一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术

技术领域

本发明涉及一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术，特别是为克服目前采煤沉陷区治理方法单一效果差而发明的一项新技术。属于国土资源和生态环境保护领域。

背景技术

随着煤炭工业大规模现代化技术的开采，我国每年都会有2万多公顷优质土地因为煤矿采空区塌陷而成为广阔的沟河湖泊。在地面因为排出的矸石处理不掉堆积如山，同发电厂粉煤灰一样占据着国家大量的土地资源。现有的井下充填与地面运矸石回填成本高劳动强度大很难行的通。地面沉陷后再用矸石回填还需要大量泥土复盖又会造成土地损失，而其方法成功率不足10％目前全国采煤沉陷区面积已超过7000多平方公顷，仅山西省采煤沉陷区面积已占全省总面积的七分之一。一望无际的沉陷湖面一个个村庄消失逼迫老百姓搬迁，给国家和人民造成很大的负担。所以煤矿采空区治理刻不容缓绝不能只搬迁安置就了事。

发明内容

为解决上述难题，本发明是通过以下技术方案实现的。利用煤矿井上井下对照图，在地面沿采空区走向间隔一定的距离打若干个注浆钻孔(1)(2)(3)等，这些钻孔打在采空区倾斜的上部(6)位置，在含水层和流沙层安装管道(4)阻隔。其方法是在地面矸石山将矸石分选，大块的进鄂式破碎机破成小块，小块的进圆锥破碎机破碎成沙同时可将发电厂粉煤灰一同倒人人工池塘，用吸沙泵移动搅拌吸出进入可控分水筛调整固液比例，除去多余水分经管道送入注浆钻孔灌入井下采空区。进一步减少工业废渣对土地资源的占有。采用本发明可以在采空区地面没有沉陷时就对采空区进行有效的充填，确保地面不沉陷或少沉陷不影响农耕作业。采用本发明还可将钻孔继续延伸至下一层采空区进行充填，做到一孔多用。

矸石沙浆具有很强的自凝特性，加上粉煤灰流淌性更好，通过上百米钻孔灌入井下可以在采空区形成坚固的支撑岩层。一个千米走向的采空区倾斜长150米高4米全空间体积在60万立方左右。一个钻孔注浆堆积3万立方不成问题，加上围岩坠落的岩石一个采空区有十几个钻孔即可解决问题。根据目前市面上常规的颚式破碎机产能设计，最大进料尺寸1000毫米，生产能力每小时1000吨。圆锥破碎机最大进料尺寸350毫米，生产能力每小时1200吨。吸沙泵最大混合流量每小时5000立方，输送的固液混合浓度可达60％，输送距离上百米。完全可以满足一个大型矿井对井下采空区的充填需要。由于井下采空区含有瓦斯积聚，所以当第一个钻孔注浆时在第二个钻孔上安装瓦斯抽排泵，当瓦斯浓度达到1％时启动抽排泵排出瓦斯确保施工安全。对于地面重要地段可缩小钻孔间距适量加入水泥灌注加强保护。

附图说明

下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述

图1是本发明一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术实施方案的方框示意图

图2是本发明打入井下采空区走向钻孔位置示意图

图3是本发明打入井下采空区倾向钻孔位置示意图

图中(1)(2)(3)是沿采空区走向间隔距离打的开始3个注浆钻孔，(4)是钻孔在含水层和流沙层中安装的套管，(5)是采空区走向围岩坠落的矸石，(6)是采空区倾向斜面的下端，(7)是采空区倾斜面的上端，(8)是瓦斯抽排泵)

具体实施方式

在图1中于矸石山附近用300*300毫米网眼筛分选出大于300毫米的矸石进入颚式破碎机破碎，小于300毫米的矸石直接进入圆锥破碎机破碎成沙。在破碎过程中会有许多软矸石破碎成泥将它们同粉煤灰一起加入人工池塘，用吸沙泵移动搅拌吸出送入可调控水筛，调整控水筛孔眼和倾角就能将多余的水份去掉，调整好的矸石沙浆顺着管槽进入注浆钻孔回填至井下采空区。

在图2中第一个钻孔(1)距采空区边界如果50米往后钻孔可以延长一倍，因为钻孔沙浆会向两边流淌。根据注浆量可以适时调整钻孔数量和固液比例。

在图3中表示所有钻孔都要打在采空区的上部(7)位置以便矸石粉煤灰沙浆快速充填。所灌注的矸石粉煤灰沙浆由于自重比率大会沉积在采空区钻孔四周，多余的水分会从下风巷封闭墙放水口排至井底大巷进入水仓。井下排水不便时可在注浆料中加入高水速凝固膨胀辅助材料。

实施本发明技术可在地面没有沉陷前就对井下采空区实施充填，使采空区原有的支持应力保持不变，确保地面不沉陷或少沉陷不影响农耕作业。本技术方案设计工艺设备生产流程简单可靠，省工省时效率高，对地面重要地段还可缩小钻孔间距掺人适量水泥加强保护。每年可为国家节约大量的优质耕地，又能处理掉庞大的矸石山和电厂粉煤灰一举两得，保护生态环境保护美丽家园。