一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法技术

本发明专利技术涉及一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法，根据煤基固废中煤矸石、粉煤灰和煤泥在覆岩隔离注浆充填时的不同性质，提出可以通过添加粉煤灰和煤泥改良煤矸石粉的覆岩隔离注浆充填性能，当粉煤灰和煤泥达到一定占比，可提高煤矸石粉的流动性，降低煤矸石粉的沉析速率。进一步的，本发明专利技术根据覆岩空间的状态将覆岩隔离注浆充填分为起始、发展、稳定、终末四个阶段，并根据四个阶段注浆时覆岩下裂隙发育特征、浆体流动特征提出了在覆岩隔离注浆充填的不同阶段，采用不同的混合比例进行覆岩隔离注浆充填；解决了煤矸石在注浆充填中的应用问题，可以有效改善覆岩隔离注浆充填技术材料不足的困境和煤矸石占地、污染环境的困境。境。境。

【技术实现步骤摘要】
一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法


[0001]本专利技术属于采矿工程绿色开采领域，具体涉及一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法。

技术介绍

[0002]建(构)筑物压煤一直阻碍我国煤炭开采产业的发展，在我国中东部地区尤甚，开采建筑物下压煤对于解放煤炭资源、缓解资源开发与人居之间的矛盾、保护环境有着重大的意义。覆岩隔离注浆充填绿色开采技术，由于其减沉效果显著、经济合理，得到了大量的应用，但也导致了原有的注浆充填材料供不应求，价格上涨。煤矸石是煤矿开采中产生的废物，含碳量低，燃烧性能差，大部分被当作废物堆放处理，不仅占据大量土地，而且具有自燃等风险。将煤矸石作为覆岩隔离注浆充填绿色开采技术的替代材料，不仅能解决该技术充填材料供应不足的问题，同时可以解决煤矸石堆放与污染问题。因此，有必要形成一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法，解决煤矸石堆放与污染问题和注浆充填材料短缺问题。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法，将煤矸石粉碎成煤矸石粉，与粉煤灰、煤泥混合后加入水中制备成注浆用浆体，在覆岩隔离注浆充填的不同阶段，采用不同的混合比例进行注浆充填；
[0004]在覆岩隔离注浆充填起始阶段，覆岩内存在未充填或未充满的覆岩空间，需迅速大量注入浆体，抑制覆岩空间上的上覆岩层下沉，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比为(6～8)：(2～4)：0；
[0005]在覆岩隔离注浆充填发展阶段，即在覆岩空间被浆体填满初期，覆岩空间内注浆压力小于上覆岩层重力，垮落岩石开始被压缩，注入覆岩空间内的浆体流动性降低，需在煤矸石粉与粉煤灰浆体中加入煤泥增加流动性，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比为(4～5)：(2～4)：(2～4)；
[0006]在覆岩隔离注浆充填稳定阶段，即在覆岩空间被浆体填满一段时间后，覆岩空间在高压浆体的驱动下逐渐扩大，覆岩空间处注浆压力与上覆岩层产生应力平衡，采空区中部垮落岩石逐渐被压实到一定程度，注入覆岩空间内的浆体流动性继续降低，需再次降低浆体中煤矸石粉量与粉煤灰的量，提高煤泥的量，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比(3～5)：(1～3)：(3～5)；
[0007]在覆岩隔离注浆充填终末阶段，覆岩空间被进一步扩展，采空区中部垮落岩石被进一步压实，使覆岩空间中注入的浆体压力大于上覆岩层产生应力，上覆岩层开始被拱起，注入覆岩空间内的浆体流动性进一步降低，需进一步提高浆体中煤泥的占比，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比需保持在(1～2)：(2～4)：(5～7)。
[0008]优选的，煤矸石粉粒径0.5
‑
1.5mm，粉煤灰、煤泥需通过小于或等于2mm方孔筛，注
入的浆体中水的质量比例应小于40％。
