專利名稱：一種井下矸石充填設備及應用所述設備的充填方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種井下矸石充填設備、以及應用所述設備的充填方法。
背景技術：
隨著我國對煤炭資源開發(fā)的逐年激增，對環(huán)境造成了巨大的破壞，采煤區(qū)地面出現(xiàn)塌方現(xiàn)象嚴重，如何能夠高效環(huán)保的開采煤成為當今煤炭行業(yè)面臨的主要問題之一?，F(xiàn)在，人們主要是利用采煤過程中產(chǎn)生的矸石進行充填開采，以緩解對環(huán)境造成的破壞，目前，常用的三種充填開采方式為矸石填充、走向條帶填充和傾斜條帶填充；矸石填充方式矸石用量大、充填繁瑣與效果不理想等缺點，走向條帶填充和傾斜條帶填充雖然具有節(jié)約矸石，單體混凝土墻體強度高的特點，然而整體支撐強度不高，采空區(qū)密閉性不好，不利于通風控制?；诖?，迫切需要提出一種更好的充填開采方式，以提高采空區(qū)的支撐能力，降低地表沉陷度。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提出一種井下矸石充填設備，能夠充分利用采煤過程中產(chǎn)生的矸石，有效提高采空區(qū)的支撐能力，以降低地表的沉陷度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種井下矸石充填設備，包括充填機構，內部設置有充填模板和移動充填泵站，充填模板包括沿傾向設置的固定板和若干個垂直設置在固定板上的走向充填模板，在相鄰兩個走向充填模板之間分別設置有走向充填區(qū)或傾向充填區(qū)，且所述走向充填區(qū)和傾向充填區(qū)間隔設置；在設置所述傾向充填區(qū)的相鄰兩走向充填模板之間設置有能自動開合的傾向充填模板，當傾向充填模板閉合時，由傾向充填模板、兩相鄰走向充填模板和固定板之間圍成所述傾向充填區(qū)，并由所述移動充填泵站同時對所述走向充填區(qū)與傾向充填區(qū)進行充填，當傾向充填模板打開時，移動充填泵站不進行充填，整個充填機構沿走向方向移動；行走機構，包括工作面液壓支架與設置在所述工作面液壓支架和所述固定板之間的牽引部件，所述充填機構在所述牽引部件的作用下沿走向方向移動。優(yōu)選地，所述傾向充填模板的一側邊沿通過轉軸設置在與該傾向充填模板鄰接的兩走向充填模板中的一個走向充填模板上，并通過開合液壓千斤頂實現(xiàn)所述傾向充填模板的開合動作，傾向充填模板的長度與該傾向充填模板鄰接的兩走向充填模板之間的間隔相
坐寸ο優(yōu)選地，所述頂層走向充填模板、底層走向充填模板在分別與采空區(qū)頂板或底板接觸的一側表面上設置有柔性緩沖墊層。優(yōu)選地，所述走向充填模板和傾向充填模板內部均布置有矸石混凝土輸送管路、輸水管路與輸油管路，在走向充填模板和傾向充填模板表面上對應的開設有注衆(zhòng)孔、噴水孔與噴油孔，所述矸石混凝土輸送管路、輸水管路與輸油管路共同連接到所述移動充填泵站上。 優(yōu)選地，所述牽弓I部件采用行走液壓千斤頂。本發(fā)明還提出了一種井下矸石充填方法，應用上述充填設備，其包括如下工作步驟a、開合液壓千斤頂動作，閉合傾向充填模板，此時，由傾向充填模板、兩相鄰走向充填模板和固定板之間圍成所述傾向充填區(qū)；b、由輸油管路通過噴油孔向傾向充填模板與走向充填模板進行噴油操作，利于脫模；c、待傾向充填模板與走向充填模板潤滑后，由矸石混凝土輸送管路通過注漿孔向傾向充填區(qū)與走向充填區(qū)內部注滿漿液；d、待漿液達到第一設定凝固強度后，由輸水管路通過噴水孔向傾向充填模板與走向充填模板進行噴水操作，利于脫模；e、待漿液繼續(xù)凝固到第二設定凝固強度后，開合液壓千斤頂動作并配合高壓噴水操作進行脫模，傾向充填模板打開；f、工作面液壓支架，通過行走液壓千斤頂帶動包括傾向充填模板與走向充填模在內的整個充填模板沿走向方向移動指定距離，一次充填過程完成；g、下一次充填過程開始，返回執(zhí)行步驟a操作。