CN113006862A - 一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术 - Google Patents
一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113006862A CN113006862A CN202110331236.3A CN202110331236A CN113006862A CN 113006862 A CN113006862 A CN 113006862A CN 202110331236 A CN202110331236 A CN 202110331236A CN 113006862 A CN113006862 A CN 113006862A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- goaf
- ground
- grouting
- gangue
- sand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 2
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 claims 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009313 farming Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/005—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术，它是在采空区没有沉陷前，于地面沿着采空区走向间隔一定距离打多个注浆钻孔至井下采空区。将地面矸石山矸石分选破碎成沙连同发电厂粉煤灰一起倒人人工池塘。用吸沙泵搅拌吸出，经可控分水筛调整好固液比例从注浆钻孔灌入井下采空区。由于每个采空区在收尾时都留有煤柱和封闭墙，所注矸石沙浆可在采空区形成很好的支撑岩层。进而保持原有的支撑应力不变，可有效地控制地面不沉陷或少沉陷不影响农耕作业。本发明较现有的井下充填和地面运矸石回填有着本质区别。钻孔充填具有省工省时见效快工艺流程简单可靠效率高等优点。每年可为国家节约大量的土地资源，保护生态环境不受破坏造福人类。
Description
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。
Claims (6)
1.一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术包括；在地面沿着井下采空区走向间隔一定的距离打多个注浆钻孔(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)，其方法是将地面矸石山矸石粉碎成沙投入人工池塘用吸沙泵经可控分水筛，注浆钻孔送入井下采空区。
2.根据权利要求1所述的新技术，克服了目前采用的地面沉陷后再从矸石山运矸石回填还需大量取土复耕，费工费时效率低的弊端，本发明是在采空区地面没有沉陷前就及时钻孔充填，使地面不沉陷或少沉陷不影响农耕作业。
3.根据权利要求1所述的一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术其特征是大块矸石送入鄂式破碎机破碎，小块送入圆锥破碎机破碎，还可将发电厂粉煤灰一起送入池塘搅拌使用，井下排水不便时可加入高水速凝和膨胀发泡剂辅助材料。
4.根据权利要求1所述的一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术其注浆钻孔还可往下延深至下一层煤层采空区，为下一层采空区继续注浆充填，注浆孔(1)注浆时注浆孔(2)排气，注浆孔(2)注浆时注浆孔(3)排气，依次类推，为保护地面重要地段可适当缩小该段钻孔间距和加入水泥增强保护。
5.根据权利要求4所述的排气用钻孔装有移动的瓦斯抽排泵，当排气孔有瓦斯超限时启动抽排泵，注浆快要结束前可掺加入水泥封孔。
6.根据权利要求3所述的矸石粉，粉煤灰充填料还可以是其它建筑及工业生活垃圾粉碎料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110331236.3A CN113006862A (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110331236.3A CN113006862A (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113006862A true CN113006862A (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=76408319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110331236.3A Pending CN113006862A (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113006862A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322293B1 (en) * | 1997-01-29 | 2001-11-27 | Patrick J. Stephens | Method for filling voids with aggregate material |
| WO2014131324A1 (zh) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 中国矿业大学 | 一种井下煤矸分离输送充填方法及设备 |
| CN108661705A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-16 | 山东科技大学 | 条采采空区四位一体综合治理施工方法 |
| CN108798769A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-13 | 山东科技大学 | 条采采空区一体化综合治理施工方法 |
| CN110671148A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-01-10 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法 |
-
2021
- 2021-03-29 CN CN202110331236.3A patent/CN113006862A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322293B1 (en) * | 1997-01-29 | 2001-11-27 | Patrick J. Stephens | Method for filling voids with aggregate material |
| WO2014131324A1 (zh) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 中国矿业大学 | 一种井下煤矸分离输送充填方法及设备 |
| CN108661705A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-16 | 山东科技大学 | 条采采空区四位一体综合治理施工方法 |
| CN108798769A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-13 | 山东科技大学 | 条采采空区一体化综合治理施工方法 |
| CN110671148A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-01-10 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112360462B (zh) | 短壁综采矸石充填注浆的开采工艺 | |
| CN108915765B (zh) | 一种地下全尾砂-废石膏体充填***及充填方法 | |
| US20240102343A1 (en) | Isolated overburden grouting filling method for coal gangue underground emission reduction | |
| CN104847356B (zh) | 一种薄小矿体的开采方法 | |
| CN105507947B (zh) | 一种网络化矸石充填方法 | |
| CN106089221B (zh) | 一种适用于砂卵石地层的浓泥盾构施工装置及方法 | |
| CN101215976B (zh) | 井下矸石泵送充填***及方法 | |
| CN107893658A (zh) | 强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法 | |
| CN104213919A (zh) | 一种浅埋急倾斜煤层冲击地压的防治方法 | |
| CN114472462B (zh) | 一种井下-井上联动煤矸石处置***及处置方法 | |
| CN104989408A (zh) | 一种用于山区金属矿山安全高效的采矿方法 | |
| CN111577378B (zh) | 煤与瓦斯突出煤层瓦斯抽采与充填协同开采方法 | |
| Emad et al. | Backfill practices for sublevel stoping system | |
| CN113460562B (zh) | 一种煤矿废弃采空空间封存煤电粉煤灰的方法 | |
| CN215520873U (zh) | 一种煤矸石粉覆岩压实注浆充填开采*** | |
| CN105971605B (zh) | 一种井下矿山无废开采方法 | |
| CN114622953A (zh) | 煤矿矸石及co2采动覆岩隔离注浆充填减排方法 | |
| CN117108283B (zh) | 一种利用煤层自身储能的流态化采煤方法 | |
| CN113107487B (zh) | 煤层顶板套管水平长钻孔随采随充生态采煤方法及*** | |
| CN113006862A (zh) | 一种从地面钻孔回填治理采煤沉陷区新技术 | |
| CN114182748B (zh) | 一种无接头连续式原位防渗墙构建装置及帷幕构筑方法 | |
| CN113931630B (zh) | 一种深部金属矿床的机械化无废开采方法 | |
| CN113622364B (zh) | 一种适用于深度大于100m的贫水区露天矿地下水库的建设方法 | |
| CN212225213U (zh) | 一种斜井施工设备 | |
| CN109184784A (zh) | 基于减轻采煤塌陷程度的综采煤矸石同步充填***及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210622 |