專利名稱：一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法。
背景技術：
目前煤礦普遍采用的采煤支護方式有三種，一種是預留煤柱支護頂板；另一種是剛性支柱支護頂板，其中剛性支柱方法又包括木棒、螺旋支柱、液壓支柱、液壓支架等設備方法支護，這種支護方法最終還是需要放頂；還有一種是采用矸石泥土回填堆砌，這種方法缺乏足夠的支護強度，只能減少頂板塌陷深度，但并不能避免頂板塌陷。利用以上的幾種方法支護頂板方式采煤，必然造成回采率低，資源浪費嚴重；地面塌陷破壞土地；水資源大量浪費；剩余煤炭自燃；污染環(huán)境；安全性差等一系列問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種回采率高；保護土地資源；保護地下水資源；防止剩余煤炭自燃；廢物利用，保護環(huán)境；安全性高的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法。
本發(fā)明的目的由如下技術方案實施一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其依次包括有如下步驟(1)準備階段(a)、從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙；(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜，(c)、在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道，(d)、將混凝土振動棒置于巷道最深處；在巷道最低處、中間部位、最高部位分別安裝一次性壓力計、溫度計、液位計，并分別通過導線與地面控制室相連接；(e)封堵巷道內的斷面及間隙孔洞；(2)、將混合漿料灌入巷道；(3)、給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩；(4)、用膨脹物質漿料填滿間隙，并靠自重加壓凝固。
其中步驟(1)(a)從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙首先從地面到回填區(qū)中間頂部打一個8-40公分的井，并在井中插入一根長度為1-30米的管道，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙。
其中步驟(1)(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜在巷道頂部用吊架懸掛直徑2-20公分加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部用膠粘或鐵釘釘隔離膜。
其中步驟(1)(c)在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道在巷道頂部用滑動吊架懸掛直徑10-40公分伸縮混合漿料輸送管道；所述步驟(2)將混合漿料灌入巷道灌漿是將電廠粉煤灰、水與矸石、泥、土、砂、石、石粉、爐渣任一種或幾種材料混合攪拌成流動的混合漿料，其粒度為粉碎成10公分以下的骨料，用混凝土輸送泵或氣壓泵通過所述伸縮混合漿料輸送管道將所述混合漿料送入采空區(qū)巷道，從巷道最深處開始灌所述混合漿料，灌至巷道全高，慢慢退出伸縮混合漿料輸送管道，慢慢拉出振動棒，將巷道內的混合漿料振平振實，抽出混合漿料輸送管道，再次封堵加壓時流體可能泄露的孔隙。
所述步驟(3)給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩用水泵或空壓機通過所述加壓流體輸送管道或自重加壓管將所述流體送入巷道內的混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間，壓力在0.2-15公斤/平方厘米，加壓時間為1秒-30分鐘，然后泄壓，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
在所述步驟(3)后還有所述步驟對混合漿料吸水，使混合漿料凝固混合漿料深層水靠粉煤灰凝固時吸收，表層水用空壓機或鍋爐通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管送入干熱空氣蒸發(fā)帶走，等待滲水、吸水、干燥、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，至使所述混合漿料充分干燥，失去流動性，保證所述混合漿料在煤巖約束下有足夠的抗壓強度。
所述步驟(4)用膨脹流體填滿間隙，并靠自重加壓凝固用泥漿泵通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管向混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間送入膨脹流體，先強制加壓0.5-50公斤/平方厘米，加壓時間為1分鐘-30分鐘，然后通過自重加壓管液位高度靠膨脹流體自重加靜壓，液位下降時繼續(xù)補漿，保持液位不變，直至凝固。同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓膨脹流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
該方法其最后還包括有步驟膨脹流體凝固，用以支護頂板等待滲水、吸水、膨脹、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，保證混合漿料及膨脹流體凝固，失去流動性，給煤巖向上的托力，在煤巖約束下有足夠的抗壓強度，支護煤巖頂板。然后開采相鄰的煤層或者預留煤柱。
