【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿采空区治理。具体地说是一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置及方法。
技术介绍
1、随着煤炭资源开采不断向深部开拓，矿井内巷道不断增加，空间位置错综复杂。采用全部垮落法管理顶板时，回采巷道随工作面推进一并垮落处理，但仍有一些巷道(如联络巷)在服役完成后并未回撤，成为废弃巷道。废弃巷道内往往没有照明、液压等生产辅助系统，失去维护的废弃巷道在矿山压力的作用下，顶底板及两帮岩体不断破碎、弱化、收敛，瓦斯和地下水也极易聚集，成为矿井内一个环境极其复杂的“黑箱”部位。后期规划的巷道或工作面临近或穿越废弃巷道时支护极其困难，揭露废弃巷道有冒顶和瓦斯、老空水涌出风险，对矿井安全生产造成极大隐患。废弃巷道垮塌还可能引起矿井矿震、地面沉降、建(构)筑物沉降等灾害性后果。
2、针对煤矿废弃巷道，传统的治理方式是砌筑密闭墙封堵废弃空间，该方法仅能将废弃空间与生产空间进行隔绝，并不能从根本上解决封闭空间内巷道变形失稳、瓦斯和老空水聚集的问题。对废弃空间进行全长、全断面充填可有效解决该问题，但现有充填技术需通过人工在巷道顶部悬挂固定充填管路、排气管路，否则无法实施。废弃巷道内部环境恶劣复杂，作业危险性极大或根本不具备人工作业条件，制约了充填法在废弃巷道治理中的推广应用。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种用于矿井废弃巷道安全、可靠、无人化充填治理的煤矿废弃巷道无人化充填治理装置及方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一
3、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述巷内充填管路的长度为巷道内充填区段长度的70％～75％。
4、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述近端密闭墙包括沿巷道高度方向由下往上随充填体高度上升而分段砌筑的第一段近端密闭墙、第二段近端密闭墙和第三段近端密闭墙；所述充填来料管安装第一段近端密闭墙、第二段近端密闭墙或者第三段近端密闭墙的顶部上。
5、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述第三段近端密闭墙的顶部上安装有补浆管和透气管，所述补浆管和所述透气管均插入所述充填区段内。
6、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述补浆管插入所述充填区段的长度为2-3米，所述透气管插入所述充填区段的长度为1米，通过设置补浆管，能够进行补浆作业，提高充填体密实性和接顶效果，形成完整的支撑体。
7、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述巷内充填管路上沿长度方向等间距设置有所述浮漂，所述浮漂包括第一半壳和第二半壳，所述第一半壳和所述第二半壳分别扣合在所述巷内充填管路的两侧上，且所述第一半壳和所述第二半壳通过固定螺丝固定连接。
8、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述第一半壳和所述第二半壳呈镜像对称设置，所述第一半壳与所述巷内充填管路轴线的径向距离从中间至两侧逐渐增加。
9、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，所述万向接头包括万向接头壳体、万向接头球芯体和密封圈，所述万向接头球芯体活动安装在所述万向接头壳体内，所述万向接头球芯体上套有环形压盖，所述环形压盖与所述万向接头壳体螺纹连接，所述密封圈安装在所述环形压盖和所述万向接头壳体之间，所述万向接头壳体和所述万向接头球芯体相互导通。
10、一种煤矿废弃巷道无人化充填治理方法，包括以下步骤：
11、步骤a：在巷道远端内砌筑远端密闭墙,所述远端密闭墙与巷道的四周壁面密封固定连接；在巷道的近端内砌筑近端密闭墙，近端密闭墙包括第一段近端密闭墙、第二段近端密闭墙和第三段近端密闭墙，首先砌筑第一段近端密闭墙，第一段近端密闭墙的底部与巷道底板密封固定连接，第一段近端密闭墙的两侧与巷道侧壁密封固定连接；所述远端密闭墙和所述近端密闭墙之间的空间形成充填区段；
12、步骤b：在巷内充填管路上按照计算间距安装浮漂；
13、步骤c：在近端密闭墙的第一段近端密闭墙上安装充填来料管，使所述充填来料管的出料端插入所述充填区段内，在充填来料管的出料端上安装万向接头，并将所述巷内充填管路沿所述充填区段的长度方向插入在所述充填区段内，将巷内充填管路的一端与万向接头连接；
14、步骤d：向充填来料管内供入浆液，充填料管通过万向接头和巷内充填管路向充填区段内注入浆液形成充填体，随着充填体高度的升高，巷内充填管路的自由端在浮漂的作用下上浮；
15、步骤e：当充填量达到预设标准后，停止注浆，完成第一段充填作业；
16、步骤f：拆卸万向接头，使巷内充填管路与充填来料管分离，移开充填来料管，上提巷内充填管路与万向接头连接的一端；
17、步骤g：在第一段近端密闭墙的基础上砌筑第二段近端密闭墙，然后重新安装充填来料管和万向接头，使充填来料管和巷内充填管路重新连接；重复步骤d，直至完成第二段充填作业；
18、步骤h：在第二段近端密闭墙的基础上砌筑第三段近端密闭墙，第三段近端密闭墙的顶部与巷道顶板连接，将充填来料管和万向接头使充填来料管和巷内充填管路重新连接，并在第三段近端密闭墙的顶部安装透气管和补浆管；然后重复步骤d，直至完成第三段充填作业；
19、步骤i：补浆接顶：将充填来料管与巷内充填管路拆开，将充填来料管与补浆管连接，继续向充填区段内注浆，直至浆液压力达到标准后停止注浆，然后将从第三段近端密闭墙外侧面伸出的透气管、补浆管和充填来料管切断，并分别用膨胀水泥将透气管、补浆管和充填来料管填实封堵，完成填充作业。
20、上述一种煤矿废弃巷道无人化充填治理方法，所述巷内充填管路的长度为巷道内充填区段长度的70％～75％；所述补浆管插入所述充填区段的长度为2-3米，所述透气管插入所述充填区段的长度为1米。
21、本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：
