一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法及装置，属于煤矸石混凝土空巷堆喷充填技术领域；先对待填充的空巷进行通风和临时支护；然后采用边堆积喷射充填、边撤出支柱、边后退的退充作业方式在空巷内充填煤矸石混凝土；煤矸石混凝土是将凝固剂、调和剂、粉状煤矸石按照质量比1:3.2:10混合并充分反应后生成的难溶且结构稳定的硅酸盐物质；所述装置，包括煤矸石充填机组、浆体输送管和喷枪等；浆体制备机组通过注浆泵和浆体输送管连接至喷枪；煤矸石充填机组通过矸石输送管与喷枪相连接；本发明专利技术形成的充填体承载能力强，保持充填体墙壁及顶板完整；可使工作面快速安全通过空巷；降低了充填工艺的复杂性，同时提高充填效率，达到有效的承载能力。达到有效的承载能力。达到有效的承载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法及装置


[0001]本专利技术属于煤矸石混凝土空巷堆喷充填
，具体为一种利用破碎后的粉状煤矸石，按比例配入凝固剂、调和剂使其形成具有一定强度的干硬性原煤混凝土，对采空巷进行全方位接顶密实性喷射充填法及喷射充填装置。

技术介绍

[0002]煤炭绿色开采成为一种必然，煤矿矸石处理势在必行。
[0003]目前，按充填材料区分，充填方式包括固体充填、膏体充填、高水充填，其中固体充填是采用矸石、粉煤灰等固体物料，直接填入巷道或者采空区中，对上覆岩层形成一定支撑；膏体充填是将破碎矸石和水泥等胶结剂混合后填入采空区中，凝固后可形成坚硬充填体对上覆岩层形成支撑；高水充填是采用高水材料与水混合后填入采空区中，凝固同样可形成坚硬充填体。但是这些方法都存在一个共同的缺点，其充填工艺均相对复杂，充填效率亟待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法及装置。以降低充填工艺的复杂性，同时提高充填效率，并达到有效的承载能力。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0006]一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，包括以下步骤：1）对待填充的空巷进行通风和临时支护；2）采用边堆积喷射充填、边撤出支柱、边后退的退充作业方式在空巷内充填煤矸石混凝土；所述的煤矸石混凝土是将凝固剂、调和剂、粉状煤矸石按照质量比1:3.2:10混合并充分反应后生成的难溶且结构稳定的硅酸盐物质，7天内抗压强度可达到30MPa，达到C
30
混凝土强度；所述的煤矸石混凝土凝固剂为氯化镁与轻烧粉的粉末状混合物，其重量配比为氯化镁：轻烧粉=2:3.5；调和剂为水与速凝剂（缓凝剂）的液体混合物，其重量配比为水：速凝剂（缓凝剂）=1:0.05~0.08（根据所需反应时间选择），在环境温度低于5℃时可用速凝剂，环境温度超过30℃时可用缓凝剂。
[0007]优选的，所述的通风是在工作面所需充填空巷口设局部通风机，通过柔性风筒对空巷进行通风。
[0008]优选的，所述的临时支护是采用戴帽点柱进行支护，由空巷入口开始逐步由外向里延伸支护，直到采空巷尽头。
[0009]优选的，所述步骤2）是将充填机组布置在需要充填的空巷口处附近，将充填机的喷射管沿所需充填空巷布置于空巷的尽头，把喷枪口对准空巷断面，启动设备，将煤矸石混凝土从充填机喷枪口喷出，形成堆积喷射。
[0010]优选的，凝固剂通过粉料上料机抽入浆体搅拌桶中，将调和剂通过定量注浆泵由管路注入到浆体搅拌桶中，按质量比为1:3.2的配比混合后，放置在浆体缓冲箱中；把粉状
煤矸石注入充填机入料口，同时把浆体缓冲箱内搅拌好的料浆注入注浆泵，由注浆泵把浆体喷入充填机喷枪口内与粉状煤矸石混合，从喷枪口喷出。
[0011]更优的，在作业时将调和剂通过管道加热器加热，使最终混合形成的煤矸石混凝土的温度≤60℃。
[0012]一种用于所述一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法的装置，包括调和剂材料桶、凝固剂材料桶、浆体制备机组、煤矸石充填机组、注浆泵、浆体输送管和喷枪；所述调和剂材料桶与凝固剂材料桶分别通过管路与浆体制备机组的进料口相连接，所述浆体制备机组通过注浆泵和浆体输送管连接至喷枪；所述煤矸石充填机组通过矸石输送管与喷枪相连接。
[0013]优选的，所述浆体制备机组包括浆体搅拌桶和浆体缓冲箱，所述浆体搅拌桶连接有定量泵和粉料上料机；所述调和剂材料桶通过软管与定量泵相连接；所述凝固剂材料桶通过粉料吸管与粉料上料机相连接，所述浆体搅拌桶的出料口与浆体缓冲箱相连接，所述浆体缓冲箱与注浆泵相连接。
[0014]优选的，所述的煤矸石充填机组包括破碎机、皮带上料机和充填机；所述的破碎机底部出料口与皮带上料机相连接，所述皮带上料机的出料口与充填机相连接，所述充填机通过矸石输送管与喷枪相连接。
[0015]优选的，所述的调和剂材料桶、凝固剂材料桶、浆体制备机组和煤矸石充填机组底部均设置有行走装置。
[0016]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：1、本专利技术针对复采工作面内存在的老空巷（区），利用破碎后的粉状煤矸石，按比例配入凝固剂、调和剂对采空巷进行全方位接顶密实性喷射充填，形成具有一定强度的干硬性原煤混凝土，对空巷形成支护体系。本专利技术形成的充填体具有较大的承载能力，支撑基本顶，同时能够传递液压支架支护阻力，保持充填体墙壁及顶板完整。工作面过空巷时将煤及充填体截割，在工作面推进过程中不发生片帮、冒顶事故，可使工作面快速安全通过空巷。
[0017]2、本专利技术用煤矸石混凝土材料对空巷进行局部充填，使其基本部分恢复或接近原岩状态，则原本空巷位置由充填材料替换了煤体的正常工作面，这样第一不再需要对空巷进行维护，第二空巷与工作面之间的煤柱不会再像原来那样破碎，仍具有较强的承载能力，第三可以将瓦斯等有害气体提前挤出。当工作面过空巷时像正常采煤一样直接切割充填体，实现工作面安全快速通过空巷。