所述膨脹流體為水、水泥、電廠粉煤灰、石粉、砂與膨脹水泥、膨脹泥粉、化學膨脹材料的任一種或幾種混合成粘稠膏狀物質。
所述加壓流體為空氣，蒸汽，水，水泥漿，空氣與干粉煤灰混合物的任一種。
所述隔離膜為塑料膜、PVC布、化學纖維布等任一種。作用在于把回填混合漿料與頂板煤巖隔離開，為加壓流體、膨脹流體留出一定間隙，以便流體充分進入。
本發(fā)明的優(yōu)點在于回采率高，保護不可再生的煤炭資源；保護土地資源；保護地下水資源；防止剩余煤炭自燃；廢物利用，保護環(huán)境；安全性高。
(1)、回采率高沒有預留煤柱，理論上0.8-3.5米煤層可達100％，實際80％以上，有效保護不可再生的煤炭資源(目前國內外房柱式開采工藝25-40％；機械化綜采放頂煤工藝60-80％)。
(2)、保護土地資源井下不放頂，地面不塌陷地面建筑不用大規(guī)模搬遷，保護土地資源。
(3)、保護地下水資源井下不放頂，地面不塌陷，不破壞煤巖頂板原始結構，煤層上方含水層水不會下滲下泄，不用大規(guī)模疏水，有效保護地下水資源。
(4)、防止剩余煤炭自燃采空區(qū)回填后，剩余煤炭不能與氧氣接觸，防止剩余煤炭自燃。
(5)、安全性高回填施工中基本不需要工作人員下井，無人則安；瓦斯溢出部位減少25％；頂部側面有隱形錨桿支護，分流頂板壓力，保護工作人員采煤。
(6)、投資少，見效快一套系統(tǒng)大約200-1000萬元，準備二個月就可投入使用。
(7)、成本低矸石、泥、土、砂、石、石粉、水等廉價材料，坑口就地取材，填滿采空區(qū)巷道；利用發(fā)電廠廢棄的粉煤灰、爐渣吸收水分并增加強度；利用電廠運煤車輛，返回拉運粉煤灰、爐渣降低運輸成本；廢物利用，保護環(huán)境，使用人工少。


圖1為本發(fā)明巷道正面剖視圖。
圖2為本發(fā)明巷道側面剖視圖。
具體實施例方式實施例1一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其依次包括有如下步驟(1)準備階段(a)、從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙首先從地面到回填區(qū)中間頂部打一個8公分的井，并在井中插入一根長度為1米的管道，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙。
(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜在巷道頂部用吊架懸掛直徑2公分加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部用膠粘或鐵釘釘隔離膜。隔離膜為塑料膜、PVC布、化學纖維布等任一種。把回填混合漿料與煤巖頂板隔離開，為加壓流體留出一定間隙，如100毫米，以便流體充分進入。
(c)、在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道在巷道頂部用滑動吊架懸掛直徑10公分伸縮混合漿料輸送管道。
(d)、將混凝土振動棒置于巷道最深處；在巷道最低處、中間部位、最高部位分別安裝一次性壓力計、溫度計、液位計，并分別通過導線與地面控制室相連接；(e)封堵巷道內的斷面及間隙孔洞；(2)、將混合漿料灌入巷道灌漿是將電廠粉煤灰、水和矸石，或電廠粉煤灰、水、矸石和泥，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥和土，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土和砂，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂和石，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂、石和石粉，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂、石、石粉和爐渣，混合攪拌成流動的混合漿料，混合漿料的粒度為粉碎成10公分以下的骨料，用混凝土輸送泵或氣壓泵通過伸縮混合漿料輸送管道將上述任一種混合漿料送入回填區(qū)巷道，從巷道最深處開始灌上述任一種混合漿料，灌至巷道全高，慢慢退出伸縮混合漿料輸送管道，慢慢拉出振動棒，將巷道內的混合漿料振平振實，抽出混合漿料輸送管道，再次封堵流體可能泄露的孔隙。上述回填物質混合漿料流為廉價材料填滿回填區(qū)巷道；水是增加流動性、凝固粉煤灰等；粉煤灰主要是吸收水分和增加混合漿料抗壓強度。
(3)、給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩用水泵或空壓機通過加壓流體輸送管道或自重加壓管將流體送入巷道內的混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間，壓力為0.2公斤/平方厘米，加壓時間為1秒，然后泄壓，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化等，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
(4)對混合漿料吸水，使混合漿料凝固混合漿料深層水靠粉煤灰凝固時吸收，表層水用空壓機或鍋爐通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管送入干熱空氣蒸發(fā)帶走，等待滲水、吸水、干燥、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，至使混合漿料充分干燥，失去流動性，保證所述混合漿料在煤巖約束下有足夠的抗壓強度。
