一种用于连续充填开采的矸石处理方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采充填技术领域，尤其涉及一种用于连续充填开采的矸石处理方法。

背景技术

煤矿在煤炭开采和洗选过程中排放出大量煤矸石，其传统的处理以地表堆积形成矸石山为主，但矸石山不仅侵占土地，产生粉尘和有害气体，而且可能会造成地表沉降、水土流失、地质沙漠化和生态破坏等问题，严重危害人们的生命、安全和健康。

随着经济的发展，人们对美好生活的向往，环境问题也愈来愈得到各界的重视。其中加快建设绿色矿山，实现矸石零外排放迫在眉睫，但现有充填开采技术由于充填工艺与采煤工艺在协同作业过程中无法实现平行作业或平行作业程度低，从而大大降低了采煤工作面的出煤量，致使采充关系恶化，充填开采推广受限。一种连续充填开采处理矸石技术实现了充填系统与采煤系统互不干扰作业，充填作业时间可根据充填需要进行自由调整，极大的提高了采空区可充空间的利用率，同时也提高了采空区的充实率，保障了充填效果，为充填开采提供了新思路。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于连续充填开采的矸石处理方法，用于解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种用于连续充填开采的矸石处理方法，包括：

S1在采煤工作面持续推进的过程中，在采煤工作面的辅助巷道或与辅助巷道相邻的工作面进行充填支管路铺设作业，并使得充填支管路与预埋在采空区的出料管相连接；

S2通过充填支管路和采空区的出料管对采空区进行充填作业，此时采煤工作面持续推进，并且采空区的出料管与采煤工作面的间距满足预设的安全距离；

S3停止对采空区进行充填的作业，解除采空区的出料管与充填支管路的连接；

S4沿采煤工作面的推进方向移动充填支管路和采空区的出料管，直至采空区的出料管与采煤工作面的间距满足预设的安全距离，将移动后的充填支管路与采空区的出料管相连接，通过移动后的充填支管路与预埋在采空区的出料管对采空区进行充填作业；

S5停止对采空区进行充填的作业，解除移动后的充填支管路与采空区的出料管的连接；

S6重复步骤S4和S5，直至完成采空区的充填作业；

对采空区进行充填的作业为向采空区输送充填料浆，充填料浆包括采煤工作面持续推进的过程中产生的煤矸石和粉煤灰，以及炉渣、外加剂和水。

优选地，采空区的出料管具有间隔设置的多个出料口，每个出料口的间隔为2-4m。

优选地，充填支管路与采空区的出料管通过法兰相互可拆卸连接。

优选地，采空区的出料管与采煤工作面的安全距离为40-60m。

优选地，

充填料浆通过充填系统制备并输送；

采煤工作面持续推进的过程中产生的煤矸石和粉煤灰被运送到充填系统中，与炉渣、外加剂和水混合获得充填料浆；

充填系统与充填支管相连接。

优选地，充填系统位于地面或井下。

优选地，充填系统与外部采煤系统相互独立。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的一种用于连续充填开采的矸石处理方法，通过将采煤作业中产生的煤矸石输送到充填系统制备成充填料浆，再回填到采空区中，实现了充填系统与采煤系统互不干扰作业，充填作业时间可根据充填需要进行自由调整，极大的提高了采空区可充空间的利用率，同时也提高了采空区的充实率，保障了充填效果，同时也相对降低了煤矸石的处理成本，增加了煤矿的经济收益和环境收益，为充填开采处理矸石提供了新思路。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明提供的一种用于连续充填开采的矸石处理方法的处理流程图；

图2为本发明提供的一种用于连续充填开采的矸石处理方法的作业面的平面示意图；

图3为本发明提供的一种用于连续充填开采的矸石处理方法的作业面的剖面示意图。

图中：

1.工作面顺槽2.保护煤柱3.辅助巷道4.充填支管路5.截止阀6.采空区的出料管61.第一出料段62.第二出料段8.采空区9.采煤工作面10.工作面前方煤层11.工作面辅助巷道或相邻工作面顺槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

参见图1至3，本发明提供的一种用于连续充填开采的矸石处理方法，包括如下过程：

S1在采煤工作面9持续推进的过程中，在采煤工作面9的辅助巷道3或与辅助巷道3相邻的工作面进行充填支管路4铺设作业，并使得充填支管路4与预埋在采空区的出料管6相连接；

S2通过充填支管路4和采空区的出料管6对采空区8进行充填作业，此时采煤工作面9持续推进，并且采空区的出料管6与采煤工作面9的间距满足预设的安全距离；

S3停止对采空区8进行充填的作业，解除采空区的出料管6与充填支管路4的连接；

S4沿采煤工作面9的推进方向移动充填支管路4和采空区的出料管6，直至采空区的出料管6与采煤工作面9的间距满足预设的安全距离，将移动后的充填支管路4与采空区的出料管6相连接，通过移动后的充填支管路4与预埋在采空区的出料管6对采空区8进行充填作业；

