[发明专利]一种流态化矸石本层邻面嗣后充填系统及方法

说明书

本发明公开了一种流态化矸石本层邻面嗣后充填系统及方法，将矸石‑水混合料浆输送至相邻工作面采空区，该充填系统包括井下料浆制备系统、料浆输送系统、采空区充填系统。所述井下料浆制备系统包括破碎机、输送机、充填泵和搅拌机；所述料浆输送系统包括充填管路、环形流量计和三通管；所述采空区充填系统包括煤壁注浆钻孔、高压阀门和管口压力计；基于料浆扩散理论，得到煤壁注浆钻孔间距，根据管口压力控制注浆时间。本发明提供的方法使用方便、安全可靠、适用性强，不仅可高效处理固体废弃物矸石，同时可以充填煤柱侧采空区，提高区段煤柱稳定性，防止一系列矿井安全问题。

技术领域

本发明属于固体废弃物治理领域，具体涉及一种流态化矸石本层邻面嗣后充填系统及方法，尤其适用于开采深度大的矿井的矸石井下就地充填处理。

背景技术

我国煤矿矸石产量较大，主要集中在东北、华北、华南和西南等主要产矸区，年排放量高于七亿吨，产出矸石的大量排放将造成水资源污染破坏、大气资源污染破坏和土地压占等严重问题，直接影响周遭生态环境。实现矸石减排成为了煤炭企业生产的重中之重，矿山矸石规模化处理已经势在必行。

目前，国内矸石规模化处理方法主要分为矸石制砖、矸石制建材、复垦等地面处理方法和固体充填采煤、胶结充填采煤井下充填处置方法。由于山西、河南、山东等产煤大省命令矸石不允许地表堆积，所以矸石地面处理方法以经不适应当前环保政策，而井下充填处置方法需要投入大量的充填材料费用与设备投入费用，增加煤企负担。

因此，研究一种既能实现矸石井下就地回填处理，又能减少矸石处理成本投入的矸石充填方法已成为煤矿开采的重大技术难题。

发明内容

发明目的：为了解决矸石大量排放的环保难题，本发明的目的是提供一种系统简单、处理量高、成本低廉的流态化矸石本层邻面嗣后充填系统及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种流态化矸石本层邻面嗣后充填系统，将矸石-水混合料浆输送至相邻工作面采空区，包括井下料浆制备系统、料浆输送系统、采空区充填系统。所述井下料浆制备系统包括破碎机、输送机、充填泵和搅拌机；所述料浆输送系统包括充填管路、环形流量计和三通管；所述采空区充填系统包括煤壁注浆钻孔、高压阀门和管口压力计；基于料浆扩散理论，得到煤壁注浆钻孔间距，根据管口压力控制注浆时间。本发明提供的方法使用方便、安全可靠、适用性强，不仅可高效处理固体废弃物矸石，同时可以充填煤柱侧采空区，提高区段煤柱稳定性，防止一系列矿井安全问题。

本发明的一个目的是，提供一种流态化矸石本层邻面嗣后充填系统，所述充填系统包括料浆制备系统、料浆输送系统和采空区充填系统，

所述料浆制备系统包括矸石仓、蓄水池和搅拌机，所述矸石仓、蓄水池均与所述搅拌机连接；

所述料浆输送系统包括充填泵、充填管路，所述充填管路通过充填泵与所述搅拌机连接；

所述采空区充填系统包括煤壁注浆钻孔，所述煤壁注浆钻孔设置在区段煤柱上；所述充填管路的末端连接至所述煤壁注浆钻孔中向采空区进行充填。

在一种示例中，所述料浆制备系统、料浆输送系统和采空区充填系统均布置在井下。

在一种示例中，所述料浆制备系统还包括破碎机、输送机，所述破碎机的出口通过输送机与所述矸石仓的矸石入口连接，所述矸石仓的矸石出口通过输送机与所述搅拌机连接；所述破碎机包括颚式破碎机和复合式破碎机，其中，所述颚式破碎机与复合式破碎机通过输送机连接，所述颚式破碎机用于初步破碎，所述复合式破碎机用于二次破碎。

在一种示例中，所述矸石仓内储存矸石，所述矸石的充填粒径8mm，所述矸石来源于洗选矸石和掘进矸石，所述矸石的岩性包括泥岩、泥质砂岩或砂岩中至少一种；所述矸石与水混合形成的料浆的质量浓度为70％。