[发明专利]一种高水材料地裂缝充填系统及充填治理方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种地裂缝充填系统及充填治理方法，尤其适用于西部干旱矿区老采空区采动地裂缝治理的高水材料地裂缝充填系统及充填治理方法。

背景技术

地裂缝是西部矿区浅埋煤层开采造成的一种典型的地质灾害，是由于资源开采引起上覆岩层的破断而直至地表开裂而形成的，一方面，给矿井安全生产造成重大隐患，尤其是地裂缝与采空区贯通时，时常发生漏水漏风、溃水溃沙等安全事故；另一方面，对生态环境造成不可逆的损伤，地表塌陷、水土流失、植被退化等环境问题日趋严重。西部矿区普遍具有储量大、埋藏浅、地表生态脆弱等特点，随着我国煤炭西进战略的实施，大量的煤炭资源开采造成的地裂缝灾害亟须治理。

采动地裂缝分为采动过程中的临时性裂缝和地表稳沉后的永久性裂缝两种，临时性裂缝对矿井安全生产的影响较大，一般是随着工作面的推进在采空区正上方同时发育，通常的治理方法为：随时监测、临时掩埋、地表推平，其缺点是掩埋不实、治标不治本；永久性裂缝对生态环境的影响更大，在工作面两侧及开切眼、停采线附近发育最为密集，通常的治理方法有：沙土灌入、固体废弃物充填等，其缺点在于：工艺复杂、成本较高、充填不实、不宜保水、留有安全隐患等。总体而言，由于采动地裂缝形态各异，深浅不一，平面分布及剖面形态极不规律，传统的治理方法成本较高，难以从根本上消除地裂缝的安全隐患，对西部矿区脆弱生态环境的修复能力有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉，充填密实、保水性能好、植被成活率高，能从根本上消除安全隐患的高水材料地裂缝充填系统及治理方法。

为实现上述目的，本发明的高水材料地裂缝充填系统，包括车体和发动机，所述车体上分别设有与发动机相连接的空气压缩机、充填浆液生产系统和注浆系统，所述充填浆液生产系统为两套浆液搅拌桶组，浆液搅拌桶组由A浆液搅拌桶和B浆液搅拌桶构成，A浆液搅拌桶和B浆液搅拌桶内均设有气动搅拌机，所述注浆系统包括通过管路与浆液搅拌桶组连接的注浆泵，注浆泵设有两个吸浆口和两个出浆口，两个A浆液搅拌桶与注浆泵的吸浆口之间设有三通，三通上设有切换阀，两个B浆液搅拌桶与注浆泵的吸浆口之间设有三通，三通上设有切换阀，注浆泵的两个出浆口上设有混合器，混合器上设有注浆管，所述注浆泵以及各气动搅拌机通过管道与空气压缩机相连接。所述的注浆管长度不低于30m，不超过1000m；所述的气动注浆泵额定浆量不低于150L/min；所述发动机每小时功率不低于16kW；所述空气压缩机排气量不小于3.0m3/min。

一种使用上述充填系统的高水材料地裂缝充填治理方法，其特征在于包括如下步骤：

a. 将充填系统安置在地裂缝1000m范围以内，启动充填系统的空气压缩机，将购买来的高水材料分别投入两套浆液搅拌桶组的A浆液搅拌桶和B浆液搅拌桶内，按要求注入清水，通过空气压缩机驱动设在A浆液搅拌桶和B浆液搅拌桶内的气动搅拌机工作；

b．气动搅拌机将 A浆液搅拌桶和B浆液搅拌桶（内的高水材料和清水充分混合为浆液之后，开启气动注浆泵，气动注浆泵通过管道将两种浆液吸入气动注浆泵内，通过气动注浆泵的两个出口注入混合器内充分混合形成高水材料充填浆液，将高水材料充填浆液通过注浆管向地裂缝内部注入，当高水材料充填浆液的充填高度距离地表高度h为0.4-0.6米时停止注浆，两组浆液搅拌桶通过切换阀切换轮流使用，保证注浆流程不间断；

c．待高水材料充填浆液充分凝固后，在地裂缝内的高水材料充填浆液固结体上覆土，覆土后将土壤夯实，夯实土体的干容重不低于1.3t/m3； 

d. 在覆土的上表面构建出深度为0.1m-0.2m的弧形裂缝槽；

e．在裂缝槽上撒播草种，并铺设由稻麦秸秆构成的草毯基底，从而形成生态草毯，或者种植抗旱性能较强的乔灌木植物。

有益效果：本发明的高水材料地裂缝充填系统及治理方法，将高水材料充填浆液注入地裂缝中，当高水材料充填浆液充分凝固后，其形成的固态结构可完全充填至裂缝最底部，充填密实，不留地下空洞，完全消除安全隐患，充填效率高，并且充填成本低，适合于塌陷区各种类型地裂缝的充填治理，同时由于高水材料具有良好的隔水性能，以及覆土上方设置的弧形裂缝槽，能有效地减少地表水土流失，提高治理区的保水性能及植被的成活率，解决了西部干旱矿区地表生态修复的技术难题。

附图说明

图1为本发明的高水材料地裂缝充填系统结构图； 

图2为本发明的高水材料地裂缝充填结构图；