一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法技术

本发明专利技术公开了一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，属于煤矿开采领域，其主要步骤包括：首先在地面处理建筑和生活垃圾，将其制成一定强度的长方体块体，并将其包裹沥青；其次将包裹沥青的长方体块体通过矿车运送至采煤工作面上顺槽和下顺槽超前支护位置处；最后通过手动搬运叉车将包裹沥青的长方体块体在采空区垒砌，最终形成类似“刀柱式”的支撑系统。本发明专利技术即处理了大量的建筑和生活垃圾，又控制了覆岩的运动，为煤矿的“三下”采煤提供了一种新思路，新方法。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法
本专利技术属于煤矿开采领域，具体涉及一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，适用于需要处理大量的建筑和生活垃圾，并且需要控制煤矿采空区覆岩运动的矿井。
技术介绍
随着城市化进程的加快，旧城的改造、新城市的发展以及城市居民的增多，产生了大量的建筑和生活垃圾，这些废弃物质一般被运往远郊露天堆放，或经过处理后掩埋，占用了大量的土地，浪费了很多资源。我国生产矿井“三下”压煤量高达137.9亿t，其中建筑物下压煤达87.6亿t，村庄下压煤占建筑物下压煤量的比例为60％-70％。随着社会经济发展，村镇规模不断扩大，新矿区和新井田的建设，实际压煤量远高于这一数字。村庄下压煤不仅损失煤炭资源，而且还会影响矿井的生产布局。长期以来，我国“三下”压煤开采主要采用村庄搬迁、条带开采和覆岩离层注浆这几种方法，近十几年来，在煤矿整体形式较好的条件下，我国煤矿发展了机械化综采矸石密实充填技术、膏体(似膏体)充填技术、高水充填技术、管道风力充填技术等。这些充填技术的特点有三个，一是大部分都是采空区大面积充填；二是需要把废弃物充填到采空区的充填系统；三是煤矸石等废弃物不能满足矿井充填的需要，这些特点决定了目前的煤矿充填成本太高，每吨煤充填成本在100元以上。
技术实现思路
为此，本专利技术提出了一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，本专利技术将目前城市产生的大量的城市垃圾和生活垃圾制块，并将之间隔充填到采空区，形成类似“刀柱式”的支撑系统。本专利技术既能解放城市垃圾和生活垃圾占用的大量土地，充填到采空区形成的充填支撑体又能起到控制覆岩的运动，为“三下”压煤开采提供了新方法。其技术解决方案包括：一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法其特征主要包括以下几个步骤：a、在煤矿附近建立建筑垃圾处理车间、生活垃圾处理车间和制块车间。b、将建筑和生活垃圾分别运往垃圾处理车间，通过建筑垃圾破碎机对建筑垃圾进行破碎处理，并进行筛分，剔除钢筋等难以破碎的大块材料，使破碎后的建筑垃圾最大颗粒直径控制在20mm以下。生活垃圾通过生活垃圾破碎机破碎，使其最大颗粒直径控制在20mm以内，并对破碎后的生活垃圾进行杀菌处理。c、将建筑和生活垃圾分别破碎后，在制块车间通过配比制成具有一定强度的长方体块体。d、将长方体块体放进融化的改性沥青浸蘸，使得沥青包裹厚度达到6mm-8mm，将长方体块体完全密封。e、将包裹沥青的长方体块体用矿车运送到采煤工作面两顺槽超前支护位置囤放，准备充填。f、采煤机割两刀，特制充填液压支架前进1500mm，通过活动尾梁的液压缸使特制充填液压支架活动尾梁处于水平位置，保护顶板，在特制充填液压支架活动尾梁的掩护下，从两顺槽超前支护位置用手动搬运叉车将包裹沥青的长方体块体运送至采煤工作面采空区中间的位置，由手动搬运叉车辅助人工在活动尾梁处于水平位置时对采煤工作面采空区待充填区以交错垒砌方式背向充填。g、包裹沥青的长方体块体从采煤工作面采空区中间一直充填到采煤工作面采空区端部区域，多次重复步骤f，特制充填液压支架活动尾梁保持不放下，采煤工作面推进20-30m，停止充填作业。h，采煤机割两刀，支架前进1500mm，放下活动尾梁，活动尾梁处于竖直位置，正常开采煤层，不再进行充填。i、采空区不进行充填的情况下，采煤工作面推进20～30m，然后重复步骤f～步骤g，开始下一个充填作业。