基于多煤层开采的注浆充填方法与流程

本发明涉及煤矿生态治理，尤其涉及一种基于多煤层开采的注浆充填方法。

背景技术：

1、地下煤矿开采后，上部岩层逐渐弯曲变形，当达到其强度极限时，将破断垮落进入采空区。在采煤沉陷区综合治理中，通常对煤层的垮落带进行注浆充填，从而弱化覆岩动力灾害。

2、目前充填站往往建立在地面，土建及钢结构施工占据了大量时间，且受季节天气影响较大。由于垮落带距离地面的距离较远，从地面钻探注浆孔的深度大，难度大，成本高。在通过注浆孔对地下垮落带进行注浆充填的过程中，由于泵送距离过长导致浆液堵塞和动力不足；由于注浆液下落的垂直深度较大，冲击动力较大，容易造成井下立管与水平管转弯处爆管。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于多煤层开采的注浆充填方法，用以解决现有技术中从地面向地下进行钻孔注浆成本高，难度大的缺陷，实现在上煤层布置充填站，从上煤层钻孔向下煤层的垮落带注浆充填，从而减小钻孔深度，降低钻孔成本和注浆难度。

2、本发明提供一种基于多煤层开采的注浆充填方法，包括：

3、在第一煤层开掘硐室，在所述硐室架设充填站，通过所述充填站使用矸石制成注浆液；

4、通过所述充填站将所述注浆液通过注浆孔从所述第一煤层输送至第二煤层的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带；

5、其中，所述第一煤层和所述第二煤层为相邻煤层。

6、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，所述矸石包括地面上的矸石和/或所述第一煤层开采过程中产生的矸石。

7、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，在通过所述充填站使用矸石制成注浆液的步骤之前，还包括：

8、将选煤厂洗选产生的所述矸石推至受料坑；

9、通过所述受料坑内的振动给料机将所述矸石装载至带式输送机；

10、通过转载系统将所述带式输送机上的矸石转入颚式破碎机进行一级破碎；

11、通过所述带式输送机将一级破碎后的矸石运输至辊式制砂机或者反击破碎机进行二级破碎；

12、将一部分二级破碎后的矸石运输至溢流式球磨机进行研磨；

13、将另一部分二级破碎后的矸石和研磨后的矸石运送至所述充填站。

14、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，通过所述充填站使用矸石制成注浆液的步骤包括：

15、通过溜槽将所述另一部分二级破碎后的矸石和研磨后的矸石运送至所述充填站中的配料机；

16、通过清水泵向所述配料机加水配料，并将加水配料后的矸石运送至搅拌池；

17、根据所述清水泵中装设的流量计，调节电动调节阀向所述搅拌池加水搅拌制成所述注浆液。

18、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，通过所述充填站将所述注浆液通过注浆孔从所述第一煤层输送至第二煤层的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带的步骤包括：

19、通过所述注浆孔的孔口装设的电接点压力表，确定所述孔口的压力；

20、根据所述孔口的压力确定所述压力对应的注浆孔的注浆阶段；

21、根据所述注浆阶段对应的注浆速度和注浆压力，通过工业泵将所述注浆液泵入所述注浆孔，通过管路输送至第二煤层的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带；

22、其中，所述孔口的压力、所述注浆阶段、所述注浆速度和注浆压力预先关联。

23、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，根据所述孔口的压力确定所述注浆孔的注浆阶段的步骤包括：

24、在所述孔口的压力大于或等于预设阈值的情况下，所述注浆孔的注浆阶段为停止注浆，所述注浆阶段对应的注浆速度为零。

25、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，通过所述充填站使用矸石制成注浆液的步骤包括：

26、基于预先确定的不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的固料质量浓度、沉析率和扩展度之间的对应关系，查找矸石中不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的预设沉析率和预设扩展度对应的所述注浆液的固料质量浓度；

27、通过所述充填站根据查找的所述注浆液的固料质量浓度，使用矸石制成注浆液。

28、根据本发明提供的一种基于多煤层开采的注浆充填方法，在所述基于预先确定的不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的固料质量浓度、沉析率和扩展度之间的对应关系，查找矸石中不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的预设沉析率和预设扩展度对应的所述注浆液的固料质量浓度的步骤之前，还包括：

29、按不同粒度的矸石的质量比称取矸石；

30、按所述注浆液的不同固料质量浓度对称取的所述矸石加水搅拌成注浆液；

31、将所述注浆液转移到量筒中，确定所述注浆液的体积；

32、将所述注浆液静置，直至不再析出水分位置，确定所述注浆液析出水的体积；

33、根据所述注浆液的体积和所述注浆液析出水的体积，确定所述注浆液的沉析率；

34、将所述注浆液注入试验孔中，将所述注浆液的扩展直径作为所述注浆液的扩展度；

35、建立不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的固料质量浓度、沉析率和扩展度之间的对应关系。

36、本发明提供的基于多煤层开采的注浆充填方法，通过在上煤层架设井下充填站，将矸石制成注浆液，通过打钻孔将注浆液充填至下煤层，从而减少钻孔施工的垂直深度，降低钻孔成本和注浆难度，保持注浆液填充的稳定性，提升重复利用充填站的可能性，不需要多次井下布置充填站；缩短料浆输送管路长度，缩小泵送距离，节约动力资源；矸石注浆充填速度快，可进行多个平行作业，采用管路输送，布置灵活，不影响生产，保证了工作面的生产效率。

技术特征：

1.一种基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，所述矸石包括地面上的矸石和/或所述第一煤层开采过程中产生的矸石。

3.根据权利要求2所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，在通过所述充填站使用矸石制成注浆液的步骤之前，还包括：

4.根据权利要求3所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，通过所述充填站使用矸石制成注浆液的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，通过所述充填站将所述注浆液通过注浆孔从所述第一煤层输送至第二煤层的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，根据所述孔口的压力确定所述注浆孔的注浆阶段的步骤包括：

7.根据权利要求1-6任一所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，通过所述充填站使用矸石制成注浆液的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的基于多煤层开采的注浆充填方法，其特征在于，在所述基于预先确定的不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的固料质量浓度、沉析率和扩展度之间的对应关系，查找矸石中不同粒度的矸石的质量比、所述注浆液的预设沉析率和预设扩展度对应的所述注浆液的固料质量浓度的步骤之前，还包括：

技术总结
本发明提供一种基于多煤层开采的注浆充填方法，该方法包括：在第一煤层开掘硐室，在所述硐室架设充填站，通过所述充填站使用矸石制成注浆液；通过所述充填站将所述注浆液通过注浆孔从所述第一煤层输送至第二煤层的垮落带、裂隙带和弯曲下沉带；其中，所述第一煤层和所述第二煤层为相邻煤层。本发明减少钻孔施工的垂直深度，降低钻孔成本和注浆难度，保持注浆液填充的稳定性，提升重复利用充填站的可能性，不需要多次井下布置充填站；缩短料浆输送管路长度，缩小泵送距离，节约动力资源；矸石注浆充填速度快，可进行多个平行作业，采用管路输送，布置灵活，不影响生产，保证了工作面的生产效率。

技术研发人员：赵文华,陈金宇,姜鹏飞,刘畅,姚依南,郭亚奔,梁钰英
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13