(5)、用膨脹物質漿料填滿間隙，并靠自重加壓凝固用泥漿泵通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管向混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間送入粘稠膏狀的膨脹流體，先強制加壓0.5公斤/平方厘米，加壓時間為1分鐘，然后通過自重加壓管液位高度靠膨脹流體自重加靜壓，液位下降時繼續(xù)補漿，保持液位不變，直至凝固。同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
(6)膨脹流體凝固，用以支護頂板等待滲水、吸水、膨脹、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，保證混合漿料及膨脹流體凝固，失去流動性，給煤巖向上的托力，在煤巖約束下有足夠的抗壓強度，支護煤巖頂板。然后開采相鄰的煤層或者預留煤柱。
其中膨脹流體為水、水泥、電廠粉煤灰、石粉、砂與膨脹水泥、膨脹泥粉、化學膨脹材料的任一種混合成粘稠膏狀物質。在凝固時產(chǎn)生巨大的膨脹力，把頂板與回填混合漿料之間的間隙填滿填實，充分結合，均勻承力，同時給頂板一個巨大的向上托力，預先替換煤柱承載頂板壓力，保護相鄰煤層、煤柱安全開采。
加壓流體為空氣。利用流體傳導壓力和填滿空隙的特性，給回填物質加壓同時填滿煤巖空隙，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；讓煤、巖、土充分結合，均勻承力。
本方法所使用的設備為挖掘機、裝載機、篩分機、粉碎機、配料機、皮帶輸送機、攪拌機、混凝土輸送泵、輸送管道、混凝土振動棒、空壓機、泥漿泵、水泵、鉆井機、蒸汽鍋爐、卷揚機、煤電鉆、風鉆、電磁閥、閥門、壓力容器等；壓力計、溫度計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器等。
材料方面—混合漿料為矸石、泥、土、砂、石、石粉、水等坑口基本沒有價值的材料，就地取材；發(fā)電廠廢棄的粉煤灰、爐渣等廉價材料，矸石、石頭要粉碎成10公分以下骨料。
實施例2一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其依次包括有如下步驟(1)準備階段(a)、從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙首先從地面到回填區(qū)中間頂部打一個40公分的井，并在井中插入一根長度為30米的管道，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙。
(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜在巷道頂部用吊架懸掛直徑20公分加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部用膠粘或鐵釘釘隔離膜。隔離膜為塑料膜、PVC布、化學纖維布等任一種。把回填混合漿料與煤巖頂板隔離開，為加壓流體留出一定間隙，如200毫米，以便流體充分進入。
(c)、在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道在巷道頂部用滑動吊架懸掛直徑40公分伸縮混合漿料輸送管道。
(d)、將混凝土振動棒置于巷道最深處；在巷道最低處、中間部位、最高部位分別安裝一次性壓力計、溫度計、液位計，并分別通過導線與地面控制室相連接；(e)封堵巷道內的斷面及間隙孔洞；(2)、將混合漿料灌入巷道灌漿是將電廠粉煤灰、水和矸石，或電廠粉煤灰、水、矸石和泥，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥和土，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土和砂，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂和石，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂、石和石粉，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂、石、石粉和爐渣，混合攪拌成流動的混合漿料，混合漿料的粒度為粉碎成10公分以下的骨料，用混凝土輸送泵或氣壓泵通過伸縮混合漿料輸送管道將上述任一種混合漿料送入回填區(qū)巷道，從巷道最深處開始灌上述任一種混合漿料，灌至巷道全高，慢慢退出伸縮混合漿料輸送管道，慢慢拉出振動棒，將巷道內的混合漿料振平振實，抽出混合漿料輸送管道，再次封堵流體可能泄露的孔隙。上述回填物質混合漿料流為廉價材料填滿回填區(qū)巷道；水是增加流動性、凝固粉煤灰等；粉煤灰主要是吸收水分和增加混合漿料抗壓強度。
(3)、給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩用空壓機通過加壓流體輸送管道或自重加壓管將流體送入巷道內的混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間，壓力為15公斤/平方厘米，加壓時間為30分鐘，然后泄壓，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化等，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
