【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及井下矸石规模化处置，特别涉及采用邻位老采空区垮落带矸石浆体充填的新工艺，尤其是一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺。
技术介绍
1、井下矸石充填相比于传统的矸石升井运输至地面堆积储放的方式更加环保。在传统的矸石充填方式中主要是采用矸石膏体充填。在进行矸石充填时需要建造空间尺寸较大的充填站，其只能在井下新建独立充填硐室。
2、传统膏体充填的弊端除了建设较大的充填站，适用性较低，可选择充填空间有限，对矸石粒径级配和料浆配比要求较高，大多时候还需要添加粉煤灰等外加剂调节浆液性能。
3、例如，在专利公开号为cn116291697a的专利文献中就公开了基于多煤层开采的注浆充填方法，包括在第一煤层开掘硐室，在所述硐室架设充填站，通过所述充填站使用矸石制成注浆液；通过所述充填站将所述注浆液通过注浆孔从所述第一煤层输送至第二煤层的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带；其中，所述第一煤层和所述第二煤层为相邻层。
4、可以看出，上述现有技术在进行注浆充填时，需要在井下新建独立充填硐室，然后在硐室架设充填站。这种井下充填站的建设方式应用在矿井压力较大的工况下时存在局限性，很多时候井下建设大断面硐室的施工难度困难大，施工成本高。
5、另外，以往充填至正回采工作面采空区时，需要预铺长距离输浆管道或者在平行于工作面两侧顺槽的临近巷道内每间隔一定距离施工注浆钻孔，频繁钻孔导致施工成本高，另外也会影响周边的矿井采煤生产系统。
6、为此，本专利技术提出了一种采用邻位老采空区垮落带矸石浆体充填的
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，包括如下步骤：
2、采用上游设备上配置的现有二级转载设备，现有二级转载设备连接掘进岩巷内的三级转载皮带，将矸石输送至掘进岩巷口；
3、排出的矸石进入建造在既有常规巷道内的矸石井下充填站的脱水筛内，在脱水筛内将多余的水分排出，脱水后的矸石进入四级转载皮带；
4、经四级皮带进入缓存料仓内，缓存料仓下方安装有带式给料机，将矸石定量稳定的输送至破碎机；
5、破碎后的矸石通过带式输送机送入湿式球磨机进一步研磨；
6、经湿式球磨机研磨的矸石以矸石浆体形式流入地下储浆池；
7、通过地下储浆池内安装的减速搅拌机，将矸石浆体充分搅拌，搅拌完成后通过矿用充填泵把矸石浆体经输浆管道输送至对应的各注浆钻孔完成充填注浆工作。
8、在上述任一方案中优选的是，在注浆钻孔前先完成钻孔作业；
9、在进行钻孔作业时钻机处于固定状态并采用发散式的定向注浆钻孔，钻孔后形成连通至周边不同工作面的多条注浆钻孔。
10、在上述任一方案中优选的是，各注浆钻孔连通至对应的废弃巷道、正回采工作面、正回采工作面覆岩离层或邻位老采空区垮落带并完成充填注浆。
11、在上述任一方案中优选的是，其中，矸石浆体的矸石粒径小于1mm。
12、在上述任一方案中优选的是，所述矸石井下充填站固定建造在既有常规巷道内部，所述矸石井下充填站包括脱水筛、缓冲料仓、破碎机、湿式球磨机、地下储浆池、带式输送机、矿用充填泵；
13、所述脱水筛与上游设备（例如，盾构机）之间依次连接有现有二级转载设备、三级转载皮带，所述脱水筛与所述缓冲料仓之间、所述破碎机与所述湿式球磨机之间分别通过对应位置处的四级转载皮带、变频称重带式输送机相连接；
14、所述破碎机与所述缓冲料仓之间通过带式称重给料机连接；
15、所述湿式球磨机的出料口将矸石浆体排出至所述地下储浆池内，矿用充填泵通过输浆管路将矸石浆体输送至对应的各注浆钻孔内部以完成老采空区垮落带的充填、输送至对应的铺设管道内部以完成正回采工作面采空区的充填。
16、在上述任一方案中优选的是，所述湿式球磨机的一侧通过管路连接有用于向其内部供水的潜水泵。
17、在上述任一方案中优选的是，所述破碎机采用双级锤式破碎机。
18、双级锤式破碎机其入料粒径20cm以内，出料最大粒径在5-10mm以下，且3mm以下粒径占比80%以上。通过两级破碎结构，破碎效率高，矸石破碎比大，粉料占比高，更有利于下一级矸石研磨；采用锤击式破碎原理，可适用于含水率较高的矸石，可破碎含水率高达15-20%的矸石，远高于挤压式（颚式、对辊式）、反击式等其他类型的破碎机。
