一种高初始强度充填采煤方法技术

本发明专利技术是涉及一种高初始强度充填采煤的方法，包括如下步骤：将城市垃圾破碎与相应比例固化剂混合并压制成充填型材；将制备和密封好的充填型材从地面运至井底，然后运输至工作面；当工作面完成割煤、移架、推溜后，利用矿用平板车将充填型材从上平巷送入，通过上端头旋转变道器进入支架后方可弯曲轨道，将充填型材卸到采空区内并规则码放，剩余间隙用快硬水泥浆材料充填，确保能够完全接顶。工作面开采完毕后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。本发明专利技术的方法，同时解决了城市垃圾处理和煤矿充填开采物料来源的问题，充填物初始强度高，能有效控制地表的沉陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤矿高初始强度固体充填开采方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展及城市化进程的加速，产生了大量的城市垃圾(包含陈腐生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾等，下同)，这对人类健康和生活环境的危害日益突出，已成为我国城市可持续发展面临的关键问题之一。目前，世界各国生活垃圾的处理仍以填埋为主，填埋处理技术面临着选址、处理能力和服务年限等问题，并且填埋易产生沼气、有毒渗滤液等次生灾害。中国专利CN1583299A公开了一种城市生活垃圾处理工艺，它首先将生活垃圾用破碎机破碎，然后采用分选机进行比重风选、磁选，分为无机物、有机垃圾和费塑料三类，无机物被送往制建材系统、废塑料被送往废料处理系统，有机垃圾被送往制肥系统。所采用的方式工艺复杂，垃圾分选效果难以保证，且垃圾处理能力较低。充填开采技术对解放“三下”压煤具有重要意义，目前我国煤矿充填开采主要采用矸石充填、膏体充填、超高水材料充填等充填工艺，这些充填工艺在现场取得了较好的充填效果，对解决“三下”压煤、地表沉陷控制等问题起到了一定作用。但常规充填开采存在充填原料来源困难、充填成本较高、充填效果难以保证和充填能力不足等问题。中国专利CN101586460A公开了一种采煤固体物充填方法，利用地表堆积的固体物料作为工作面采空区的充填物料，将固体充填物料从地面通过垂直投料井直接投放到井下巷道的胶带输送机，再通过井下胶带输送机运至采煤工作面端头，利用自移式充填物料转载机将固体充填物转载到自夯充填液压支架后尾梁下悬挂的固体充填开采输送机上，在采煤工作的过程中实时边采煤边充填。所采用的工艺复杂，受充填原材料来源的限制较大，充填材料无初始强度(靠顶板下沉压缩来获得强度)，且充填采空区时接顶困难，工作面开采后地表仍具有一定下沉量。本专利技术提出一种将城市垃圾进行固化处理制作成高强度型材，并将其作为充填开采原料的方法，将固化后的城市垃圾充填到工作面采空区，能够确保地表基本无下沉，同时解决了城市垃圾处理和煤矿充填开采物料来源的问题，且充填物初始强度高，能有效控制地表的沉陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前城市垃圾处理和煤矿充填开采物料来源困难的问题，利用城市垃圾作为原料，提出一种垃圾固化处理并作为煤矿充填开采物料的方法。本专利技术的技术方案如下: 一种城市垃圾固化处理并作为煤矿充填开采物料的方法，其特征在于包括如下步骤: 1)将城市垃圾中不易破碎的废金属挑出回收，剩余部分用破碎机破碎为粒径小于30_的颗粒； 2)将破碎后的垃圾颗粒加入一定量的固化剂并搅拌均匀，然后将搅拌好的混合物导入压制模具中，制成一定尺寸的充填型材，充填型材的强度不小于开采煤层的强度，压制完成后，进行表面封装，压制出的渗滤液另行处理； 3)充填型材(6)在煤矿采空区中的充填:首先，选择深井长壁采煤工作面，将制备好的充填型材用罐笼从地面运至井底，然后通过皮带、矿车或者单轨吊运输至所述深井长壁采煤工作面上平巷；其次，使用矿用平板车通过上平巷铺设的轨道将充填型材运送至所述深井长壁采煤工作面端头，然后通过旋转变道器进入新型充填支架后方的可弯曲轨道；再次，将充填型材卸到采空区内并规则码放，剩余间隙用快硬水泥浆材料充填，确保充填型材能够完全接顶，卸完料的空矿用平板车通过下端头旋转变道器从下平巷出去，在新型充填支架后方对未接顶空间注水泥浆，确保充填效果；最后，在采煤过程中，实施边采煤边充填，以控制顶板破坏和地表下沉，保障地面建筑物的安全； 4)开采完所述深井长壁采煤工作面后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。