(4)對混合漿料吸水，使混合漿料凝固混合漿料深層水靠粉煤灰凝固時吸收，表層水用空壓機或鍋爐通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管送入干熱空氣蒸發(fā)帶走，等待滲水、吸水、干燥、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，至使混合漿料充分干燥，失去流動性，保證所述混合漿料在煤巖約束下有足夠的抗壓強度。
(5)、用膨脹物質漿料填滿間隙，并靠自重加壓凝固用泥漿泵通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管向混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間送入粘稠膏狀的膨脹流體，先強制加壓50公斤/平方厘米，加壓時間為30分鐘，然后通過自重加壓管液位高度靠膨脹流體自重加靜壓，液位下降時繼續(xù)補漿，保持液位不變，直至凝固。同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
(6)膨脹流體凝固，用以支護頂板等待滲水、吸水、膨脹、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，保證混合漿料及膨脹流體凝固，失去流動性，給煤巖向上的托力，在煤巖約束下有足夠的抗壓強度，支護煤巖頂板。然后開采相鄰的煤層或者預留煤柱。
其中膨脹流體為水、水泥、電廠粉煤灰、石粉、砂與膨脹水泥、膨脹泥粉、化學膨脹材料的任一種混合成粘稠膏狀物質。在凝固時產(chǎn)生巨大的膨脹力，把頂板與回填混合漿料之間的間隙填滿填實，充分結合，均勻承力，同時給頂板一個巨大的向上托力，預先替換煤柱承載頂板壓力，保護相鄰煤層、煤柱安全開采。
加壓流體為空氣。利用流體傳導壓力和填滿空隙的特性，給回填物質加壓同時填滿煤巖空隙，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；讓煤、巖、土充分結合，均勻承力。
本方法所使用的設備為挖掘機、裝載機、篩分機、粉碎機、配料機、皮帶輸送機、攪拌機、混凝土輸送泵、輸送管道、混凝土振動棒、空壓機、泥漿泵、水泵、鉆井機、蒸汽鍋爐、卷揚機、煤電鉆、風鉆、電磁閥、閥門、壓力容器等；壓力計、溫度計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器等。
材料方面—混合漿料為矸石、泥、土、砂、石、石粉、水等坑口基本沒有價值的材料，就地取材；發(fā)電廠廢棄的粉煤灰、爐渣等廉價材料，矸石、石頭要粉碎成10公分以下骨料。
實施例3一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其依次包括有如下步驟(1)準備階段(a)、從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙首先從地面到回填區(qū)中間頂部打一個24公分的井，并在井中插入一根長度為15米的管道，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙。
(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜在巷道頂部用吊架懸掛直徑10公分加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部用膠粘或鐵釘釘隔離膜。隔離膜為塑料膜、PVC布、化學纖維布等任一種。把回填混合漿料與煤巖頂板隔離開，為加壓流體留出一定間隙，如150毫米，以便流體充分進入。
(c)、在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道在巷道頂部用滑動吊架懸掛直徑25公分伸縮混合漿料輸送管道。
(d)、將混凝土振動棒置于巷道最深處；在巷道最低處、中間部位、最高部位分別安裝一次性壓力計、溫度計、液位計，并分別通過導線與地面控制室相連接；
(e)封堵巷道內的斷面及間隙孔洞；(2)、將混合漿料灌入巷道灌漿是將電廠粉煤灰、水和矸石，或電廠粉煤灰、水、矸石和泥，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥和土，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土和砂，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂和石，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂、石和石粉，或電廠粉煤灰、水、矸石、泥、土、砂、石、石粉和爐渣，混合攪拌成流動的混合漿料，混合漿料的粒度為粉碎成10公分以下的骨料，用混凝土輸送泵或氣壓泵通過伸縮混合漿料輸送管道將上述任一種混合漿料送入回填區(qū)巷道，從巷道最深處開始灌上述任一種混合漿料，灌至巷道全高，慢慢退出伸縮混合漿料輸送管道，慢慢拉出振動棒，將巷道內的混合漿料振平振實，抽出混合漿料輸送管道，再次封堵流體可能泄露的孔隙。上述回填物質混合漿料流為廉價材料填滿回填區(qū)巷道；水是增加流動性、凝固粉煤灰等；粉煤灰主要是吸收水分和增加混合漿料抗壓強度。
(3)、給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩用水泵或空壓機通過加壓流體輸送管道或自重加壓管將流體送入巷道內的混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間，壓力為4公斤/平方厘米，加壓時間為2分鐘，然后泄壓，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化等，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
