一種高初始強(qiáng)度充填采煤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種煤礦高初始強(qiáng)度固體充填開采方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的加速，產(chǎn)生了大量的城市垃圾(包含陳腐生活垃圾、建筑垃圾、工業(yè)垃圾等，下同)，這對(duì)人類健康和生活環(huán)境的危害日益突出，已成為我國城市可持續(xù)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題之一。目前，世界各國生活垃圾的處理仍以填埋為主，填埋處理技術(shù)面臨著選址、處理能力和服務(wù)年限等問題，并且填埋易產(chǎn)生沼氣、有毒滲濾液等次生災(zāi)害。中國專利CN1583299A公開了一種城市生活垃圾處理工藝，它首先將生活垃圾用破碎機(jī)破碎，然后采用分選機(jī)進(jìn)行比重風(fēng)選、磁選，分為無機(jī)物、有機(jī)垃圾和費(fèi)塑料三類，無機(jī)物被送往制建材系統(tǒng)、廢塑料被送往廢料處理系統(tǒng)，有機(jī)垃圾被送往制肥系統(tǒng)。所采用的方式工藝復(fù)雜，垃圾分選效果難以保證，且垃圾處理能力較低。
[0003]充填開采技術(shù)對(duì)解放“三下”壓煤具有重要意義，目前我國煤礦充填開采主要采用矸石充填、膏體充填、超高水材料充填等充填工藝，這些充填工藝在現(xiàn)場取得了較好的充填效果，對(duì)解決“三下”壓煤、地表沉陷控制等問題起到了一定作用。但常規(guī)充填開采存在充填原料來源困難、充填成本較高、充填效果難以保證和充填能力不足等問題。中國專利CN101586460A公開了一種采煤固體物充填方法，利用地表堆積的固體物料作為工作面采空區(qū)的充填物料，將固體充填物料從地面通過垂直投料井直接投放到井下巷道的膠帶輸送機(jī)，再通過井下膠帶輸送機(jī)運(yùn)至采煤工作面端頭，利用自移式充填物料轉(zhuǎn)載機(jī)將固體充填物轉(zhuǎn)載到自夯充填液壓支架后尾梁下懸掛的固體充填開采輸送機(jī)上，在采煤工作的過程中實(shí)時(shí)邊采煤邊充填。所采用的工藝復(fù)雜，受充填原材料來源的限制較大，充填材料無初始強(qiáng)度(靠頂板下沉壓縮來獲得強(qiáng)度)，且充填采空區(qū)時(shí)接頂困難，工作面開采后地表仍具有一定下沉量。
[0004]本發(fā)明提出一種將城市垃圾進(jìn)行固化處理制作成高強(qiáng)度型材，并將其作為充填開采原料的方法，將固化后的城市垃圾充填到工作面采空區(qū)，能夠確保地表基本無下沉，同時(shí)解決了城市垃圾處理和煤礦充填開采物料來源的問題，且充填物初始強(qiáng)度高，能有效控制地表的沉陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前城市垃圾處理和煤礦充填開采物料來源困難的問題，利用城市垃圾作為原料，提出一種垃圾固化處理并作為煤礦充填開采物料的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種城市垃圾固化處理并作為煤礦充填開采物料的方法，其特征在于包括如下步驟:
1)將城市垃圾中不易破碎的廢金屬挑出回收，剩余部分用破碎機(jī)破碎為粒徑小于30_的顆粒；
2)將破碎后的垃圾顆粒加入一定量的固化劑并攪拌均勻，然后將攪拌好的混合物導(dǎo)入壓制模具中，制成一定尺寸的充填型材，充填型材的強(qiáng)度不小于開采煤層的強(qiáng)度，壓制完成后，進(jìn)行表面封裝，壓制出的滲濾液另行處理；