j、在采煤工作面采空区采用间隔充填的方式进行充填，最终形成类似“刀柱式”支撑系统。类似“刀柱式”开采方式即为在采空区沿着采煤工作面推进方向形成长、宽、高分别为采煤工作面长度、20-30m、采高的充填支撑体，并且充填支撑体沿着采煤工作面推进方向的间隔为20-30m。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤b中，所述的对生活垃圾进行杀菌处理，具体是采用γ射线和电子束照射生活垃圾，其中γ射线和电子束的能量达到20～100kGy。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤c中，所述的长方体块体，其长、宽、高分别为500mm、250mm、125mm；其配比是按照建筑垃圾：生活垃圾为5：2质量比例进行混合，然后添加15-20％的水泥、0.2％-0.4％的氯化钾以及部分添加剂，长方体块体强度达到10MPa-15MPa。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤d中，所述的改性沥青是通过橡胶、树脂或其他成膜剂、软化剂、硫化剂等对普通沥青进行改性，改性沥青具有大变形的特点，以满足包裹沥青的长方体块体在受到支承压力的作用产生较大变形时不破裂，对沥青包裹的长方体块体仍能起到密封的作用，减少建筑和生活垃圾中的有害成分对地下水的污染。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤f中，所述的交错垒砌方式是先将第一层两排并列，包裹沥青的长方体块体长度方向和采煤工作面推进方向平行，每排铺三块，第二层两侧两块包裹沥青的长方体块体的长度方向平行采煤工作面布置，四块中间包裹沥青的长方体块体的长度方向平行采煤工作面推进方向布置，第一层和第二层的包裹沥青的长方体块体形成交错垒砌的方式，保证了充填支撑体的稳定性，第三层按照第一层垒砌方式，第四层按照第二层垒砌方式，以此类推，直到垒砌接顶。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤f中，所述的特制充填液压支架其构件包括前探梁、顶梁、活动尾梁、底座、立柱、千斤顶、操纵阀、隔离阀，以及辅助装置等。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于所述的活动尾梁由液压缸控制可以降下也可以升起。在不充填时放下活动尾梁，可以隔绝采空区与工作面；在充填过程中升起活动尾梁，可以保护活动尾梁下正在进行充填作业的工人的安全。进一步的，所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤j中，所述的类似“刀柱式”开采方式即为在采空区沿着工作面推进方向形成长、宽、高分别为工作面长度、20-30m、采高的充填支撑体，并且充填支撑体沿着工作面推进方向的间隔为20-30m。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步清楚、完整的说明：图1：建筑和生活垃圾制块充填剖面图图2：建筑和生活垃圾制块充填平面图图3：包裹沥青的长方体块体及其垒砌方式图中：1、顶板，2、底板，3、特制充填液压支架，4、活动尾梁处于竖直位置，5、活动尾梁的液压缸，6、活动尾梁处于水平位置，7、垒砌好的包裹沥青的长方体块体，8、工作面待充填区，9、煤层，10、顺槽超前支护位置，11、手动搬运叉车，12、第一层垒砌，13、第二层垒砌，14、包裹沥青的长方体块体，15、采空区，16、采煤工作面。具体实施方式本专利技术公开了一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，为了使专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步清楚、完整的说明。首先对本专利技术的特制充填液压支架3做详细说明，如图1所示，特制充填液压支架3其构件包括前探梁、顶梁、活动尾梁、底座、立柱、千斤顶、操纵阀、隔离阀，以及辅助装置等。特制充填液压支架3立柱升起时，顶梁接触顶板1，底座位于底板2上。其主要特点是特制充填液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法其特征主要包括以下几个步骤：a、在煤矿附近建立建筑垃圾处理车间、生活垃圾处理车间和制块车间。