太原理工大学冯国瑞获国家专利权
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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利架后石笼网砌石-注浆-喷浆联合的结构充填开采方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120351018B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510846139.6,技术领域涉及:E21F15/00;该发明授权架后石笼网砌石-注浆-喷浆联合的结构充填开采方法是由冯国瑞;文晓泽;郭军;张旭;张家豪;崔家庆;张传玖;钱瑞鹏;刘全设计研发完成,并于2025-06-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本架后石笼网砌石-注浆-喷浆联合的结构充填开采方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种架后石笼网砌石‑注浆‑喷浆联合的结构充填开采方法,属于煤矿开采技术领域。本发明将工作面产生的散体矸石加工成标准化的箱形石笼网矸石砌筑体,通过充填专用液压支架的提升码垛装置堆叠码砌成干砌石条带墙,同时采用“外喷浆+内注浆”的联合加固方法将干砌石条带墙固结成整体,在工作面后方形成数条平行的条带式充填墙体。本发明提出了一种机械化和一体化程度较高的连采连充开采方法,在工作面推进过程中矸石不升井并循环利用,充填方式为部分充填,可同时解决绿色矿山背景下充填成本高和矸石固废污染两个技术难题;可以在形成的地下空间抛掷堆放各类储碳、负碳材料综合利用,助力“零碳”矿山实现,对采空区进行二次利用。
本发明授权架后石笼网砌石-注浆-喷浆联合的结构充填开采方法在权利要求书中公布了:1.一种架后石笼网砌石-注浆-喷浆联合的结构充填开采方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)根据工作面地质条件、煤层厚度、工作面矸石量、顶板岩层运移情况和工作面推进速度,确定采空区条带充填的充填体高度h、充填体宽度a、充填体之间的间距b和充填速率V;同时,在井下布置充填硐室,将井下分选后产生的煤矸石堆放在充填硐室; (2)根据步骤(1)中确定的参数设计箱形石笼网的长度L1、宽度a1和高度h1;根据分选后矸石的强度、平均粒径和形状确定箱形石笼网材质以及网孔尺寸和线径规格; (3)随着煤层运输巷道、回风巷道以及开切眼的施工结束,采煤机、液压支架和充填专用液压支架运进工作面进行布置架设,其中步骤(1)中设计的条带充填体位置的液压支架为充填专用液压支架; (4)将石笼网运抵井下充填巷道,在井下加工成步骤(2)中设计尺寸的箱形石笼网,并将在井下分选后的矸石装入石笼网并封口; (5)通过皮带运输机将装填矸石后的石笼网运送至开采工作面液压支架后方,通过布置在液压支架后方的石笼网砌筑块体转运皮带运输机将装填好的石笼网砌筑块体运送至步骤(3)中布置的充填专用液压支架位置; (6)在充填专用液压支架掩护下,通过充填专用液压支架的提升码垛装置将装填好的石笼网砌筑块体抓举提升并堆叠码放整齐,形成干砌石条带墙; (7)在步骤(6)中装填好的石笼网砌筑块体堆码过程中,在干砌石条带墙平行采煤工作面的中心位置留设一根注浆管,随着开采工作面的推进,干砌石条带墙堆砌延长的同时注浆管连接并延长; (8)通过充填专用液压支架配套的喷浆管向堆叠码放形成的干砌石条带墙两侧喷射水泥砂浆,目的是在干砌石条带墙表面形成一层薄的水泥砂浆封闭层,利用压缩空气将水泥砂浆喷射到干砌石条带墙表面和表层破碎矸石的孔隙中,将表层散体矸石散体固结成整体,在干砌石条带墙两侧形成初步支护; (9)喷射的水泥砂浆凝固后,通过步骤(7)中连接的注浆管向装填好的石笼网砌筑块体堆叠码放形成的干砌石条带墙内部注浆,浆液从中心向外扩散逐步填满孔隙,将干砌石条带墙固结成整体; (10)割煤机完成一轮割煤工作,液压支架向前移架的同时,架后转运皮带运输机相应前移,在顶板形成的悬臂板结构的掩护下,重复步骤(5)~步骤(10),逐步完成石笼网砌石墙体的延长,同时完成干砌石条带墙的“内注浆+外喷浆”组合加固,在液压支架后方形成条带充填体,逐步完成采空区充填工作; (11)待条带充填体内部浆液凝固后,在采空区形成数条互相平行的条带充填体,上覆顶板周期性垮落后及时关注条带充填体的压缩量和承载能力。
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