一種基于膏體充填的氣體充填方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體充填方法，具體涉及一種基于膏體充填的氣體充填方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山充填是為滿足采礦業(yè)的需要而發(fā)展起來(lái)的，在國(guó)外已有100多年的歷史。充填開采在波蘭、德國(guó)應(yīng)用效果好，波蘭在城鎮(zhèn)及工業(yè)建筑物下采煤時(shí)采用水砂充填的采煤量占全國(guó)建筑物下采煤量的80%左右，使用的充填材料通常是河砂、煤矸石和電廠粉煤灰等；英國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)等國(guó)都不同程度地采用了風(fēng)力充填方法。經(jīng)近百年的發(fā)展，國(guó)外充填采礦技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下四個(gè)發(fā)展階段:(1)以處理固體廢棄物為目的，將廢料直接送入采空區(qū)；(2)水砂充填；(3)膠結(jié)充填技術(shù)得到發(fā)展；(4)高濃度膠結(jié)充填技術(shù)得到發(fā)展。
[0003]國(guó)內(nèi)充填開采技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了與國(guó)外發(fā)展類似的四個(gè)階段:(1)以處理固體廢棄物為目的的廢石干式充填；(2)采用水砂充填工藝；(3)應(yīng)用和研發(fā)尾礦膠結(jié)充填技術(shù)；(4)國(guó)內(nèi)開始發(fā)展高濃度充填技術(shù)，如膏體充填、碎石砂漿膠結(jié)充填和全尾礦膠結(jié)充填等技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于膏體充填的氣體充填方法，該方法能有效地提高充填效果，保證充填體的強(qiáng)度，節(jié)省充填材料。
[0005]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是:
[0006]—種基于膏體充填的氣體充填方法，包括如下步驟，
[0007]第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空區(qū)的地面上鋪設(shè)氣囊，然后設(shè)置隔離墻，將采空區(qū)分隔成一個(gè)封閉的充填空間，氣囊位于充填空間內(nèi)。
[0008]第二步，通過隔離墻上部的料管安裝孔布置布料管，布料管的出漿口對(duì)準(zhǔn)充填空間，布料管與送料栗連接。氣囊的充氣管從隔離墻下部的氣管安裝孔引出后，與高壓氣栗相連接。
[0009]第三步，啟動(dòng)送料栗，由布料管將膏體輸送至充填空間內(nèi)，待充填空間內(nèi)的膏體充填地面高度至20?30cm時(shí)，開始啟動(dòng)高壓氣栗，由高壓氣栗給氣囊充氣，并保持膏體充填和氣囊充氣同步進(jìn)行。待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時(shí)，停止膏體充填，并將隔離墻的料管安裝孔封堵。隨后，繼續(xù)給氣囊充氣直至氣囊內(nèi)的氣壓達(dá)到上覆巖層的壓力時(shí)，關(guān)閉高壓氣栗，并封好氣囊的充氣管，將充氣管推回充填空間內(nèi)，再封堵住隔離墻的氣管安裝孔。待膏體完全凝固后，拆除隔離墻，完成本輪次膏體充填。
[0010]優(yōu)選地，上述步驟還包括第四步，重復(fù)第一步、第二步及第三步，進(jìn)入下一輪次膏體充填。
[0011]優(yōu)選地，所述布料管包括多個(gè)一號(hào)布料管和多個(gè)二號(hào)布料管，各一號(hào)布料管和各二號(hào)布料管之間依次間隔徑向排布。所有一號(hào)布料管和所有二號(hào)布料管輪流進(jìn)行膏體充填，輪流充填的切換時(shí)間應(yīng)控制在20?30min。
[0012]優(yōu)選地，所述氣囊有多個(gè)，所有氣囊之間留有間隔，且呈錯(cuò)位分布。氣管安裝孔也有多個(gè)，氣管安裝孔與所有氣囊的充氣管一一對(duì)應(yīng)。
[0013]優(yōu)選地，所述隔離墻由多塊模板拼接而成，模板的外側(cè)通過支架將其固定。
[0014]優(yōu)選地，所述隔離墻有多塊模板拼接而成，模板的外側(cè)通過支架將其固定。
[0015]通過采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:該方法在膏體充填的基礎(chǔ)上增加氣體充填工藝，能夠有效減小充填欠接頂量，提高充填率，節(jié)省充填材料，保證充填體的支撐強(qiáng)度。解決了礦井充填需要消耗大量的材料的難題，并且節(jié)省了充填成本，符合“低消耗，高回收”的綠色環(huán)保理念。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明充填前某一狀態(tài)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明充填過程中某一狀態(tài)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明充填完畢后某一狀態(tài)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明充填膏體凝固后某一狀態(tài)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0020]圖5是圖1方式中某一部分的結(jié)構(gòu)原理示意圖，示出的是隔離墻及布料管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0022]結(jié)合圖1至圖5，一種基于膏體充填的氣體充填方法，采用如下步驟，
[0023]第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空區(qū)的地面上鋪設(shè)氣囊1，然后設(shè)置隔離墻2，隔離墻2的上端靠近采空區(qū)的頂部，將采空區(qū)分隔成一個(gè)封閉的充填空間，氣囊1位于充填空間內(nèi)。所述隔離墻2由多塊模板拼接而成，模板的外側(cè)通過支架將其固定。
