[发明专利]一种井下-井上联动煤矸石处置系统及处置方法

说明书

本发明提供了一种井下‑井上联动煤矸石处置系统及处置方法，包括井上活性煤矸石浆液制备单元和井下煤矸石地下处置材料制备单元，井上活性煤矸石浆液制备单元与所述井下煤矸石地下处置材料制备单元连通，井上活性煤矸石浆液制备单元用于将制备得到的活性煤矸石浆液运至井下煤矸石地下处置材料制备单元，井下煤矸石地下处置材料制备单元用于制成煤矸石地下处置材料并用于对长壁采空区，及/或离层空间进行填充处置。本发明可同时处置地上煤矸石山和地下正在采出的煤矸石，实现矸石不升井和地表矸石处置。

技术领域

本发明属于煤矸石固废处置与资源化利用领域，涉及一种井下-井上联动煤矸石处置系统及处置方法。

背景技术

煤矸石是在煤矿建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中产生的干基灰分＞50％的岩石，排放量约占煤炭产量的10％～20％。煤矸石固体废弃物占用大量的土地资源，造成严重的环境破坏，对大气、水源、土壤等造成了不同程度的污染，还可能引发矸石山滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。“煤矸石井下充填+ 地面回填”是促进矸石减量发展绿色矿业的新方向，但如何做到煤矸石“零排放”是亟待解决的一大难题。

现有煤矸石井下处置技术包括：直接抛矸充填、水砂充填及胶结充填。直接抛矸充填法存在安全隐患和煤炭资源浪费问题，已经被禁止使用；水砂充填存在易塌孔堵孔矸石处置量有限，且矸石渗滤液进入地下水环境造成地下水污染问题；胶结充填法是利用煤矸石、砂、碎石、粉煤灰、黄土、水泥等材料混合形成胶结材料充填采空区、废弃巷道、离层等地下空间，所形成的充填浆液包含大量外加材料，单位充填量内煤矸石处置量有限，存在增容、工时增加、成本增加等问题，面对大规模的矸石处置量煤矸石和有限的地下空间，煤矸石无法做到随采随处置，增容后的煤矸石无法实现全部处置，即达不到将煤矸石随采随用尽，更不能实现同时“煤矸石井下充填+地面回填”了。煤矸石自身具有活性，将煤矸石制备成一种煤矸石地聚物作为充填胶结材料在煤矸石地下处置尚无应用，究其原因：1)煤矸石地聚物胶凝性质需要激发，激发过程复杂，需控制因素较多；2)矿井井下空间有限，煤矸石破碎与激发难度大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种井下-井上联动煤矸石处置系统及处置方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种井下-井上联动煤矸石处置系统，包括井上活性煤矸石浆液制备单元和井下煤矸石地下处置材料制备单元，其特征在于，所述井上活性煤矸石浆液制备单元与所述井下煤矸石地下处置材料制备单元连通，所述井上活性煤矸石浆液制备单元用于将制备得到的活性煤矸石浆液运至井下煤矸石地下处置材料制备单元，所述井下煤矸石地下处置材料制备单元用于制成煤矸石地下处置材料并用于对长壁采空区，及/或离层空间进行填充处置；

所述井上活性煤矸石浆液制备单元包括连接设置的井上破碎设备、煅烧设备、微粒研磨设备、井上制浆设备和输送管道；所述井上破碎设备用于将地面煤矸石进行破碎得到煤矸石细料；所述煅烧设备用于将所述煤矸石细料进行煅烧后并运送至所述微粒研磨设备；所述微粒研磨设备进行脱碳活化形成活化煤矸石粉末，所述井上制浆设备用于将所述活化煤矸石粉末与水混合得到活性煤矸石浆液；所述输送管道用于将所述活性煤矸石浆液运至井下煤矸石地下处置材料制备单元；

所述井下煤矸石地下处置材料制备单元包括连接设置的井下煤矸石连续输送装置、煤矸石井下分选设备、井下破碎设备、井下制浆设备和胶凝材料制备站；

所述井下煤矸石连续输送装置用于将井下采煤工作面产生的煤矸石运送至所述煤矸石井下分选设备中进行分选；所述井下破碎设备用于将所述井下分选设备分选出的作为固体废弃物的煤矸石进行破碎得到煤矸石骨料；所述胶凝材料制备站与所述输送管道通过地下巷道内输送管道连通；所述胶凝材料制备站用于将水玻璃与碱性激发材料混合经冷却制备成激发溶液，再将由所述地下巷道内输送管道输送的所述活性煤矸石浆液与所述激发溶液混合，形成煤矸石基地质聚合物胶凝材料；所述井下制浆设备用于将所述煤矸石基地质聚合物胶凝材料与所述煤矸石骨料混合制成煤矸石地下处置材料。