进一步地，所述步骤(3)中边采煤边充填的具体步骤为: A.启动采煤机，按照所述深井长壁采煤工作面常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜； B.矿用矿用平板车拉着充填型材从上平巷进入，通过上端头的旋转变道器进入新型充填支架后方可弯曲轨道，将充填型材卸到采空区内并规则码放，剩余间隙用快硬水泥浆材料充填，确保在短时间内充填体能够完全接顶。卸完料的空矿用平板车通过下端头的旋转变道器从下平巷出去； C.上一轮充填完毕后，通过新型充填支架后方液压油缸来拉动可弯曲轨道前进，然后继续重复A、C，直至完成整个所述深井长壁采煤工作面的开采与充填； 进一步地，所述深井长壁采煤工作面设置新型充填支架和可弯曲轨道的方法是:新型充填支架后方设置可弯曲轨道，通过液压油缸来控制所述可弯曲轨道的进退； 进一步地，通过旋转变道器将运行在上、下平巷轨道上的矿用平板车变道至新型充填支架后方可弯曲轨道上，反之亦然。与现有技术相比，本专利技术有一下有益效果: (1)本专利技术将城市垃圾进行固化处理制作成的高强度型材作为采煤工作面采空区充填的充填材料，充填物初始强度高，能有效控制地表的沉陷，确保地表基本无下沉，为煤矿采空区寻找到成本低廉、性能优良的充填材料来源。(2)解决了城市生活垃圾的处理以填埋为主而产生的影响城市可持续发展的关键问题之一。现有的城市垃圾填埋处理技术面临着选址、处理能力、服务年限以及填埋易产生沼气、有毒渗滤液等次生灾害的问题。本专利技术为我国城市生活垃圾处理提供了新的解决方案。【附图说明】图1是本专利技术的工作面布置平面图； 图2是本专利技术的工作面布置剖面图； 图3是本专利技术的旋转变道器平面图； 图4是本专利技术的旋转变道器剖面图。其中:1——煤层；2——上平巷；3——轨道；4——新型充填支架；5——旋转变道器；6--充填型材；7--可弯曲轨道；8--下平巷；9--顶板岩层；10--矿用平板车；11——液压油缸；12——圆盘；13——旋转轴承。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步详细介绍，但本专利技术的事实方式不限于此。具体实施例: 1)将城市垃圾中不易破碎的废金属挑出回收，剩余部分用破碎机破碎为粒径小于30_的颗粒； 2)将破碎后的垃圾颗粒加入一定量的固化剂并搅拌均当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高初始强度充填采煤的方法，其特征在于包括如下步骤：1）将城市垃圾中不易破碎的废金属挑出回收，剩余部分用破碎机破碎为粒径小于30mm的颗粒；2）将破碎后的垃圾颗粒加入一定量的固化剂并搅拌均匀，然后将搅拌好的混合物导入压制模具中，制成一定尺寸的充填型材（6），充填型材（6）的强度不小于开采煤层的强度，压制完成后，进行表面封装，压制出的渗滤液另行处理；3）充填型材（6）在煤矿采空区中的充填：首先，选择深井长壁采煤工作面，将制备好的充填型材（6）用罐笼从地面运至井底，然后通过皮带、矿车或者单轨吊运输至所述深井长壁采煤工作面上平巷（2）；其次，使用矿用平板车（10）通过上平巷（2）铺设的轨道（3）将充填型材（6）运送至所述深井长壁采煤工作面端头，然后通过旋转变道器（5）进入新型充填支架（4）后方的可弯曲轨道（7）；再次，将充填型材（6）卸到采空区内并规则码放，剩余间隙用快硬水泥浆材料充填，确保充填型材（6）能够完全接顶，卸完料的空矿用平板车（10）通过下端头旋转变道器（5）从下平巷（8）出去，在新型充填支架（4）后方对未接顶空间注水泥浆，确保充填效果；最后，在采煤过程中，实施边采煤边充填，以控制顶板破坏和地表下沉，保障地面建筑物的安全；4）开采完所述深井长壁采煤工作面后，通过边界煤柱和停采线煤柱，再次密封采空区，确保充填区域与未充填区域不发生气体和液体交换。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜福兴，朱斯陶，
申请(专利权)人：姜福兴，朱斯陶，
类型：发明
国别省市：北京;11