loading(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110173300 A(43)申请公布日 2019.08.27
(21)申请号 201910372637.6(22)申请日 2019.05.06
(71)申请人 太原理工大学
地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79
号(72)发明人 郭俊庆 付仁龙 王玉 康天合
邬锦华 闫耀东 王小强 刘玺宸 (74)专利代理机构 太原晋科知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 14110
代理人 任林芳(51)Int.Cl.
E21F 15/00(2006.01)E21F 16/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法(57)摘要
本发明属采煤采空区充填技术领域，为解决现有技术提高采空区充实率方法存在工艺复杂、工程量大、影响采煤作业效率的问题，提供一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法。充填采煤液压支架后方连接阳极或阴极电极，开切眼靠近边界煤柱侧固定开排水孔的反向电极管，接通电源，电渗作用驱动采空区充填物料中的水运移至电极管并自流至水沟，电泳作用聚结采空区充填物料中的细物料至支架后方密实空间，电极附近物料氧化还原反应产生的胶结物将物料固结在一起。本发明通过电渗排水、电泳聚结、电化学胶结和覆岩加载等共同作用，含水率降低了41~66%，采空区的充实率提高至90.7
充填物料的抗压强度提高3.4~7.8倍。~95.1%，
CN 110173300 ACN 110173300 A
权 利 要 求 书
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1.一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法，其特征在于：在充填采煤液压支架后方连接阳极或阴极电极，在开切眼靠近边界煤柱一侧固定反向电极管，反向电极管上开设排水孔；接通电源，两电极间的电渗作用驱动采空区充填物料中的水运移至电极管并自流至水沟，两电极间的电泳作用聚结采空区充填物料中的细物料至支架后方密实空间，两电极附近物料发生氧化还原反应产生的胶结物将物料固结在一起增强充填物料的强度，提高采空区的充实率。
2.根据权利要求1所述的一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）测试采空区煤矸石的组分与粒径分布，以及水环境中的成分与酸碱度；（2）根据采空区内的水质及pH值，确定充填物料的种类、比例与颗粒粒径；当采空区内的水体pH值小于5时，充填物料选择煤矸石、粉煤灰与矿渣，在保证煤矸石占比0.8的条件下，粉煤灰与矿渣比例为0.1:0.1~0.15:0.05；当采空区内的水体pH值大于5，充填物料选择煤矸石、粉煤灰与黄土，在保证煤矸石占比0.8的条件下，粉煤灰与黄土比例为0.05：0.15~0.1:0.1；（3）在进风或回风顺槽倾斜方向一侧设置排水沟；（4）在充填采煤液压支架后方设置阳极或阴极电极，在开切眼靠近边界煤柱侧固定反向电极管，反向电极管上开设排水孔；（5）用绝缘导线将阳极电极与阴极电极分别接到直流电源的正极和负极，直流电源的电压随工作面的推进按照1V/m~5V/m的梯度逐渐增大；（6）接通直流电源，采空区中的水在电渗作用下向阳极电极管流动并自流至水沟，充填物料在电泳作用下向阴极电极流动并密实液压支架后方空间，同时两电极附近发生氧化还原反应产生胶结物增强充填物料的强度，提高采空区的充实率，当支架附近充填物料中的水脱出大部分后，断开电源。
3.根据权利要求2所述的一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法，其特征在于：所述电极长度是工作面长度的0.1~1.0倍。
4.根据权利要求2所述的一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法，其特征在于：所述阳极或阴极的位置选择取决于采空区内的水体pH值；当采空区内的水体pH值小于5，阳极置于采空区边界煤柱一侧，阴极置于回采工作面一侧；当采空区内的水体pH值大于5，阳极置于回采工作面一侧；阴极置于采空区边界煤柱一侧。
5.根据权利要求2所述的一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法，其特征在于：所述直流电源电压为0~3000V。
6.根据权利要求2所述的一种电渗固结提高固体充填采煤采空区充实率的方法，其特征在于：所述电极材质为铁或钢。
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