[0018]3、本专利技术把建筑结构力学与充填支护相结合作为理论基础，采用抗压强度为5～30MPa的干硬性煤矸石混凝土，对煤炭赋存区内平行于切割巷和与切割巷相交小于45度的采空巷进行提前充填。充填过程中利用高强度干硬性原煤混凝土对采空巷形成阶段性结构性支撑体，为更好的降低成本，然后再在其余阶段内采用低强度干硬性原煤混凝土进行充填，形成采空巷全方位密实、接顶、阶段化、支护性抗压结构支撑体系，然后在原煤开采过程中再连同充填体一并开采。如同恢复到无小煤窑破坏状态下的煤炭开采程序，不改变任何原有开采设备及开采方法。
[0019]4、本专利技术利用破碎后的粉状煤矸石，按比例配入凝固剂、调和剂使其形成具有高、低强度的干硬性原煤混凝土，对采空巷进行全方位接顶密实性喷射充填，形成支护体系。采
空巷内密实充填后，在原煤开采过程中是连同充填体一并开采的，充填体的作用只是超前支护和密闭而已，充填体无需与原煤分离，降低了劳动强度。
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的装置的连接示意图；图2为本专利技术所述煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的充填工艺流程图；图3为本专利技术所述煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷局部填充示意图。
[0021]图中，1
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调和剂材料桶、2
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凝固剂材料桶、3
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浆体制备机组、4
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煤矸石充填机组、5
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软管、6
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粉料吸管、7
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定量泵、8
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浆体搅拌桶、9
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粉料上料机、10
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冲洗水管、11
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浆体缓冲箱、12
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注浆泵、13
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浆体输送管、14
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破碎机、15
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皮带上料机、16
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充填机、17...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）对待填充的空巷进行通风和临时支护；2）采用边堆积喷射充填、边撤出支柱、边后退的退充作业方式在空巷内充填煤矸石混凝土；所述的煤矸石混凝土是将凝固剂、调和剂、粉状煤矸石按照质量比1:3.2:10混合并充分反应后生成的难溶且结构稳定的硅酸盐物质，所述的煤矸石混凝土7天内抗压强度为30Mpa；所述的凝固剂为氯化镁与轻烧粉的粉末状混合物，重量配比为氯化镁：轻烧粉=2:3.5；调和剂为水与速凝剂的液体混合物，重量配比为水：速凝剂=1:0.05~0.08。2.根据权利要求1一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，其特征在于，所述的通风是在工作面所需充填空巷口设局部通风机，通过柔性风筒对空巷进行通风。3.根据权利要求1一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，其特征在于，所述的临时支护是采用戴帽点柱进行支护，由空巷入口开始逐步由外向里延伸支护，直到采空巷尽头。4.根据权利要求1一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，其特征在于，所述步骤2）是将充填机组布置在需要充填的空巷口处附近，将充填机的喷射管沿所需充填空巷布置于空巷的尽头，把喷枪口对准空巷断面，启动设备，将煤矸石混凝土从充填机喷枪口喷出，形成堆积喷射。5.根据权利要求4一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，其特征在于，凝固剂通过粉料上料机抽入浆体搅拌桶中，将调和剂通过定量注浆泵由管路注入到浆体搅拌桶中，按质量比为1:3.2的配比混合后，放置在浆体缓冲箱中；把粉状煤矸石注入充填机入料口，同时把浆体缓冲箱内搅拌好的料浆注入注浆泵，由注浆泵把浆体喷入充填机喷枪口内与粉状煤矸石混合，从喷枪口喷出。6.根据权利要求5一种煤矸石混凝土堆喷充填井下空巷的方法，其特征在于，在作业时将调和剂通过管道加热器加热，使最...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏鹏，宗保东，张建生，郭雪薇，杨丰骏，赵耀宙，秦鹏，周江东，姚高磊，宁飞，
申请(专利权)人：煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：