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专利号: 202311558513X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)利用长壁采煤法形成的全负压采煤运输平巷与回风平巷,在上述两巷之间施工采充注联络巷(11);

2)成巷后,在采充注联络巷巷口最高处布置充填管(3)形成充填管路,在采充注联络巷左右两帮中部悬挂布置带气压膜多孔呼吸阀式注气管(4)形成注气管路;

3)通过所述充填管路及注气管路分别向采充注联络巷(11)中注入胶结充填材料(7)与电厂烟气(9),达到煤基固废与电厂烟气中COx、SOx、NOx吸附、反应的效果。

2.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,还包括以下步骤4)和/或步骤5):

4)通过巷口空气质量监测、电厂烟气输送流量监测、管道输送压力监测以及充填体钻孔取样测试其中至少一种监测工序来调节煤基固废与电厂烟气协同处置工艺;

5)根据全负压短壁联采密实充填方法,每相邻q条所述联络巷为一组,依次对p组的q条所述联络巷进行充填、注入电厂烟气,直至完成p组q条联络巷的采、充、注作业,其中,p、q为整数。

3.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,每组q条联络巷的总宽度在13~17m。

4.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述采充注联络巷(11)包括采充注联络巷下巷(2)和采充注联络巷上巷(1),所述采充注联络巷下巷(2)巷口处留设隔离煤柱(5),采充注联络巷上巷(1)巷口处增设充填挡墙(6),隔离煤柱宽度由该段煤柱抗剪强度及其所受充入胶结充填材料的侧压决定(式1),保证:S0≥kσxx (式1)

其中S0为隔离煤柱的抗剪强度;σxx为一次性完成充填,胶结充填材料对隔离煤柱的最大侧压;k为安全系数,取1.3~1.5。

5.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,步骤1)中采充注联络巷的巷宽为4m~6m。

6.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤2)中所述注气管管壁沿着管路开设多排注气孔(8),气孔以气压膜密封,并附有呼吸阀,当气压膜感应管路外界压力达到管路内部压力50%时,呼吸阀打开,注气管内电厂烟气通过呼吸阀注入胶结充填材料中。

7.如权利要求6所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述注气管管壁气孔间距为2.5m~4.5m。

8.如权利要求6所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述注气管管壁气孔间距为1.5m~3.0m。

9.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤3)胶结充填材料为由煤基固废、水泥与水按干物质配比为煤矸石50%~80%、粉煤灰7.5%~37.5%、水泥10%~25%混合制备成的无临界流速、不需脱水的膏状浆体,干物质质量浓度为70%~90%。

10.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述胶结充填材料满足:初凝时间>4h,终凝时间<24h,24h早期强度达到0.1~0.2MPa,

28d后期强度达到1~10MPa。

11.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤3)中,通过实验室电厂烟气吸收矿化一体化试验确定每吨所述胶结充填材料制备过程中与电厂烟气的最大可吸附、反应量M。

12.如权利要求11所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤3)中胶结充填材料与电厂烟气吸附、反应分为井上多相矿化搅拌阶段和井下注气养护矿化阶段,井上多相矿化搅拌阶段向密封的胶结充填材料设备中通入电厂烟气量M1,井下注气养护矿化阶段通过注气管路向井下胶结充填材料注入电厂烟气量M2,每吨胶结充填材料注入电厂烟气的理论通入量即为M1+M2,且满足M1+M2<M。

13.如权利要求12所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,其中M1/M2为0.33~0.54。

14.如权利要求11所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,每吨胶结充填材料最大可吸附、反应量M为38.5~45.5Kg/t。

15.如权利要求14所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述最大可吸附、反应量M为40.68Kg/t。

16.如权利要求1所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤3)所述注气管路注气时机滞后胶结充填材料充填时机4h~6h。

17.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,步骤4)的监测工序是指,实时监测采充注联络巷巷口处空气中COx、SOx、NOx的含量、带气压膜多孔呼吸阀式注气管中气压与电厂烟气流量,结合这三个指标实时调控电厂烟气注入量。

18.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,步骤4)中,所述巷口空气质量监测是指,在电厂烟气开始注入采充注联络巷后,在巷口处每隔2h通过有害气体检测仪监测空气中COx、SOx、NOx的含量。

19.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,步骤4)中,所述电厂烟气输送质量监测包括电厂烟气输送流量监测和管道输送压力监测,指通过地面监测系统实时监测带气压膜多孔呼吸阀式注气管中的电厂烟气流量和气压的变化,据此调节电厂烟气注入速度和注入量,直至完成该联络巷充、注工序。

20.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,步骤4)中,所述充填体钻孔取样监测是指,待采充注联络巷完成采、充、注工序后28d,于相邻在采的另一采充注联络巷向该条联络巷打孔取充填体样品,通过实验室试验测定充填体内碱性氧化物的含量,据此判断是否还可在充填体新施加钻孔注入电厂烟气,并调节下一条采充注联络巷的电厂烟气注入量M2。

21.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤4)的检测工序的调整方法包括以下至少一种:巷口空气质量监测,在电厂烟气开始注入采充注联络巷(11)后,在巷口处每隔2h通过有害气体检测仪监测空气中COx、SOx、NOx的含量;

电厂烟气输送质量监测,包括电厂烟气输送流量监测、管道输送压力监测,通过地面监测系统实时监测注气管(4)中的电厂烟气流量和气压的变化,据此调节电厂烟气注入速度和注入量,直至完成该联络巷充、注工序;

充填体钻孔取样监测,待采充注联络巷完成采、充、注工序后28d,于相邻在采的另一采充注联络巷向该条联络巷打孔取充填体样品,通过实验室试验测定充填体内碱性氧化物的含量,据此判断是否还可在充填体新施加钻孔注入电厂烟气,并调节下一条采充注联络巷的电厂烟气注入量M2。

22.如权利要求21所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,步骤4)的监测工序的具体步骤如下:在电厂烟气开始注入采充注联络巷后,在巷口处每隔2h通过有害气体检测仪监测空气中COx、SOx、NOx的含量,同时通过地面监测系统实时监测注气管中电厂烟气流量和气压的变化,据此调节电厂烟气注入速度和注入量,直至完成该联络巷充、注工序。

23.如权利要求2所述的一种煤基固废与电厂烟气协同逐巷充填处置方法,其特征是,所述步骤5)中p组q条所述联络巷充注流程为:a1)对临近长壁工作面切眼的第一组第一条采充注联络巷进行采、注、充作业;

a2)对下一组采充注联络巷的同一次序的联络巷重复步骤a1),直至完成最后一组联络巷采、充、注作业;

a3)重复步骤a1)‑a2),直至完成p组的采充注联络巷采、充、注作业。