一种固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法

本发明涉及矿山固废处置及矿山地热开发，具体涉及一种固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法。

背景技术：

1、在煤炭绿色开采及可再生地热能源开发的推动下，实现矿山固废处置及矿山地热开发已成为大势所趋。借以矿山固废充填实现矿山地热开发实现上述目的的一种有效途径，但目前尚缺乏相关技术方法。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明提供一种固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，可实现固废绿色处置的同时对地热进行开发。

2、本发明采用的技术方案是：一种固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、划定工作面已采支巷连续分段充填空间，并沿支巷底板铺设主充填管道；

4、步骤s2、在支巷顶板及其下方的底板上开凿卡槽，沿支巷长度方向再开凿一组卡槽，然后在两组卡槽上分别安装隔离挡墙，构建出首段充填空间；

5、步骤s3、将末端充填管道与所述主充填管道连接，其另一端从隔离挡墙穿过并伸进首段充填空间内，地热提取管道穿过两个隔离挡墙，两端位于两个所述隔离挡墙之外；

6、步骤s4、通过所述主充填管道和末端充填管道向首段充填空间浇筑固废胶结功能充填膏体；

7、步骤s5、后退式开凿卡槽，构建下一段充填空间，然后安装地热提取管道并使其与首段充填空间内的地热提取管道连接；

8、步骤s6、首段充填空间浇筑完成后，关闭充填泵，拆卸部分主充填管道，移动末端充填管道，使其出口位于下一段充填空间内；

9、步骤s7、重复执行步骤s3-步骤s6，直到单个支巷的功能性埋管充填全部完成；步骤s8、重复步骤s1至步骤s6，将平行布置的各支巷均埋管充填完成，然后在回风顺槽与运输顺槽中将每个支巷的地热提取管管道的两端分别接到取热支管上，然后将所有取热支管连接到取热主管上，从而形成地埋管换热系统。

10、作为本发明的进一步改进，所述主充填管道为不锈钢管，为分段式安装，每段长度为3-5米。

11、作为本发明的进一步改进，所述卡槽分别位于支巷的顶板和底板中，上下各四个，单个卡槽的深度为支巷高度的1/10，宽度为支巷宽度的1/10，厚度为隔离挡墙的1/3。

12、作为本发明的进一步改进，所述隔离挡墙是由四块预制模块拼装而成的拱形结构，挡墙上预留有安装末端充填管道及地热提取管道的通孔。

13、作为本发明的进一步改进，地热提取管道材质为高导热不锈钢管，每个分段长度为3-5m。

14、作为本发明的进一步改进，末端充填管道由垂直段及水平段组成，水平段的一端由隔离挡墙的预留通孔支撑固定，另一端则由螺旋伸缩撑杆支撑固定。

15、作为本发明的进一步改进，固废胶结功能充填膏体由吸附石蜡的多孔火山岩粗骨料、矸石粗骨料、矸石细骨料、粉煤灰、水泥以及处理后的矿井水组成，具体配比参数为：料浆浓度80％、火山岩粗骨料替矸率50％、砂率40％、骨胶比2：1、粉煤灰产量0.2。

16、作为本发明的进一步改进，后段充填空间卡槽的开挖、隔离挡墙的布设以及后段地热提取管道的安装工作，与首段充填空间浇筑固废胶结功能充填膏体同时完成。

17、作为本发明的进一步改进，所述取热支管和所述取热主管均为保温不锈钢管。

18、本发明的有益效果是：

19、(1)本发明可以在连采连充的采煤方式下，将采空区充填与地热取热统一布局，一方面将固体废弃物充分利用，防止地表沉陷，另一方面可以形成地热取热系统，进行地热开发；

20、(2)膏体充填工作与地热管道铺设同步进行，可提高整个项目的工作效率；

21、(3)由于每个支巷内埋管充填是分段完成的，主充填管道与末端充填管道均为分段式安装，且隔离挡墙为拼接式安装，因此，在前段充填空间注浆时，后续的隔离挡墙与卡槽的开设与安装可同步进行，以提高铺设效率。

1.一种固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，所述主充填管道(1)为不锈钢管，为分段式安装，每段长度为3-5米。

3.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，所述卡槽(2)分别位于支巷的顶板和底板中，上下各四个，单个卡槽(2)的深度为支巷高度的1/10，宽度为支巷宽度的1/10，厚度为隔离挡墙(3)的1/3。

4.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，所述隔离挡墙(3)是由四块预制模块拼装而成的拱形结构，挡墙上预留有安装末端充填管道(5)及地热提取管道(4)的通孔。

5.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，地热提取管道(4)材质为高导热不锈钢管，每个分段长度为3-5m。

6.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，末端充填管道(5)由垂直段及水平段组成，水平段的一端由隔离挡墙(3)的预留通孔支撑固定，另一端则由螺旋伸缩撑杆(9)支撑固定。

7.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，固废胶结功能充填膏体(6)由吸附石蜡的多孔火山岩粗骨料、矸石粗骨料、矸石细骨料、粉煤灰、水泥以及处理后的矿井水组成，具体配比参数为：料浆浓度80％、火山岩粗骨料替矸率50％、砂率40％、骨胶比2：1、粉煤灰产量0.2。

8.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，后段充填空间卡槽(2)的开挖、隔离挡墙(3)的布设以及后段地热提取管道(4)的安装工作，与首段充填空间浇筑固废胶结功能充填膏体(6)同时完成。

9.根据权利要求1所述的固废胶结功能充填体布置管道提取地热方法，其特征在于，所述取热支管(7)和所述取热主管(8)均为保温不锈钢管。