(4)對混合漿料吸水，使混合漿料凝固混合漿料深層水靠粉煤灰凝固時吸收，表層水用空壓機或鍋爐通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管送入干熱空氣蒸發(fā)帶走，等待滲水、吸水、干燥、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，至使混合漿料充分干燥，失去流動性，保證所述混合漿料在煤巖約束下有足夠的抗壓強度。
(5)、用膨脹物質漿料填滿間隙，并靠自重加壓凝固用泥漿泵通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管向混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間送入粘稠膏狀的膨脹流體，先強制加壓5公斤/平方厘米，加壓時間為2分鐘，然后通過自重加壓管液位高度靠膨脹流體自重加靜壓，液位下降時繼續(xù)補漿，保持液位不變，直至凝固。同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
(6)膨脹流體凝固，用以支護頂板等待滲水、吸水、膨脹、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，保證混合漿料及膨脹流體凝固，失去流動性，給煤巖向上的托力，在煤巖約束下有足夠的抗壓強度，支護煤巖頂板。然后開采相鄰的煤層或者預留煤柱。
其中膨脹流體為水、水泥、電廠粉煤灰、石粉、砂與膨脹水泥、膨脹泥粉、化學膨脹材料的任一種混合成粘稠膏狀物質。在凝固時產(chǎn)生巨大的膨脹力，把頂板與回填混合漿料之間的間隙填滿填實，充分結合，均勻承力，同時給頂板一個巨大的向上托力，預先替換煤柱承載頂板壓力，保護相鄰煤層、煤柱安全開采。
加壓流體為空氣。利用流體傳導壓力和填滿空隙的特性，給回填物質加壓同時填滿煤巖空隙，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；讓煤、巖、土充分結合，均勻承力。
本方法所使用的設備為挖掘機、裝載機、篩分機、粉碎機、配料機、皮帶輸送機、攪拌機、混凝土輸送泵、輸送管道、混凝土振動棒、空壓機、泥漿泵、水泵、鉆井機、蒸汽鍋爐、卷揚機、煤電鉆、風鉆、電磁閥、閥門、壓力容器等；壓力計、溫度計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器等。
材料方面—混合漿料為矸石、泥、土、砂、石、石粉、水等坑口基本沒有價值的材料，就地取材；發(fā)電廠廢棄的粉煤灰、爐渣等廉價材料，矸石、石頭要粉碎成10公分以下骨料。
工作原理1、發(fā)電廠廢棄的粉煤灰接近于水泥的性質，凝固時吸收大量水分，混合漿料深層水靠粉煤灰凝固時吸收，表層水用空壓機或鍋爐送入干熱空氣蒸發(fā)帶走，至使混合漿料充分干燥，含水率下降，失去流動性，才能保證混合漿料在煤巖約束下有足夠的抗壓強度。發(fā)電廠廢棄的粉煤灰為本發(fā)明提供廉價的吸收材料和增強材料，是本發(fā)明得以實施的關鍵材料。
2、利用流體傳導壓力的特性，加壓，泄壓，加壓，泄壓，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；3、利用流體傳導壓力的特性，把本來不能承載頂板巨大壓力的回填混合漿料，通過膨脹流體加壓，在煤墻的約束下壓平壓實，干燥凝固后使其具備承載頂板巨大壓力的能力(如果施加壓力為0.4MP＝4公斤/平方厘米＝40噸/平方米，相當于自來水、暖氣的壓力。假設采空區(qū)巷道寬為4.5米，長為180米，共810平方米，加壓后回填混合漿料總受力為810平方米*40噸/平方米＝32400噸)。
4、利用膨脹流體凝固時巨大的膨脹力，把頂板與回填混合漿料之間的一定間隙填滿填實，充分結合，均勻受力；膨脹流體給回填混合漿料向下的壓力，增加回填混合漿料強度，同時給頂板一個巨大的、均勻的向上托力，從而替換煤礦預留煤柱、剛性支柱承載頂板壓力，保護旁邊煤層、煤柱安全開采。
5、本發(fā)明重點研究替換預留煤柱、剛性支柱支護頂板的方法，可應用于采煤也可應用于遺留煤柱回收。
權利要求
1.一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，其依次包括有如下步驟(1)準備階段(a)、從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙；(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜，(c)、在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道，(d)封堵巷道內的斷面及間隙孔洞；(2)、將混合漿料灌入巷道；(3)、給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩；(4)、用膨脹物質漿料填滿間隙，并靠自重加壓凝固。
2.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，其中步驟(1)(a)從地面打井至巷道，并在井內插一根自重加壓管，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙首先從地面到回填區(qū)中間頂部打一個8-40公分的井，并在井中插入一根長度為1-30米的管道，在露出地面上的管道部分安裝閥門，并封閉井壁與管道之間間隙。