b、将建筑和生活垃圾分别运往垃圾处理车间，通过建筑垃圾破碎机对建筑垃圾进行破碎处理，并进行筛分，剔除钢筋等难以破碎的大块材料，使破碎后的建筑垃圾最大颗粒直径控制在20mm以下。生活垃圾通过生活垃圾破碎机破碎，使其最大颗粒直径控制在20mm以内，并对破碎后的生活垃圾进行杀菌处理。c、将建筑和生活垃圾分别破碎后，在制块车间通过配比制成具有一定强度的长方体块体。d、将长方体块体放进融化的改性沥青浸蘸，使得沥青包裹厚度达到6mm‑8mm，将长方体块体完全密封。e、将包裹沥青的长方体块体用矿车运送到采煤工作面两顺槽超前支护位置囤放，准备充填。f、采煤机割两刀，特制充填液压支架前进1500mm，通过活动尾梁的液压缸使特制充填液压支架活动尾梁处于水平位置，保护顶板，在特制充填液压支架活动尾梁的掩护下，从两顺槽超前支护位置用手动搬运叉车将包裹沥青的长方体块体运送至采煤工作面采空区中间的位置，由手动搬运叉车辅助人工在活动尾梁处于水平位置时对采煤工作面采空区待充填区以交错垒砌方式背向充填。g、包裹沥青的长方体块体从采煤工作面采空区中间一直充填到采煤工作面采空区端部区域，多次重复步骤f，特制充填液压支架活动尾梁保持不放下，采煤工作面推进20‑30m，停止充填作业。h，采煤机割两刀，支架前进1500mm，放下活动尾梁，活动尾梁处于竖直位置，正常开采煤层，不再进行充填。i、采空区不进行充填的情况下，采煤工作面推进20～30m，然后重复步骤f～步骤g，开始下一个充填作业。j、在采煤工作面采空区采用间隔充填的方式进行充填，最终形成类似“刀柱式”支撑系统。类似“刀柱式”开采方式即为在采空区沿着采煤工作面推进方向形成长、宽、高分别为采煤工作面长度、20‑30m、采高的充填支撑体，并且充填支撑体沿着采煤工作面推进方向的间隔为20‑30m。...

【技术特征摘要】
1.一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法其特征主要包括以下几个步骤：a、在煤矿附近建立建筑垃圾处理车间、生活垃圾处理车间和制块车间。b、将建筑和生活垃圾分别运往垃圾处理车间，通过建筑垃圾破碎机对建筑垃圾进行破碎处理，并进行筛分，剔除钢筋等难以破碎的大块材料，使破碎后的建筑垃圾最大颗粒直径控制在20mm以下。生活垃圾通过生活垃圾破碎机破碎，使其最大颗粒直径控制在20mm以内，并对破碎后的生活垃圾进行杀菌处理。c、将建筑和生活垃圾分别破碎后，在制块车间通过配比制成具有一定强度的长方体块体。d、将长方体块体放进融化的改性沥青浸蘸，使得沥青包裹厚度达到6mm-8mm，将长方体块体完全密封。e、将包裹沥青的长方体块体用矿车运送到采煤工作面两顺槽超前支护位置囤放，准备充填。f、采煤机割两刀，特制充填液压支架前进1500mm，通过活动尾梁的液压缸使特制充填液压支架活动尾梁处于水平位置，保护顶板，在特制充填液压支架活动尾梁的掩护下，从两顺槽超前支护位置用手动搬运叉车将包裹沥青的长方体块体运送至采煤工作面采空区中间的位置，由手动搬运叉车辅助人工在活动尾梁处于水平位置时对采煤工作面采空区待充填区以交错垒砌方式背向充填。g、包裹沥青的长方体块体从采煤工作面采空区中间一直充填到采煤工作面采空区端部区域，多次重复步骤f，特制充填液压支架活动尾梁保持不放下，采煤工作面推进20-30m，停止充填作业。h，采煤机割两刀，支架前进1500mm，放下活动尾梁，活动尾梁处于竖直位置，正常开采煤层，不再进行充填。i、采空区不进行充填的情况下，采煤工作面推进20～30m，然后重复步骤f～步骤g，开始下一个充填作业。j、在采煤工作面采空区采用间隔充填的方式进行充填，最终形成类似“刀柱式”支撑系统。类似“刀柱式”开采方式即为在采空区沿着采煤工作面推进方向形成长、宽、高分别为采煤工作面长度、20-30m、采高的充填支撑体，并且充填支撑体沿着采煤工作面推进方向的间隔为20-30m。2.根据权利要求1所述的一种建筑和生活垃圾制块间隔充填采空区的方法，其特征在于，步骤b中，所述的对生活垃圾进行杀菌处理，具体是采用γ射线和电子束照射生活垃圾，其中γ射线和电子束的能量达到20～100kGy。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘进晓，张新国，尹立明，赵子浩，宗彩建，刘音，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37