[发明专利]一种矿井地下离层空间的填充方法

权利要求书

1.一种矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将矸石收集于供料单元内；

步骤2：将供料单元内的矸石输送至破碎单元进行破碎，得到矸石颗粒；

步骤3：将矸石颗粒输送至制浆单元研磨制浆生成浆液，然后，将浆液供入搅拌池进行搅拌，制成合格浆液；

步骤4：对地下离层空间上方的岩层进行钻孔，形成注浆孔；

采用注浆单元将合格浆液通过注浆孔泵入地下离层空间内。

2.根据权利要求1所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述步骤1中，矸石的粒径≤200mm。

3.根据权利要求1所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤21：将供料单元内的矸石输送至鄂式破碎机破碎至粒径≤40mm，得到初级颗粒；

步骤22：将初级颗粒输送至对辊制砂机破碎至粒径≤10mm，得到矸石颗粒。

4.根据权利要求1所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述矸石为砂质泥岩，所述合格浆液的水灰质比为1.3～1.7：1，水重为585～765g，灰重为450g，浆液体积为775～955ml，粘度为15.5～19.5Pa·S，密度为1.25～1.40g/cm³，灰分的质量浓度为37～43.5％。

5.根据权利要求1所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述地下离层空间位于矿井的导水裂隙带以上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，相邻注浆孔间距采用如下公式计算：

L_j≤2k_jR_k

式中：L_j为相邻注浆孔间距，m；k_j为安全系数，取0.5；R_k为浆液扩散半径，m；M为采高，m。

7.根据权利要求1至5任一项所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述步骤4中，注浆压力大于或等于地下离层空间以上地层的自然压力。

8.根据权利要求7所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，通过控制注浆孔上口的注浆压力控制合格浆液注入注浆孔内的注浆压力：

p_孔＝p_注-H₁γ₁≥p_地-H_lγ₁＝H₁(γ-γ₁)

式中：p_注为注浆压力，kPa；p_地为地下离层空间以上地层的自然压力，kPa；p_孔为注浆孔上口的注浆压力，kPa；H₁为地表到地下离层空间的深度，m；γ为地下离层空间以上地层的综合比重，kN/m³；γ₁为合格浆液的比重，kN/m³。

9.根据权利要求1至5任一项所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述步骤4中，对地下离层空间上方的岩层进行钻孔包括如下步骤：

步骤41：进行一开钻进，钻进基岩，下入第一套管，进行水泥固井，在第一套管的外壁形成固井层；

步骤42：采用第二套管，钻进至距离地下离层空间顶部20～30m。

10.根据权利要求1至5任一项所述的矿井地下离层空间的填充方法，其特征在于，所述步骤4中，采用注浆单元将合格浆液通过注浆孔泵入地下离层空间内之前还包括如下步骤：

计算注浆速度，采用如下公式计算：

Q＝AHv_c

式中：Q为注浆速度，m³/h；A为沉陷系数；H为开采工作面宽度，m；v_c为开采工作面推进速度，m²/h。