[0024]第二步，通過隔離墻2上部的料管安裝孔布置布料管，所述布料管包括多個(gè)一號(hào)布料管3和多個(gè)二號(hào)布料管4，各一號(hào)布料管3和各二號(hào)布料管4之間依次間隔徑向排布。所有一號(hào)布料管3和所有二號(hào)布料管4輪流進(jìn)行膏體充填，輪流充填的切換時(shí)間應(yīng)控制在20?30min，以免因膏體凝固而導(dǎo)致布料管堵塞。所有布料管的出漿口對(duì)準(zhǔn)充填空間，所有一號(hào)布料管3與一個(gè)送料栗相連接，所有二號(hào)布料管4與一另個(gè)送料栗相連接。
[0025]所述料管安裝孔有多個(gè)，料管安裝孔與所有布料管一一對(duì)應(yīng)。充填空間的底部的氣囊1有多個(gè)，所有氣囊1之間留有間隔，且呈錯(cuò)位分布。隔離墻2的下部的氣管安裝孔也有多個(gè)，氣管安裝孔與所有氣囊1的充氣管5 —一對(duì)應(yīng)。每個(gè)氣囊1的充氣管5從隔離墻2下部氣管安裝孔引出后，與高壓氣栗相連接。
[0026]第三步，啟動(dòng)送料栗，由布料管將膏體輸送至充填空間內(nèi)，待充填空間內(nèi)的膏體充填地面高度至20?30cm時(shí)，開始啟動(dòng)高壓氣栗，由高壓氣栗給氣囊1充氣，并保持膏體充填和氣囊充氣同步進(jìn)行。待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時(shí)，停止膏體充填，并將隔離墻2上部的所有料管安裝孔封堵。隨后，繼續(xù)給氣囊1充氣直至氣囊1內(nèi)的氣壓達(dá)到上覆巖層的壓力時(shí)，關(guān)閉高壓氣栗，并封好所有氣囊1的充氣管5，將充氣管5推回充填空間內(nèi)，再封堵住隔離2墻的氣管安裝孔。待充填的膏體完全凝固后，在膏體的內(nèi)部形成高壓的密閉空腔，拆除隔離墻，完成本輪次膏體充填。
[0027]上述步驟中還包含第四步，重復(fù)第一步、第二步及第三步，進(jìn)行下一輪次膏體充填。
[0028]本發(fā)明有效的將氣囊與膏體充填結(jié)合在一起，有效減小欠接頂量，提高充填率，節(jié)省大量的充填材料。在節(jié)省成本的前提下，解放出更多的“三下”積壓的煤炭資源，提高資源回收率，并減少對(duì)地表建筑物、鐵路及水體的影響，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展之目的，對(duì)三下采煤具有深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)向?qū)崿F(xiàn)氣體充填開采邁進(jìn)關(guān)鍵的一步。
[0029]當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，包括如下步驟， 第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空區(qū)的地面上鋪設(shè)氣囊，然后設(shè)置隔離墻，將采空區(qū)分隔成一個(gè)封閉的充填空間，氣囊位于充填空間內(nèi)； 第二步，通過隔離墻上部的料管安裝孔布置布料管，布料管的出漿口對(duì)準(zhǔn)充填空間，布料管與送料栗連接；氣囊的充氣管從隔離墻下部的氣管安裝孔引出后，與高壓氣栗相連接; 第三步，啟動(dòng)送料栗，由布料管將膏體輸送至充填空間內(nèi)，待充填空間內(nèi)的膏體充填地面高度至20?30cm時(shí)，開始啟動(dòng)高壓氣栗，由高壓氣栗給氣囊充氣，并保持膏體充填和氣囊充氣同步進(jìn)行；待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時(shí)，停止膏體充填，并將隔離墻的料管安裝孔封堵；隨后，繼續(xù)給氣囊充氣直至氣囊內(nèi)的氣壓達(dá)到上覆巖層的壓力時(shí)，關(guān)閉高壓氣栗，并封好氣囊的充氣管，將充氣管推回充填空間內(nèi)，再封堵住隔離墻的氣管安裝孔；待膏體完全凝固后，拆除隔離墻，完成本輪次膏體充填。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，還包括第四步，重復(fù)第一步、第二步及第三步，進(jìn)入下一輪次膏體充填。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，所述布料管包括多個(gè)一號(hào)布料管和多個(gè)二號(hào)布料管，各一號(hào)布料管和各二號(hào)布料管之間依次間隔徑向排布；所有一號(hào)布料管和所有二號(hào)布料管輪流進(jìn)行膏體充填，輪流充填的切換時(shí)間應(yīng)控制在20?30min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，所述氣囊有多個(gè)，所有氣囊之間留有間隔，且呈錯(cuò)位分布；氣管安裝孔也有多個(gè)，氣管安裝孔與所有氣囊的充氣管一一對(duì)應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，所述隔離墻由多塊模板拼接而成，模板的外側(cè)通過支架將其固定。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于膏體充填的氣體充填方法，包括如下步驟，第一步，在采空區(qū)的地面上鋪設(shè)氣囊，然后設(shè)置隔離墻，隔成封閉的充填空間。第二步，通過隔離墻的料管安裝孔布置布料管，氣囊的充氣管與高壓氣泵相連接。第三步，將膏體充填地面高度至20～30cm時(shí)，給氣囊充氣，保持膏體充填和氣囊充氣同步進(jìn)行。待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時(shí)，完成膏體充填。繼續(xù)給氣囊充氣，至氣囊內(nèi)的氣壓達(dá)到上覆巖層的壓力，關(guān)閉高壓氣泵，完成氣體充填。第四步，重復(fù)第一步、第二步及第三步，進(jìn)行下一輪次充填。該方法在膏體充填的基礎(chǔ)上增加氣體充填工藝，能夠有效減小充填欠接頂量，提高充填率，節(jié)省充填材料，保證充填體的支撐強(qiáng)度。
【IPC分類】E21F15/08, E21F15/04
【公開號(hào)】CN105240048
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510701243
【發(fā)明人】王玉成, 郭忠平, 牟文強(qiáng), 王昌祥, 王建行, 王凱, 杜兆文, 李碩
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日