一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法与流程

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本公开属于采空区膏体充填领域，具体涉及一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法。


背景技术：

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煤矿开采带来的井下采空区和煤基固废材料是矿山所面临的两个重大灾害源，膏体充填技术是将地表废弃材料与胶凝材料、水等复合，制备成牙膏状料浆，进行井下采空区回填密封的一种先进技术；由于膏体充填大大降低了采矿充填成本，而且充填体的接顶性能和整体性良好，能够有效控制地压，提高采矿活动的安全水平；目前，膏体充填采矿为深埋藏、破碎顶板等特点的矿产资源回采提供了安全高效的途径，在技术经济、环保、安全方面具有得天独厚的优势；然而传统膏体充填过程中，膏体浓度不可控，从而影响膏体充填效率。


技术实现要素：

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针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法，解决了现有技术中充填膏体的浓度不可控的问题。
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本公开的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法，其特征在于，充填方法包括一下步骤：
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步骤一：煤基固废膏体配置；
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步骤二：预留出充填设备的移动空间；
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步骤三：构建填充注浆空间；
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步骤四：浓度调节：将储存硐室中的煤基固废膏体运送至工作面，并注入充填设备进行浓度调节；通过在煤基固废膏体中加入吸水材料来增加膏体浓度；
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步骤五：膏体填充：操作充填设备，在工作面上进行膏体充填。
[0010]
进一步地，步骤一中的膏体地面配置浓度应为5％～15％，步骤五中的充填浓度应为75％～85％。
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进一步地，步骤四中的所述吸水材料为玻璃水。
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进一步地，步骤一中煤基固废膏体包括粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏，其中粉煤灰占固料的15％～30％，气化渣30％～40％，炉底渣20％～40％，脱硫石膏10％～25％，水泥及其他添加剂共占10％～25％。
[0013]
本公开的有益效果：使得充填膏体的浓度能够得到控制，提高了膏体充填工作效率。
附图说明
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为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来
讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
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图1是实现本发明一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法的示意图；
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图2是实现本发明一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法的侧视图；
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图3是实现充填设备的内部结构示意图；
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图4是本实施例中的不同浓度膏体充填试件的单轴抗压强度折线统计图。
具体实施方式
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下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
[0020]
一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填方法包括以下步骤：
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步骤一，煤基固废膏体配置；
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根据矿井回采工作面上方岩层岩性选择合适的煤基固废充填材料，在地面上进行配置：混入普通水泥及煤矸石进行搅拌，加水制备低浓度膏体，然后再输送至井下储存硐室；
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膏体地面配置浓度需较低，有利于对膏体进行远距离输送；
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针对膏体地面配置浓度值做出以下实验：
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1)在地面上分别配置不同浓度的膏体：5％浓度、10％浓度、15％浓度、20％浓度以及25％浓度；
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2)测量统计不同浓度膏体在充填泵加压输送条件下，水平可输送距离；实验数据如下：
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3)分析数据得出：膏体地面配置浓度在10％-15％时，水平可输送距离最远，传输效果更好；
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在本实施例中，煤基固废膏体包含粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏，其中粉煤灰占固料的15％～30％，气化渣30％～40％，炉底渣20％～40％，脱硫石膏10％～25％，水泥及其他添加剂共占10％～25％。
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步骤二，预留出充填设备的移动空间；
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在本实施例中，如图2所示，一种基于煤基固废的采空区可控性膏体充填的装置包括液压支架3和充填设备6，通过控制液压支架3向前推进，在后方采空区1留下卒后填充设备6移动的空间。
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步骤三，构建填充注浆空间；
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如图1所示，液压支架3的后表面上固定连接有柔性薄膜2，柔性薄膜2用于遮盖液压支架3的后表面，当对液压支架3后方的采空区进行膏体充填时，柔性薄膜2可有效的防止膏体溅射到液压支架3的表面上，难以清除。
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步骤四，浓度调节；
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将储存硐室中的煤基固废膏体运送至工作面，并注入充填设备进行浓度调节；
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如图3所示，充填设备6包括进口端9、出口端5、吸水存料箱6-1以及螺旋钻杆6-2，吸水存料箱6-1位于填充设备6内部，吸水存料箱6-1内存放有吸水材料，存硐室中的煤基固废膏体从进口端9进入充填设备6内部，吸水存料箱6-1内部的吸水材料与膏体混合，并通过螺旋钻杆6-2搅拌，得到一定浓度的膏体；
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吸水存料箱6-1的上端设置有装料顶板7，装料顶板7用于将吸水存料箱6-1 上端部进行密封，避免空气进入吸水存料箱6-1导致其内部的吸水材料失效；另外，打开装料顶板7可将吸水材料注入吸水存料箱6-1；
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在本实施例中，吸水材料使用水玻璃，增加膏体浓度同时提高充填效果，当然吸水材料包括却不限于水玻璃，只要能够实现吸水效果，增加膏体浓度即可。
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步骤五，膏体填充；
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将储存硐室中的煤基固废膏体连接充填设备6进口端9，在设备内按照设计要求与吸水性材料进行混合，调节膏体浓度后从出口端5排出；
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填设备6下端设置有行走轮8在工作面上滚动，将充填设备6推送至工作面一端，充并缓慢拉动，直至整个空间内完成膏体注浆充填，回收设备待工作面推进后再次使用。
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膏体充填前，对其进行浓度控制，使膏体浓度增高，有利于提高膏体充填材料的强度；针对膏体充填时的浓度值进行了如下实验：
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1)加入在膏体中加入不同量的玻璃水，分别制出不同浓度的膏体：75％浓度、80％浓度、85％浓度以及90％浓度；
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2)测量统计不同浓度膏体充填试件的单轴抗压强度，如图4所示，显然，膏体充填试件的单轴抗压强度随龄期增长而增长，28d龄期时，膏体充填材料的强度基本达到稳定状态；
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当膏体浓度在80％-85％之间，膏体充填试件的单轴抗压强度在28天后的强度最大，能够完全满足矿山膏体充填开采要求。
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以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。