3.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，其中步驟(1)(b)在巷道內頂部布加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部布膜在巷道頂部用吊架懸掛直徑2-20公分加壓流體輸送管道，然后從巷道弧形頂部用膠粘或鐵釘釘隔離膜。
4.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，其中步驟(1)(c)在巷道內頂部布伸縮混合漿料輸送管道在巷道頂部用滑動吊架懸掛直徑10-40公分伸縮混合漿料輸送管道。
5.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，其中步驟(1)(c)后還有步驟將混凝土振動棒置于巷道最深處；在巷道最低處、中間部位、最高部位分別安裝一次性壓力計、溫度計、液位計，并分別通過導線與地面控制室相連接。
6.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，所述步驟(2)將混合漿料灌入巷道灌漿是將電廠粉煤灰、水與矸石、泥、土、砂、石、石粉、爐渣任一種或幾種材料混合攪拌成流動的混合漿料，其粒度為粉碎成10公分以下的骨料，用混凝土輸送泵或氣壓泵通過所述伸縮混合漿料輸送管道將所述混合漿料送入采空區(qū)巷道，從巷道最深處開始灌所述混合漿料，灌至巷道全高，慢慢退出伸縮混合漿料輸送管道，慢慢拉出振動棒，將巷道內的混合漿料振平振實，抽出混合漿料輸送管道，再次封堵加壓時流體可能泄露的孔隙。
7.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，所述步驟(3)給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩用空壓機或水泵通過所述加壓流體輸送管道或自重加壓管將所述流體送入巷道內的混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間，壓力在0.2-15公斤/平方厘米，加壓時間為1秒-30分鐘，然后泄壓，反復震蕩多次，排出混合漿料中的空氣，將巷道內的混合漿料振平振實；同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
8.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，在所述步驟(3)后還有所述步驟對混合漿料吸水，使混合漿料凝固混合漿料深層水靠粉煤灰凝固時吸收，表層水用空壓機或鍋爐通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管送入干熱空氣蒸發(fā)帶走，等待滲水、吸水、干燥、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，至使所述混合漿料充分干燥，失去流動性。
9.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，所述步驟(4)用膨脹流體填滿間隙，并靠自重加壓凝固用泥漿泵通過加壓流體輸送管道或者自重加壓管向混合漿料上部隔離膜與煤巖頂板之間送入膨脹流體，先強制加壓0.5-50公斤/平方厘米，加壓時間為1分鐘-30分鐘，然后通過自重加壓管液位高度靠膨脹流體自重加靜壓，液位下降時繼續(xù)補漿，保持液位不變，直至凝固，同時通過地面控制室的溫度計、壓力計、液位計、位移計、聲納裝置、測量儀器的顯示儀，從而準確掌握溫度、壓力、聲響、液位變化，以調整加壓膨脹流體的壓力和加壓的時間，防止煤巖頂板斷裂。
10.如權利要求1所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，其最后還包括有步驟膨脹流體凝固，用以支護頂板等待滲水、吸水、膨脹、凝固、養(yǎng)護，整個過程需12小時以上，保證混合漿料及膨脹流體凝固，失去流動性，給煤巖向上的托力，在煤巖約束下有足夠的抗壓強度，支護煤巖頂板。
11.如權利要求8所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，所述膨脹流體為水、水泥、電廠粉煤灰、石粉、砂與膨脹水泥、膨脹泥粉、化學膨脹材料的任一種或幾種混合成粘稠膏狀物質。
12.如權利要求5或6所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，所述加壓流體為空氣，蒸汽，水，水泥漿，空氣與干粉煤灰混合物的任一種。
13.如權利要求1或3所述的一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其特征在于，所述隔離膜為塑料膜、PVC布、化學纖維布等任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于回填采空區(qū)并支護頂板的方法，其依次包括有如下步驟(1)準備階段；(2)將混合漿料灌入巷道；(3)給巷道內的混合漿料反復加壓震蕩；(4)用膨脹物質漿料填滿間隙，并靠自重加壓凝固等。優(yōu)點在于，回采率高，保護不可再生的煤炭資源；保護土地資源；保護地下水資源；防止剩余煤炭自燃；廢物利用，保護環(huán)境；安全性高，投資少，見效快，成本低。
文檔編號E21F15/00GK101021161SQ200710088010
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月8日 優(yōu)先權日2007年3月8日
發(fā)明者高鳳翔 申請人:高鳳翔