本發(fā)明屬于煤礦開采領(lǐng)域，具體涉及一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，適用于需要處理大量的建筑和生活垃圾，并且需要控制煤礦采空區(qū)覆巖運(yùn)動(dòng)的礦井。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的加快，舊城的改造、新城市的發(fā)展以及城市居民的增多，產(chǎn)生了大量的建筑和生活垃圾，這些廢棄物質(zhì)一般被運(yùn)往遠(yuǎn)郊露天堆放，或經(jīng)過處理后掩埋，占用了大量的土地，浪費(fèi)了很多資源。

我國(guó)生產(chǎn)礦井“三下”壓煤量高達(dá)137.9億t，其中建筑物下壓煤達(dá)87.6億t，村莊下壓煤占建筑物下壓煤量的比例為60％-70％。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，村鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新礦區(qū)和新井田的建設(shè)，實(shí)際壓煤量遠(yuǎn)高于這一數(shù)字。村莊下壓煤不僅損失煤炭資源，而且還會(huì)影響礦井的生產(chǎn)布局。長(zhǎng)期以來，我國(guó)“三下”壓煤開采主要采用村莊搬遷、條帶開采和覆巖離層注漿這幾種方法，近十幾年來，在煤礦整體形式較好的條件下，我國(guó)煤礦發(fā)展了機(jī)械化綜采矸石密實(shí)充填技術(shù)、膏體(似膏體)充填技術(shù)、高水充填技術(shù)、管道風(fēng)力充填技術(shù)等。這些充填技術(shù)的特點(diǎn)有三個(gè)，一是大部分都是采空區(qū)大面積充填；二是需要把廢棄物充填到采空區(qū)的充填系統(tǒng)；三是煤矸石等廢棄物不能滿足礦井充填的需要，這些特點(diǎn)決定了目前的煤礦充填成本太高，每噸煤充填成本在100元以上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提出了一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，本發(fā)明將目前城市產(chǎn)生的大量的城市垃圾和生活垃圾制塊，并將之間隔充填到采空區(qū)，形成類似“刀柱式”的支撐系統(tǒng)。本發(fā)明既能解放城市垃圾和生活垃圾占用的大量土地，充填到采空區(qū)形成的充填支撐體又能起到控制覆巖的運(yùn)動(dòng)，為“三下”壓煤開采提供了新方法。

其技術(shù)解決方案包括：

一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法其特征主要包括以下幾個(gè)步驟：

a、在煤礦附近建立建筑垃圾處理車間、生活垃圾處理車間和制塊車間。

b、將建筑和生活垃圾分別運(yùn)往垃圾處理車間，通過建筑垃圾破碎機(jī)對(duì)建筑垃圾進(jìn)行破碎處理，并進(jìn)行篩分，剔除鋼筋等難以破碎的大塊材料，使破碎后的建筑垃圾最大顆粒直徑控制在20mm以下。生活垃圾通過生活垃圾破碎機(jī)破碎，使其最大顆粒直徑控制在20mm以內(nèi)，并對(duì)破碎后的生活垃圾進(jìn)行殺菌處理。

c、將建筑和生活垃圾分別破碎后，在制塊車間通過配比制成具有一定強(qiáng)度的長(zhǎng)方體塊體。

d、將長(zhǎng)方體塊體放進(jìn)融化的改性瀝青浸蘸，使得瀝青包裹厚度達(dá)到6mm-8mm，將長(zhǎng)方體塊體完全密封。

e、將包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體用礦車運(yùn)送到采煤工作面兩順槽超前支護(hù)位置囤放，準(zhǔn)備充填。

f、采煤機(jī)割兩刀，特制充填液壓支架前進(jìn)1500mm，通過活動(dòng)尾梁的液壓缸使特制充填液壓支架活動(dòng)尾梁處于水平位置，保護(hù)頂板，在特制充填液壓支架活動(dòng)尾梁的掩護(hù)下，從兩順槽超前支護(hù)位置用手動(dòng)搬運(yùn)叉車將包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體運(yùn)送至采煤工作面采空區(qū)中間的位置，由手動(dòng)搬運(yùn)叉車輔助人工在活動(dòng)尾梁處于水平位置時(shí)對(duì)采煤工作面采空區(qū)待充填區(qū)以交錯(cuò)壘砌方式背向充填。

g、包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體從采煤工作面采空區(qū)中間一直充填到采煤工作面采空區(qū)端部區(qū)域，多次重復(fù)步驟f，特制充填液壓支架活動(dòng)尾梁保持不放下，采煤工作面推進(jìn)20-30m，停止充填作業(yè)。