S5停止对采空区8进行充填的作业，解除移动后的充填支管路4与采空区的出料管6的连接；

S6重复步骤S4和S5，直至完成采空区8的充填作业。

图2和3示例性地显示了一种适用本发明提供的矸石处理方法的作业环境，图2为该作业环境的俯视图，图中中央区域为采煤作业区，其端面即采煤工作面9，该采煤工作面9朝向作业人员一侧为工作面前方煤层10，采煤作业区右侧依次为工作面顺槽1、保护煤柱2和辅助巷道3，左侧为工作面辅助巷道或相邻工作面顺槽11。采煤工作面9前方为采空区8，该采空区8毗邻辅助巷道3。充填支管路4从辅助巷道3穿入，端部段伸入采空区8构成采空区的出料管6，该端部段在采空区8内具有多条并列支路，从采空区8的顶部至底部间隔排列，例如图3(为图2的正视图)中，设置了位于采空区8顶部的第一出料段61和位于采空区8底部的第二出料段62，.当然采空区的出料管6的数量可以适当设置，例如图2中位于第一出料段61、第二出料段62中间的段部。

在本发明提供的实施例中，对采空区8进行充填的作业为向采空区8输送充填料浆，充填料浆包括采煤工作面9持续推进的过程中产生的煤基固废，具体包括煤矸石和粉煤灰等，以及炉渣、外加剂和水。其中料浆成分配比根据矿区煤基固废的产量情况确定。根据使用场景，在原材料中加入适量的外加剂和水制成具有一定流动性、泌水少的料浆。

在本发明提供的优选实施例中，充填料浆通过充填系统制备并输送(内置输送泵)。充填系统将矿区(煤矸石、粉煤灰、炉渣等)煤基固废进行加工破碎成最大粒度在2-8mm的颗粒在与一定量的水、外加剂等混合搅拌制成质量浓度为70％-80％的料浆，最后将料浆经充填管路输送到井下采空区8。充填系统与采煤系统互不干扰作业，充填作业时间可根据充填需要进行自由调整

在本发明提供的优选实施例中，充填支管路4与采空区的出料管6相连接具体是通过充填支管路4的尾段与采空区8顶部和底部的出料管6相互安装，安装的方式可以采用法兰，实现可拆卸地安装。在采空区8顶部和底部的出料管6的管身每间隔2-4m开有出料口。

控制出料管6出料/截止的方式可以是在出料管6的管路上安装截止阀5。在步骤S2中，打开截止阀5，开始对采空区8进行充填，采煤工作面9正常推进。在步骤S3中，充填完成后关闭截止阀5将出料管6从预铺充填支管路4上拆除。

在本发明提供的优选实施例中，采空区的出料管6与采煤工作面9的安全距离为40m-60m，或大于60m。

本发明还提供一个实施例，用于示例性地显示本发明提供的方法的具体过程：

步骤1.1：根据设计区域矸石量及垮落空间体积，确定设计充填区域矸石充填量。

步骤1.2：核验矸石产量与矸石充填量是否达到平衡。

步骤1.3：使矸石产量与矸石充填量达到平衡。

步骤1.4：进行精准制浆方案、管道输送方案、充填装备全流程控制方案设计，完成连续充填开采处理矸石方案设计。

步骤2.1：在地面或井下配置料浆充填系统，料浆充填系统的出料端连接充填支管路4。

步骤3.1：在采煤工作面9辅助巷道3或相邻工作面顺槽1预铺充填支管路4并在其尾段与预埋在采空区8顶部和底部的出料管6连接，连接方式为法兰连接，且所述预埋在采空区8顶部和底部的出料管6管身每间隔2-4m开有出料口。

步骤3.2：当出料管6距采煤工作面(9)40m-60m安全距离时，打开截止阀5开始对采空区8进行充填，采煤工作面9正常推进。

步骤3.3：充填完成后关闭截止阀5将出料管6从预铺充填支管路4上拆除，随着采煤工作面9推进将充填支管路4末端沿采煤工作面9推进方向依次连接预埋出料管6。

步骤3.4：充填支管路4末端的出料管6保持滞后采煤工作面(9)40m-60m的安全距离，打开截止阀5对采空区8进行充填。

步骤3.5：重复以上步骤，直至采空区8充填完成。

综上所述，本发明提供的一种用于连续充填开采的矸石处理方法，通过将采煤作业中产生的煤矸石输送到充填系统制备成充填料浆，再回填到采空区中，实现了充填系统与采煤系统互不干扰作业，充填作业时间可根据充填需要进行自由调整，极大的提高了采空区可充空间的利用率，同时也提高了采空区的充实率，保障了充填效果，同时也相对降低了煤矸石的处理成本，增加了煤矿的经济收益和环境收益，为充填开采处理矸石提供了新思路。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。