[0009]有益效果：本专利技术通过研究发现了煤基固废中煤矸石、粉煤灰和煤泥在覆岩隔离注浆充填时的不同性质，煤矸石粉具有沉析速率大、流动性差特点，单独作为覆岩隔离注浆充填材料不佳，粉煤灰具有流动性、沉析速率适中的特点，煤泥具有流动性、沉析速率优良的特点；据此提出通过添加粉煤灰和煤泥改良煤矸石粉的覆岩隔离注浆充填性能，当粉煤灰和煤泥达到一定占比，可提高煤矸石粉的流动性，降低煤矸石粉的沉析速率。进一步的，本专利技术创造性的根据覆岩空间的状态将覆岩隔离注浆充填分为起始、发展、稳定、终末四个阶段，并根据四个阶段注浆时覆岩下空间发育特征、浆体流动特征提出了在覆岩隔离注浆充填的不同阶段，采用不同的混合比例进行覆岩隔离注浆充填；解决了煤矸石在注浆充填中的应用问题，可以有效改善覆岩隔离注浆充填技术材料不足的困境和煤矸石占地、污染环境的困境。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法示意图；
[0011]图中：1－覆岩空间；2－垮落岩石；3－下部岩层；4－上覆岩层；5－浆体。
具体实施方式
[0012]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行更为详细的描述。
[0013]如图1所示，一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法，将煤矸石粉碎成粒径0.5
‑
1.5mm的煤矸石粉，与粉煤灰、煤泥混合后加入水中制备成注浆用浆体，在覆岩隔离注浆充填的不同阶段，采用不同的混合比例进行注浆充填；其中粉煤灰、煤泥需通过小于或等于2mm方孔筛，注入的浆体中水的质量比例应小于40％；
[0014]在覆岩隔离注浆充填起始阶段，覆岩内存在未充填或未充满的覆岩空间1，需迅速大量注入浆体，抑制覆岩空间上的上覆岩层4下沉，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比为(6～8)：(2～4)：0；
[0015]在覆岩隔离注浆充填发展阶段，即在覆岩空间1被浆体5填满初期，覆岩空间1内注浆压力小于上覆岩层4重力，垮落岩石2开始被压缩，注入覆岩空间1内的浆体流动性降低，需在煤矸石粉与粉煤灰浆体中加入煤泥增加流动性，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比为(4～5)：(2～4)：(2～4)；
[0016]在覆岩隔离注浆充填稳定阶段，即在覆岩空间1被浆体填满一段时间后，覆岩空间1在高压浆体的驱动下逐渐扩大，覆岩空间1处注浆压力与上覆岩层4产生应力平衡，采空区中部垮落岩石2逐渐被压实到一定程度，注入覆岩空间1内的浆体流动性继续降低，需再次降低浆体中煤矸石粉量与粉煤灰的量，提高煤泥的量，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比(3～5)：(1～3)：(3～5)；
[0017]在覆岩隔离注浆充填终末阶段，覆岩空间被进一步扩展，采空区中部垮落岩石2被进一步压实，使覆岩空间1中注入的浆体5压力大于上覆岩层4产生应力，上覆岩层4开始被拱起，注入覆岩空间1内的浆体流动性进一步降低，需进一步提高浆体中煤泥的占比，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比需保持在(1～2)：(2～4)：(5～7)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤基固废用于覆岩隔离注浆充填的方法，其特征在于，将煤矸石粉碎成煤矸石粉，与粉煤灰、煤泥混合后加入水中制备成注浆用浆体，在覆岩隔离注浆充填的不同阶段，采用不同的混合比例进注浆充填；在覆岩隔离注浆充填起始阶段，覆岩内存在未充填或未充满的覆岩空间，需迅速大量注入浆体，抑制覆岩空间上的上覆岩层下沉，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比为(6～8)：(2～4)：0；在覆岩隔离注浆充填发展阶段，即在覆岩空间被浆体填满初期，覆岩空间内注浆压力小于上覆岩层重力，垮落岩石开始被压缩，注入覆岩空间内的浆体流动性降低，需在煤矸石粉与粉煤灰浆体中加入煤泥增加流动性，此时注入的浆体中煤矸石粉、粉煤灰与煤泥质量比为(4～5)：(2～4)：(2～4)；在覆岩隔离注浆充填稳定阶段，即在覆岩空间被浆体填满一段时间后，覆岩空间在高压浆体的驱动下逐渐扩大，覆岩空间处注浆压力与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，王秉龙，许家林，轩大洋，
申请(专利权)人：徐州格润矿山技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：