h，采煤機(jī)割兩刀，支架前進(jìn)1500mm，放下活動(dòng)尾梁，活動(dòng)尾梁處于豎直位置，正常開采煤層，不再進(jìn)行充填。

i、采空區(qū)不進(jìn)行充填的情況下，采煤工作面推進(jìn)20～30m，然后重復(fù)步驟f～步驟g，開始下一個(gè)充填作業(yè)。

j、在采煤工作面采空區(qū)采用間隔充填的方式進(jìn)行充填，最終形成類似“刀柱式”支撐系統(tǒng)。類似“刀柱式”開采方式即為在采空區(qū)沿著采煤工作面推進(jìn)方向形成長(zhǎng)、寬、高分別為采煤工作面長(zhǎng)度、20-30m、采高的充填支撐體，并且充填支撐體沿著采煤工作面推進(jìn)方向的間隔為20-30m。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于，步驟b中，所述的對(duì)生活垃圾進(jìn)行殺菌處理，具體是采用γ射線和電子束照射生活垃圾，其中γ射線和電子束的能量達(dá)到20～100kGy。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于，步驟c中，所述的長(zhǎng)方體塊體，其長(zhǎng)、寬、高分別為500mm、250mm、125mm；其配比是按照建筑垃圾：生活垃圾為5：2質(zhì)量比例進(jìn)行混合，然后添加15-20％的水泥、0.2％-0.4％的氯化鉀以及部分添加劑，長(zhǎng)方體塊體強(qiáng)度達(dá)到10MPa-15MPa。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于，步驟d中，所述的改性瀝青是通過橡膠、樹脂或其他成膜劑、軟化劑、硫化劑等對(duì)普通瀝青進(jìn)行改性，改性瀝青具有大變形的特點(diǎn)，以滿足包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體在受到支承壓力的作用產(chǎn)生較大變形時(shí)不破裂，對(duì)瀝青包裹的長(zhǎng)方體塊體仍能起到密封的作用，減少建筑和生活垃圾中的有害成分對(duì)地下水的污染。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于，步驟f中，所述的交錯(cuò)壘砌方式是先將第一層兩排并列，包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體長(zhǎng)度方向和采煤工作面推進(jìn)方向平行，每排鋪三塊，第二層兩側(cè)兩塊包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體的長(zhǎng)度方向平行采煤工作面布置，四塊中間包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體的長(zhǎng)度方向平行采煤工作面推進(jìn)方向布置，第一層和第二層的包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體形成交錯(cuò)壘砌的方式，保證了充填支撐體的穩(wěn)定性，第三層按照第一層壘砌方式，第四層按照第二層壘砌方式，以此類推，直到壘砌接頂。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于，步驟f中，所述的特制充填液壓支架其構(gòu)件包括前探梁、頂梁、活動(dòng)尾梁、底座、立柱、千斤頂、操縱閥、隔離閥，以及輔助裝置等。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于所述的活動(dòng)尾梁由液壓缸控制可以降下也可以升起。在不充填時(shí)放下活動(dòng)尾梁，可以隔絕采空區(qū)與工作面；在充填過程中升起活動(dòng)尾梁，可以保護(hù)活動(dòng)尾梁下正在進(jìn)行充填作業(yè)的工人的安全。

進(jìn)一步的，所述的一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，其特征在于，步驟j中，所述的類似“刀柱式”開采方式即為在采空區(qū)沿著工作面推進(jìn)方向形成長(zhǎng)、寬、高分別為工作面長(zhǎng)度、20-30m、采高的充填支撐體，并且充填支撐體沿著工作面推進(jìn)方向的間隔為20-30m。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明：

圖1：建筑和生活垃圾制塊充填剖面圖

圖2：建筑和生活垃圾制塊充填平面圖

圖3：包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體及其壘砌方式

圖中：1、頂板，2、底板，3、特制充填液壓支架，4、活動(dòng)尾梁處于豎直位置，5、活動(dòng)尾梁的液壓缸，6、活動(dòng)尾梁處于水平位置，7、壘砌好的包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體，8、工作面待充填區(qū)，9、煤層，10、順槽超前支護(hù)位置，11、手動(dòng)搬運(yùn)叉車，12、第一層壘砌，13、第二層壘砌，14、包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體，15、采空區(qū)，16、采煤工作面。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，為了使發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明。

首先對(duì)本發(fā)明的特制充填液壓支架3做詳細(xì)說明，如圖1所示，特制充填液壓支架3其構(gòu)件包括前探梁、頂梁、活動(dòng)尾梁、底座、立柱、千斤頂、操縱閥、隔離閥，以及輔助裝置等。特制充填液壓支架3立柱升起時(shí)，頂梁接觸頂板1，底座位于底板2上。其主要特點(diǎn)是特制充填液壓支架3活動(dòng)尾梁由活動(dòng)尾梁的液壓缸5控制可以降下也可以升起，可以有活動(dòng)尾梁處于豎直位置4和活動(dòng)尾梁處于水平位置6兩種狀態(tài)。

