作面充填支架掩护下，可实现架前开采架后连续充填或间隔充填两种充填模式。在充填液压支架底座后端位置安装充填布料装置，在综采工作面回采过程中，每割完一刀或数刀作为一个充填的循环步距，根据充填需要对架后采空区进行合理封堵，形成待充填空间。充填膏体经加压后输送至工作面充填管路，充填至设计充填量后，进行下一区域的充填。该充填方法不仅可以处置矸石，还能控制覆岩的冒落、断裂、移动和地表沉陷，抑制导水裂隙带发育等；充填体交替布置可以隔绝有毒有害气体和空气在工作面和采空区的相互交流，防止采空区遗煤自燃等通防灾害。技术研发人员：孙若冰,秦立伦,邹成松受保护的技术使用者：邹成松技术研发日：技术公布日：2024/7/23