[发明专利]一种煤矿CO2砼式充填方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿CO₂砼式充填方法。 

背景技术

最近 2 0多年来 ,二氧化碳排放量的增加，致使臭氧层的损耗、温室效应加剧和全球性气候变化 ,酸雨等全球性环境问题日趋严重。使人类环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。 

CO₂封存是一项具有大规模温室气体减排潜力的技术。发展碳捕集、利用和封存，是在我国能源结构以煤为主的现实情况下，有效控制温室气体排放的一项重要举措，并有助于实现煤、石油等高碳资源的低碳化、集约化利用，促进电力、煤化工、油气等高排放行业的转型和升级，带动其他相关产业的发展，对我国中长期应对气候变化、推进低碳发展具有重要意义。目前，碳捕集、利用和封存各环节的技术研发已取得显著进展，但仍然存在成本和能耗高、长期安全性和可靠性有待验证等问题，开展试验示范既有助于通过实践来解决该技术发展中存在的各种问题，也是该技术走向规模化和商业化应用、发挥其大规模温室气体减排潜力的必经环节。 

目前，煤矿充填技术广泛应用于废弃煤矿矿井的充填，充填固化稳定后的矿井将避免了地面塌陷和沉陷问题，基本上避免了我国报废矿井带来的地质灾害,产生了巨大的社会效益和经济效益。煤矿充填材料充填开采，抑制煤层及顶底板的动力现象，提高矿井安全保障程度；对回收“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤，延长矿井服务年限（据不完全估计，国有重点煤矿“三下”压煤量高达179亿吨以上，尤其 河北、山东等省份“三下”压煤占可采资源量达一半以上），减轻煤炭开采对地表的影响，防止地表塌陷，减少耕地占用和矿区村庄搬迁有一定作用，但是目前的填充方法都存在充填材料来源困难、充填材料成本高等缺陷。 

中国矿业大学于2011年3月11日申请的CN201110057954.2公开了一种用气体进行煤矿充填的方法，但是该充填方法存在以下缺点：不利于长期封存，遇到地壳变动，开裂等气体还会溢出。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种方法简单，可操作性强，成本低廉，环保抗压的煤矿CO₂砼式充填系统和方法。 

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是： 

一种煤矿CO₂砼式充填方法，其包括如下步骤：

（1）    组建系统平台

系统平台包括砼式注浆工作站、CO₂粒子腔体工作站以及充填工作面,所述砼式注浆工作站通过输送管道与所述充填工作面相连通，所述CO₂粒子腔体工作站通过通风管道与充填工作面相连通；

（2）充填工作面设置支撑体

在充填工作面设置充填支架和充填包体；

（3）CO₂粒子腔体工作站输送CO₂粒子腔体

CO2粒子腔体工作站通过通风管道将封存有CO₂粒子的腔体输送至充填工作面处，并放置于步骤（2）中的充填包体上，形成充填有CO₂粒子腔体的充填区域；

（4）砼式注浆工作站输送高水率快凝充填材料

砼式注浆工作站通过输送管道将充填材料输送至充填工作面处，并充填于所述步骤（3）所述的充填有CO₂粒子腔体的充填区域；

（5）固化。

进一步地，所述步骤（4）中的充填材料为高水率快凝充填材料。 

进一步地，所述高水率快凝充填材料包括充填A料和充填B料，所述充填A料包括硫酸铝类胶凝材料、缓凝剂、增稠剂和悬浮剂；所述充填B料包括高活性能石膏、生石灰、促凝剂和活性胶凝辅料； 

进一步地，所述高水率快凝充填材料包括以下重量份比的充填A料和充填B料，所述充填A料包括硫酸铝类胶凝材料82~189份、缓凝剂2~9份、份增稠剂1~7和悬浮剂13~32份；所述充填B料包括高活性能石膏50~120份、生石灰20~65份、促凝剂1~6份和活性胶凝辅料10~23份。

所述增稠剂为纤维素醚；所述悬浮剂为膨润土；所述缓凝剂选自硼酸、硼砂、酒石酸或柠檬酸的一种；所述促凝剂选自碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂中的一种；所述活性胶凝辅料为硅酸盐水泥。 

进一步地，所述砼式注浆工作站通过以下步骤制作高水率快凝充填材料： 

a 按上述要求称取充填A料各组分，加入水，混合成充填A浆料，所述水的加入量为A料各组分总重量的5-8倍；