本發(fā)明的交錯(cuò)壘砌方式，如圖3所示，交錯(cuò)壘砌方式是先將第一層兩排并列，包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14長(zhǎng)度方向和采煤工作面16推進(jìn)方向平行，每排鋪三塊，第二層兩側(cè)兩塊包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14的長(zhǎng)度方向平行采煤工作面16布置，四塊中間包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14的長(zhǎng)度方向平行采煤工作面16推進(jìn)方向布置，第一層和第二層的包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14形成交錯(cuò)壘砌的方式，保證了充填支撐體的穩(wěn)定性，第三層按照第一層壘砌12方式，第四層按照第二層壘砌13方式，以此類推，直到壘砌接頂板1。

本發(fā)明一種建筑和生活垃圾制塊間隔充填采空區(qū)的方法，主要步驟為：

步驟a、在煤礦附近建立建筑垃圾處理車間、生活垃圾處理車間和制塊車間。

步驟b、將建筑和生活垃圾分別運(yùn)往垃圾處理車間，通過建筑垃圾破碎機(jī)對(duì)建筑垃圾進(jìn)行破碎處理，并進(jìn)行篩分，剔除鋼筋等難以破碎的大塊材料，使破碎后的建筑垃圾最大顆粒直徑控制在20mm以下。生活垃圾通過生活垃圾破碎機(jī)破碎，使其最大顆粒直徑控制在20mm以內(nèi)，并對(duì)破碎后的生活垃圾進(jìn)行殺菌處理。殺菌處理具體是采用γ射線和電子束照射生活垃圾，其中γ射線和電子束的能量達(dá)到20～100kGy。

步驟c、將建筑和生活垃圾分別破碎后，在制塊車間通過配比制成具有一定強(qiáng)度的長(zhǎng)方體塊體，如圖3所示。長(zhǎng)方體塊體其長(zhǎng)、寬、高分別為500mm、250mm、125mm；其配比是按照建筑垃圾：生活垃圾為5：2質(zhì)量比例進(jìn)行混合，然后添加15-20％的水泥、0.2％-0.4％的氯化鉀以及部分添加劑，長(zhǎng)方體塊體強(qiáng)度達(dá)到10MPa-15MPa。

步驟d、將長(zhǎng)方體塊體放進(jìn)融化的改性瀝青浸蘸，使得瀝青包裹厚度達(dá)到6mm-8mm，將長(zhǎng)方體塊體完全密封。改性瀝青是通過橡膠、樹脂或其他成膜劑、軟化劑、硫化劑等對(duì)普通瀝青進(jìn)行改性，改性瀝青具有大變形的特點(diǎn)，以滿足包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體在受到支承壓力的作用產(chǎn)生較大變形時(shí)不破裂，對(duì)瀝青包裹的長(zhǎng)方體塊體仍能起到密封的作用，減少建筑和生活垃圾中的有害成分對(duì)地下水的污染。

步驟e、將包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14用礦車運(yùn)送到采煤工作面16兩順槽超前支護(hù)位置9囤放，見圖2所示，準(zhǔn)備充填。

步驟f、采煤機(jī)割兩刀，特制充填液壓支架3前進(jìn)1500mm，通過活動(dòng)尾梁的液壓缸5使特制充填液壓支架3活動(dòng)尾梁處于水平位置6，保護(hù)頂板，見圖1，在特制充填液壓支架3活動(dòng)尾梁的掩護(hù)下，從兩順槽超前支護(hù)位置10用手動(dòng)搬運(yùn)叉車11將包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14運(yùn)送至采煤工作面16采空區(qū)15中間的位置，由手動(dòng)搬運(yùn)叉車11輔助人工在活動(dòng)尾梁處于水平位置6時(shí)對(duì)采煤工作面16采空區(qū)15待充填區(qū)8以交錯(cuò)壘砌方式背向充填，見圖2、圖3，采空區(qū)15中最終形成基本接頂?shù)膲酒龊玫陌鼮r青的長(zhǎng)方體塊體7。

步驟g、包裹瀝青的長(zhǎng)方體塊體14從采煤工作面16采空區(qū)15中間一直充填到采煤工作面16采空區(qū)15端部區(qū)域，多次重復(fù)步驟f，特制充填液壓支架3活動(dòng)尾梁保持不放下，采煤工作面16推進(jìn)20-30m，停止充填作業(yè)。

步驟h，采煤機(jī)割兩刀，支架前進(jìn)1500mm，放下活動(dòng)尾梁，活動(dòng)尾梁處于豎直位置4，正常采煤層9，不再進(jìn)行充填。

步驟i、采空區(qū)15不進(jìn)行充填的情況下，采煤工作面16推進(jìn)20～30m，然后重復(fù)步驟f～步驟g，開始下一個(gè)充填作業(yè)。

步驟j、在采煤工作面16采空區(qū)15采用間隔充填的方式進(jìn)行充填，最終形成類似“刀柱式”支撐系統(tǒng)。類似“刀柱式”開采方式即為在采空區(qū)沿著采煤工作面16推進(jìn)方向形成長(zhǎng)、寬、高分別為采煤工作面16長(zhǎng)度、20-30m、采高的充填支撐體，并且充填支撐體沿著采煤工作面16推進(jìn)方向的間隔為20-30m。