一種基于膏體充填的氣體充填方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體充填方法，具體涉及一種基于膏體充填的氣體充填方法。
【背景技術】
[0002]礦山充填是為滿足采礦業的需要而發展起來的，在國外已有100多年的歷史。充填開采在波蘭、德國應用效果好，波蘭在城鎮及工業建筑物下采煤時采用水砂充填的采煤量占全國建筑物下采煤量的80%左右，使用的充填材料通常是河砂、煤矸石和電廠粉煤灰等；英國、法國、比利時等國都不同程度地采用了風力充填方法。經近百年的發展，國外充填采礦技術的發展主要經歷了以下四個發展階段:(1)以處理固體廢棄物為目的，將廢料直接送入采空區；(2)水砂充填；(3)膠結充填技術得到發展；(4)高濃度膠結充填技術得到發展。
[0003]國內充填開采技術的發展也經歷了與國外發展類似的四個階段:(1)以處理固體廢棄物為目的的廢石干式充填；(2)采用水砂充填工藝；(3)應用和研發尾礦膠結充填技術；(4)國內開始發展高濃度充填技術，如膏體充填、碎石砂漿膠結充填和全尾礦膠結充填等技術。

【發明內容】

[0004]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于膏體充填的氣體充填方法，該方法能有效地提高充填效果，保證充填體的強度，節省充填材料。
[0005]本發明為了實現上述目的，采用的技術解決方案是:
[0006]—種基于膏體充填的氣體充填方法，包括如下步驟，
[0007]第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空區的地面上鋪設氣囊，然后設置隔離墻，將采空區分隔成一個封閉的充填空間，氣囊位于充填空間內。
[0008]第二步，通過隔離墻上部的料管安裝孔布置布料管，布料管的出漿口對準充填空間，布料管與送料栗連接。氣囊的充氣管從隔離墻下部的氣管安裝孔引出后，與高壓氣栗相連接。
[0009]第三步，啟動送料栗，由布料管將膏體輸送至充填空間內，待充填空間內的膏體充填地面高度至20?30cm時，開始啟動高壓氣栗，由高壓氣栗給氣囊充氣，并保持膏體充填和氣囊充氣同步進行。待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時，停止膏體充填，并將隔離墻的料管安裝孔封堵。隨后，繼續給氣囊充氣直至氣囊內的氣壓達到上覆巖層的壓力時，關閉高壓氣栗，并封好氣囊的充氣管，將充氣管推回充填空間內，再封堵住隔離墻的氣管安裝孔。待膏體完全凝固后，拆除隔離墻，完成本輪次膏體充填。
[0010]優選地，上述步驟還包括第四步，重復第一步、第二步及第三步，進入下一輪次膏體充填。
[0011]優選地，所述布料管包括多個一號布料管和多個二號布料管，各一號布料管和各二號布料管之間依次間隔徑向排布。所有一號布料管和所有二號布料管輪流進行膏體充填，輪流充填的切換時間應控制在20?30min。
[0012]優選地，所述氣囊有多個，所有氣囊之間留有間隔，且呈錯位分布。氣管安裝孔也有多個，氣管安裝孔與所有氣囊的充氣管一一對應。
[0013]優選地，所述隔離墻由多塊模板拼接而成，模板的外側通過支架將其固定。
[0014]優選地，所述隔離墻有多塊模板拼接而成，模板的外側通過支架將其固定。
[0015]通過采用前述技術方案，本發明的有益技術效果是:該方法在膏體充填的基礎上增加氣體充填工藝，能夠有效減小充填欠接頂量，提高充填率，節省充填材料，保證充填體的支撐強度。解決了礦井充填需要消耗大量的材料的難題，并且節省了充填成本，符合“低消耗，高回收”的綠色環保理念。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明充填前某一狀態的結構原理示意圖。
[0017]圖2是本發明充填過程中某一狀態的結構原理示意圖。
[0018]圖3是本發明充填完畢后某一狀態的結構原理示意圖。
[0019]圖4是本發明充填膏體凝固后某一狀態的結構原理示意圖。
[0020]圖5是圖1方式中某一部分的結構原理示意圖，示出的是隔離墻及布料管。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0022]結合圖1至圖5，一種基于膏體充填的氣體充填方法，采用如下步驟，
[0023]第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空區的地面上鋪設氣囊1，然后設置隔離墻2，隔離墻2的上端靠近采空區的頂部，將采空區分隔成一個封閉的充填空間，氣囊1位于充填空間內。所述隔離墻2由多塊模板拼接而成，模板的外側通過支架將其固定。
[0024]第二步，通過隔離墻2上部的料管安裝孔布置布料管，所述布料管包括多個一號布料管3和多個二號布料管4，各一號布料管3和各二號布料管4之間依次間隔徑向排布。所有一號布料管3和所有二號布料管4輪流進行膏體充填，輪流充填的切換時間應控制在20?30min，以免因膏體凝固而導致布料管堵塞。所有布料管的出漿口對準充填空間，所有一號布料管3與一個送料栗相連接，所有二號布料管4與一另個送料栗相連接。
