技術領域

本發明涉及一種井下采空區充填技術，尤其涉及一種利用粉狀充填材料進行井下采空區充填的設備及方法。

背景技術

我國是一個產煤大國，煤炭占我國能源總量的73％，目前每年從地下采出的煤炭達到二十億噸。同時，我國“三下”壓煤量也很大，特別在華東、華北平原的主要產煤區，地而村莊建筑物密集，建下壓煤問題十分突出，地下煤炭或其它礦井開采后必然引起地表沉陷，地表沉陷會導致地表的建筑物、水體、耕地、鐵路、橋梁破壞等諸多災害性后果。井下采空區充填是控制開采沉陷的有效方法。

現在礦山井下采空區充填方法中，水砂充填采用較廣，我國曾在數個礦井進行了井下充填法開采試驗，如撫順勝利礦、雞西滴道九井、新汶協莊礦、焦作演馬莊礦、南京青龍山礦等。近年來，由于充填材料缺少和充填費用較高，我國已很少采用這種方法解決開采損害問題。但是，充填開采無論是從減少地表移動變形保護地面建筑物方面，還是從減少煤炭資源浪費方面來考慮，都是一種較好的井下開采沉陷控制方法。

還有一種方法是膏體充填技術，其成本比較昂貴。

以上兩種方法中，水砂充填需要有砂子這種材料，且需要將充填用水排出礦井，成本較高；膏體充填技術剛剛開始，其成本也比較昂貴。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單實用、成本低的充填裝置及應用該裝置充填井下采空區的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的充填裝置，包括壓縮機、倉泵、輸灰管路、充填器，所述倉泵接收并存儲外部供給的粉狀充填材料，壓縮機向倉泵加入壓縮空氣后，倉泵內的充填材料通過輸灰管路被吹入充填器，由充填器將充填材料射出，實現對充填區的充填。

所述的充填器包括收縮管、喉管、擴散管、膛線管和水管，且按文丘里管原理設計，所述輸灰管路輸送的充填材料依次經過收縮管、喉管、擴散管、膛線管并與水管輸送的壓力水混合后由膛線管射出。

所述的喉管設計為雙層管，外層管與水管連接，內層管設有噴水小孔，壓力水進入外管與內管之間的環形空間后通過噴水小孔向管內噴出。

所述的膛線管的內壁設有螺旋膛線。

本發明的應用上述充填裝置充填井下采空區的方法，通過上述充填裝置將粉狀充填材料充填到井下采空區，實現對井下采空區的充填。

所述的粉狀充填材料包括粉煤灰，所述粉煤灰與水混合后充填到井下采空區。

所述的充填方法包括，在采礦工作面的中部開設用于充填的腰巷，將充填器通過腰巷伸入到采空區。

所述的填充方法包括，在采空區隔離充填區，所述的充填裝置將充填材料充填到充填區。

所述的充填區為沿采煤工作面走向的長條狀，長條狀的充填區的兩側分別設有隔離墻，所述隔離墻由混凝土袋和/或粉煤灰袋和/或沙土袋構成。

對采空區進行充填工作與對回采工作面的采煤工作同步進行。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的充填裝置及應用該裝置充填井下采空區的方法，由于倉泵接收并存儲外部供給的粉狀充填材料，壓縮機向倉泵加入壓縮空氣后，倉泵內的充填材料通過輸灰管路被吹入充填器，由充填器將充填材料射出，實現對充填區的充填，簡單實用。

又由于所述的充填器包括收縮管、喉管、擴散管、膛線管和水管，且按文丘里管原理設計，充填材料依次經過收縮管、喉管、擴散管、膛線管并與水管輸送的壓力水混合后由膛線管射出，膛線管的內壁設有螺旋膛線，喉管為雙層管，外層管與水管連接，內層管設有噴水小孔，壓力水在文丘里效應及外部壓力的雙重作用下進入外管與內管之間的環形空間后通過噴水小孔向管內噴出，噴射距離遠，充填材料與水混合均勻。

應用上述充填裝置實現對井下采空區的充填時沒有粉塵，通過文丘里管充填器將粉煤灰與適當比例的水分混合后成為塑性小泥塊狀，且具有充填效率高、噴射距離遠的優點。

又由于在采空區隔離充填區，充填區的兩側分別設有隔離墻，將充填材料充填到充填區。可以節省充填材料，采空區充填與采煤工作可以同步進行，并可擴大開采工作面的寬度，提高開采效率。

又由于所用的粉狀填充材料主要為粉煤灰，與水砂充填相比，不用依賴砂子材料，不用排水，充填成本低廉。與膏體充填相比費用低，工藝簡單，成本較低。并能夠將粉煤灰儲存到井下，減少甚至避免粉煤灰對地面環境的污染。實現煤炭從開采、到發電、再到粉煤灰井下回填、最后實現沉陷控制的物質閉環流動，是一種新型的煤礦循環經濟模式。適用于各種礦井的充填，尤其適用于煤礦井下充填。

附圖說明

圖1為本發明充填裝置的結構示意圖；