3)充填型材(6)在煤礦采空區(qū)中的充填:首先，選擇深井長壁采煤工作面，將制備好的充填型材用罐籠從地面運(yùn)至井底，然后通過皮帶、礦車或者單軌吊運(yùn)輸至所述深井長壁采煤工作面上平巷；其次，使用礦用平板車通過上平巷鋪設(shè)的軌道將充填型材運(yùn)送至所述深井長壁采煤工作面端頭，然后通過旋轉(zhuǎn)變道器進(jìn)入新型充填支架后方的可彎曲軌道；再次，將充填型材卸到采空區(qū)內(nèi)并規(guī)則碼放，剩余間隙用快硬水泥漿材料充填，確保充填型材能夠完全接頂，卸完料的空礦用平板車通過下端頭旋轉(zhuǎn)變道器從下平巷出去，在新型充填支架后方對(duì)未接頂空間注水泥漿，確保充填效果；最后，在采煤過程中，實(shí)施邊采煤邊充填，以控制頂板破壞和地表下沉，保障地面建筑物的安全；
4)開采完所述深井長壁采煤工作面后，通過邊界煤柱和停采線煤柱，再次密封采空區(qū)，確保充填區(qū)域與未充填區(qū)域不發(fā)生氣體和液體交換。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中邊采煤邊充填的具體步驟為:
A.啟動(dòng)采煤機(jī)，按照所述深井長壁采煤工作面常規(guī)采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜；
B.礦用礦用平板車?yán)涮钚筒膹纳掀较镞M(jìn)入，通過上端頭的旋轉(zhuǎn)變道器進(jìn)入新型充填支架后方可彎曲軌道，將充填型材卸到采空區(qū)內(nèi)并規(guī)則碼放，剩余間隙用快硬水泥漿材料充填，確保在短時(shí)間內(nèi)充填體能夠完全接頂。卸完料的空礦用平板車通過下端頭的旋轉(zhuǎn)變道器從下平巷出去；
C.上一輪充填完畢后，通過新型充填支架后方液壓油缸來拉動(dòng)可彎曲軌道前進(jìn)，然后繼續(xù)重復(fù)A、C，直至完成整個(gè)所述深井長壁采煤工作面的開采與充填；
進(jìn)一步地，所述深井長壁采煤工作面設(shè)置新型充填支架和可彎曲軌道的方法是:新型充填支架后方設(shè)置可彎曲軌道，通過液壓油缸來控制所述可彎曲軌道的進(jìn)退；
進(jìn)一步地，通過旋轉(zhuǎn)變道器將運(yùn)行在上、下平巷軌道上的礦用平板車變道至新型充填支架后方可彎曲軌道上，反之亦然。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有一下有益效果:
(1)本發(fā)明將城市垃圾進(jìn)行固化處理制作成的高強(qiáng)度型材作為采煤工作面采空區(qū)充填的充填材料，充填物初始強(qiáng)度高，能有效控制地表的沉陷，確保地表基本無下沉，為煤礦采空區(qū)尋找到成本低廉、性能優(yōu)良的充填材料來源。
[0009](2)解決了城市生活垃圾的處理以填埋為主而產(chǎn)生的影響城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。現(xiàn)有的城市垃圾填埋處理技術(shù)面臨著選址、處理能力、服務(wù)年限以及填埋易產(chǎn)生沼氣、有毒滲濾液等次生災(zāi)害的問題。本發(fā)明為我國城市生活垃圾處理提供了新的解決方案。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的工作面布置平面圖；
圖2是本發(fā)明的工作面布置剖面圖；
圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變道器平面圖；
圖4是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變道器剖面圖。
[0011]其中:1——煤層；2——上平巷；3——軌道；4——新型充填支架；5——旋轉(zhuǎn)變道器；6--充填型材；7--可彎曲軌道；8--下平巷；9--頂板巖層；10--礦用平板車；
11——液壓油缸；12——圓盤；13——旋轉(zhuǎn)軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的事實(shí)方式不限于此。
[0013]具體實(shí)施例:
1)將城市垃圾中不易破碎的廢金屬挑出回收，剩余部分用破碎機(jī)破碎為粒徑小于30_的顆粒；
2)將破碎后的垃圾顆粒加入一定量的固化劑并攪拌均