[0025]所述料管安裝孔有多個，料管安裝孔與所有布料管一一對應。充填空間的底部的氣囊1有多個，所有氣囊1之間留有間隔，且呈錯位分布。隔離墻2的下部的氣管安裝孔也有多個，氣管安裝孔與所有氣囊1的充氣管5 —一對應。每個氣囊1的充氣管5從隔離墻2下部氣管安裝孔引出后，與高壓氣栗相連接。
[0026]第三步，啟動送料栗，由布料管將膏體輸送至充填空間內，待充填空間內的膏體充填地面高度至20?30cm時，開始啟動高壓氣栗，由高壓氣栗給氣囊1充氣，并保持膏體充填和氣囊充氣同步進行。待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時，停止膏體充填，并將隔離墻2上部的所有料管安裝孔封堵。隨后，繼續給氣囊1充氣直至氣囊1內的氣壓達到上覆巖層的壓力時，關閉高壓氣栗，并封好所有氣囊1的充氣管5，將充氣管5推回充填空間內，再封堵住隔離2墻的氣管安裝孔。待充填的膏體完全凝固后，在膏體的內部形成高壓的密閉空腔，拆除隔離墻，完成本輪次膏體充填。
[0027]上述步驟中還包含第四步，重復第一步、第二步及第三步，進行下一輪次膏體充填。
[0028]本發明有效的將氣囊與膏體充填結合在一起，有效減小欠接頂量，提高充填率，節省大量的充填材料。在節省成本的前提下，解放出更多的“三下”積壓的煤炭資源，提高資源回收率，并減少對地表建筑物、鐵路及水體的影響，達到可持續發展之目的，對三下采煤具有深遠的意義，同時向實現氣體充填開采邁進關鍵的一步。
[0029]當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，包括如下步驟， 第一步，割煤完成后，沿工作面方向上在采空區的地面上鋪設氣囊，然后設置隔離墻，將采空區分隔成一個封閉的充填空間，氣囊位于充填空間內； 第二步，通過隔離墻上部的料管安裝孔布置布料管，布料管的出漿口對準充填空間，布料管與送料栗連接；氣囊的充氣管從隔離墻下部的氣管安裝孔引出后，與高壓氣栗相連接; 第三步，啟動送料栗，由布料管將膏體輸送至充填空間內，待充填空間內的膏體充填地面高度至20?30cm時，開始啟動高壓氣栗，由高壓氣栗給氣囊充氣，并保持膏體充填和氣囊充氣同步進行；待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時，停止膏體充填，并將隔離墻的料管安裝孔封堵；隨后，繼續給氣囊充氣直至氣囊內的氣壓達到上覆巖層的壓力時，關閉高壓氣栗，并封好氣囊的充氣管，將充氣管推回充填空間內，再封堵住隔離墻的氣管安裝孔；待膏體完全凝固后，拆除隔離墻，完成本輪次膏體充填。2.根據權利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，還包括第四步，重復第一步、第二步及第三步，進入下一輪次膏體充填。3.根據權利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，所述布料管包括多個一號布料管和多個二號布料管，各一號布料管和各二號布料管之間依次間隔徑向排布；所有一號布料管和所有二號布料管輪流進行膏體充填，輪流充填的切換時間應控制在20?30min。4.根據權利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，所述氣囊有多個，所有氣囊之間留有間隔，且呈錯位分布；氣管安裝孔也有多個，氣管安裝孔與所有氣囊的充氣管一一對應。5.根據權利要求1所述的一種基于膏體充填的氣體充填方法，其特征在于，所述隔離墻由多塊模板拼接而成，模板的外側通過支架將其固定。
【專利摘要】本發明公開了一種基于膏體充填的氣體充填方法，包括如下步驟，第一步，在采空區的地面上鋪設氣囊，然后設置隔離墻，隔成封閉的充填空間。第二步，通過隔離墻的料管安裝孔布置布料管，氣囊的充氣管與高壓氣泵相連接。第三步，將膏體充填地面高度至20～30cm時，給氣囊充氣，保持膏體充填和氣囊充氣同步進行。待充填膏體的頂面接觸到充填空間頂部時，完成膏體充填。繼續給氣囊充氣，至氣囊內的氣壓達到上覆巖層的壓力，關閉高壓氣泵，完成氣體充填。第四步，重復第一步、第二步及第三步，進行下一輪次充填。該方法在膏體充填的基礎上增加氣體充填工藝，能夠有效減小充填欠接頂量，提高充填率，節省充填材料，保證充填體的支撐強度。
【IPC分類】E21F15/08, E21F15/04
【公開號】CN105240048
【申請號】CN201510701243
【發明人】王玉成, 郭忠平, 牟文強, 王昌祥, 王建行, 王凱, 杜兆文, 李碩
【申請人】山東科技大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月26日