19、在上述任一方案中优选的是，矿井生产排出的矸石一般粒径在100mm以下，在此破碎机采用双级破碎机，将矸石破碎至粒径10mm以下的矸石岩粉。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
21、1、本工艺中在进行钻孔时直接在固定钻场施工即可，对钻场的要求较低；整个充填工艺中的充填系统直接布置在井下既有常规巷道内，无需新建充填硐室，适用性更广泛，尤其适用于矿井压力大，建设大断面硐室困难的矿井；整个工艺具有建站成本低，工期短，项目准备期短等优点。
22、2、本充填工艺中采用矸石浆体充填不仅可充填至废弃巷道或正回采工作面，还可充填至正回采工作面覆岩离层，同时可以通过长距离、发散式钻孔充填至邻位老采空区垮落带，安全高效，与矿井采煤生产系统互不影响，注浆充填流量大，矸石充填能力强；可规模化处置矿井采掘矸石，比传统充填方法充填处置效率更高、适用性更广泛。
23、3、本工艺采用在井下建设固定式充填站的方式，将盾构排矸制成矸石浆体；通过井下近水平钻孔充填至邻位老采空区垮落带，或通过井下仰斜钻孔充填至正回采工作面覆岩离层内；与矿井生产相互独立，不影响矿井回采工作面的采煤作业。
24、4、本充填工艺工作时，可将矸石破碎、研磨至1mm以下岩粉，配制成稳定的矸石浆体；相比于传统的大粒径矸石膏体，具有易输送、流动性好、离析慢、扩散范围大、析水率小等突出优点。
25、5、本工艺的充填方式既解决了矸石浆液长距离输送易堵管难题，又实现了井下长距离近水平钻孔注浆，结合长距离近水平定向钻探工艺，采用单点发散式的钻孔方式，可向矿井采区内任一老空区充填注浆，极大的扩展了固定式充填站的充填覆盖范围，解决了以往固定式充填站辐射范围小的缺陷。
26、6、本工艺在固定钻场布设分散式定向注浆钻孔，钻机固定在钻场内，无需移动，成孔效率高，可实现向对应的废弃巷道、正回采工作面、正回采工作面覆岩离层或邻位老采空区垮落带充填注浆。
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1.一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：在注浆钻孔前先完成钻孔作业；
3.根据权利要求2所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：各注浆钻孔连通至对应的废弃巷道、正回采工作面、正回采工作面覆岩离层或邻位老采空区垮落带并完成充填注浆。
4.根据权利要求3所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：其中，矸石浆体的矸石粒径小于1mm。
5.根据权利要求4所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：所述矸石井下充填站固定建造在既有常规巷道内部，所述矸石井下充填站包括脱水筛、缓冲料仓、破碎机、湿式球磨机、地下储浆池、带式输送机、矿用充填泵；
6.根据权利要求5所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：所述湿式球磨机的一侧通过管路连接有用于向其内部供水的潜水泵。
7.根据权利要求6所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，
...【技术特征摘要】
1.一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：在注浆钻孔前先完成钻孔作业；
3.根据权利要求2所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：各注浆钻孔连通至对应的废弃巷道、正回采工作面、正回采工作面覆岩离层或邻位老采空区垮落带并完成充填注浆。
4.根据权利要求3所述的一种固定发散式煤矿采掘矸石井下破碎充填工艺，其特征在于：其中，矸石浆体的矸石粒径小于1m...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文，李建文，邵红旗，曹祖宝，侯成科，董大凯，张超，晁康，
申请(专利权)人：中煤科工生态环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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