22、1.本专利技术原理简单，操作方便，安全高效、经济成本低；可对老旧巷道形成三维立体支撑，尤其是充填体密实性好、接顶效果好，避免巷道年久失修变形失稳致灾；在充填的同时实现了对废弃空间积聚瓦斯和老空水的驱替；实现了巷道内无人化充填作业，解决了废弃巷道复杂环境下无法布置管路的问题。
23、2.通过采用分段砌筑近端密闭墙并分段进行注浆充填作业，有利于降低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，包括远端密闭墙(3)、近端密闭墙、充填来料管(5)、万向接头(7)和巷内充填管路(8)，所述远端密闭墙(3)砌筑在巷道远端内，所述近端密闭墙砌筑在巷道的近端内，所述远端密闭墙(3)和所述近端密闭墙之间的空间为充填区段；所述充填来料管(5)安装在所述近端密闭墙上，且所述充填来料管(5)的出料端插入所述充填区段内，所述万向接头(7)安装在所述充填来料管(5)的出料端上，所述巷内充填管路(8)沿所述充填区段的长度方向布置在所述充填区段内，所述巷内充填管路(8)的一端与所述万向接头(7)连接，所述巷内充填管路(8)上安装有浮漂(9)；所述充填来料管(5)通过万向接头(7)和巷内充填管路(8)向充填区段内注入浆液形成充填体(10)，所述近端密闭墙的高度随充填体(10)的高度上升而进行分段砌筑升高。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述巷内充填管路(8)的长度为巷道内充填区段长度的70％～75％。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述近端
4.根据权利要求3所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述第三段近端密闭墙(43)的顶部上安装有补浆管(11)和透气管(12)，所述补浆管(11)和所述透气管(12)均插入所述充填区段内。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述补浆管(11)插入所述充填区段的长度为2-3米，所述透气管(12)插入所述充填区段的长度为1米。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述巷内充填管路(8)上沿长度方向等间距设置有所述浮漂(9)，所述浮漂(9)包括第一半壳(91)和第二半壳(92)，所述第一半壳(91)和所述第二半壳(92)分别扣合在所述巷内充填管路(8)的两侧上，且所述第一半壳(91)和所述第二半壳(92)通过固定螺丝(93)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述第一半壳(91)和所述第二半壳(92)呈镜像对称设置，所述第一半壳(91)与所述巷内充填管路(8)轴线的径向距离从中间至两侧逐渐增加。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述万向接头(7)包括万向接头壳体(71)、万向接头球芯体(73)和密封圈(74)，所述万向接头球芯体(73)活动安装在所述万向接头壳体(71)内，所述万向接头球芯体(73)上套有环形压盖(72)，所述环形压盖(72)与所述万向接头壳体(71)螺纹连接，所述密封圈(74)安装在所述环形压盖(72)和所述万向接头壳体(71)之间，所述万向接头壳体(71)和所述万向接头球芯体(73)相互导通。
9.一种煤矿废弃巷道无人化充填治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理方法，其特征在于，所述巷内充填管路(8)的长度为巷道内充填区段长度的70％～75％；所述补浆管(11)插入所述充填区段的长度为2-3米，所述透气管(12)插入所述充填区段的长度为1米。
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，包括远端密闭墙(3)、近端密闭墙、充填来料管(5)、万向接头(7)和巷内充填管路(8)，所述远端密闭墙(3)砌筑在巷道远端内，所述近端密闭墙砌筑在巷道的近端内，所述远端密闭墙(3)和所述近端密闭墙之间的空间为充填区段；所述充填来料管(5)安装在所述近端密闭墙上，且所述充填来料管(5)的出料端插入所述充填区段内，所述万向接头(7)安装在所述充填来料管(5)的出料端上，所述巷内充填管路(8)沿所述充填区段的长度方向布置在所述充填区段内，所述巷内充填管路(8)的一端与所述万向接头(7)连接，所述巷内充填管路(8)上安装有浮漂(9)；所述充填来料管(5)通过万向接头(7)和巷内充填管路(8)向充填区段内注入浆液形成充填体(10)，所述近端密闭墙的高度随充填体(10)的高度上升而进行分段砌筑升高。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述巷内充填管路(8)的长度为巷道内充填区段长度的70％～75％。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述近端密闭墙包括沿巷道高度方向由下往上随充填体(10)高度上升而分段砌筑的第一段近端密闭墙(41)、第二段近端密闭墙(42)和第三段近端密闭墙(43)；所述充填来料管(5)安装第一段近端密闭墙(41)、第二段近端密闭墙(42)或者第三段近端密闭墙(43)的顶部上。
4.根据权利要求3所述的一种煤矿废弃巷道无人化充填治理装置，其特征在于，所述第三段近端密闭墙(43)的顶部上安装有补浆管(11)和透气管(12)，所述补浆管(11)和所述透气管(12)均插入所述充填区段内。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿废弃巷道无...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢福星，袁东锋，尹磊建，袁帅，王群，王志晓，滕德强，王苏龙，吕岩，牛玛窦，孙迪，王媛，王宝政，
申请(专利权)人：北京中煤矿山工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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