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明述及的井下矸石充填設備，行走機構與充填機構之間通過牽引部件發(fā)生聯(lián)動，達到米煤工作與砰石充填的同步，利于克服現(xiàn)有技術中行走設備與充填設備分開設置時需要為充填設備預留足夠的工作空間的缺陷，提高了工作效率；另外，本發(fā)明中的井下矸石充填設備，在采空區(qū)進行縱橫填充，在充分利用矸石的情況下，增強了采空區(qū)的支撐能力，有效降低了地表沉陷度，同時增強了采空區(qū)的密閉效果。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選改進，所述頂層走向充填模板、底層走向充填模板在分別與采空區(qū)頂板或底板接觸的一側表面上設置有柔性緩沖墊層，一方面便于整個充填模板的移動，另一方面緩沖采空區(qū)頂板對充填模板的擠壓力避免造成整個充填模板的損壞。


圖1為本發(fā)明實施例中井下矸石充填設備的結構示意圖，圖中示出了傾向充填模板處于閉合時的狀態(tài)圖；圖2為圖1中傾向充填模板處于打開時的狀態(tài)圖；圖3為圖1井下矸石充填設備中充填模板的整體結構示意圖，圖中示出了傾向充填模板處于閉合時的狀態(tài)圖；圖4為圖3中傾向充填模板處于打開時的狀態(tài)圖。
具體實施例方式結合圖1、圖2所示，一種井下充填設備，包括充填機構I與行走機構2，其中，充填機構可以實現(xiàn)在煤層采空區(qū)域的縱橫充填，以便增強采空區(qū)的支撐能力，降低地表沉陷度，填充區(qū)域3如圖1所示，行走機構用于牽引充填機構沿走向方向前進。
充填機構I內部設置有充填模板和移動充填泵站102，充填模板包括固定板103和若干個垂直設置在固定板上的走向充填模板104，充填模板沿傾向設置，在相鄰的兩個走向充填模板之間分別設置有走向充填區(qū)105或傾向充填區(qū)106，并且走向充填區(qū)105和傾向充填區(qū)106間隔設置，如圖中I標注所示，通過對走向充填區(qū)105和傾向充填區(qū)106的共同填充，形成上述縱橫充填效果。在設置傾向充填區(qū)106的相鄰兩走向充填模板之間設有傾向充填模板107，該傾向充填模板能自動開合，在傾向充填模板閉合時，由傾向充填模板107、兩相鄰走向充填模板104和固定板103之間圍成上述傾向充填區(qū)106，并由移動充填泵站102開始對走向充填區(qū)105和傾向充填區(qū)106進行充填操作，在傾向充填模板打開時，移動充填泵站不進行充填操作，整個充填機構沿走向方向移動。行走機構2，包括工作面液壓支架201與牽引部件202，優(yōu)選地，該牽引部件采用行走液壓千斤頂，牽引部件設置在工作面液壓支架和固定板之間，整個充填機構在牽引部件的作用下沿走向方向移動。頂層走向充填模板104a、底層走向充填模板104b在分別與采空區(qū)頂板或底板接觸的一側表面上設置有柔性緩沖墊層(圖中未示出)，該柔性緩沖墊層優(yōu)選采用耐磨橡膠材料，一方面便于整個充填模板的移動，增強整個充填模板移動過程中的耐磨性，另一方面緩沖采空區(qū)頂板對充填模板的擠壓力避免造成整個充填模板的損壞。結合圖1、圖3與圖4所示，傾向充填模板的一側邊沿通過轉軸設置在與該傾向充填模板鄰接的兩個走向充填模板104c、104d中的其中一個走向充填模板104c上,傾向充填模板通過開合液壓千斤頂實現(xiàn)自身的開合，即打開或閉合操作，傾向充填模板107a的長度與走向充填模板104c與104d之間的間隔相等，以保證形成一個密閉的傾向充填區(qū)，實現(xiàn)縱橫充填的目的。走向充填模板104和傾向充填模板107內部均布置有矸石混凝土輸送管路、輸水管路與輸油管路，在走向充填模板104和傾向充填模板107表面上對應的開設有注漿孔109、噴水孔110與噴油孔111，所述矸石混凝土輸送管路112、輸水管路108與輸油管路101共同連接到所述移動充填泵站102上。其充填步驟大致如下a、開合液壓千斤頂動作，閉合傾向充填模板，此時，由傾向充填模板、兩相鄰走向充填模板和固定板之間圍成所述傾向充填區(qū)；b、由輸油管路通過噴油孔向傾向充填模板與走向充填模板進行噴油操作，利于脫模；c、待傾向充填模板與走向充填模板潤滑后，由矸石混凝土輸送管路通過注漿孔向傾向充填區(qū)與走向充填區(qū)內部注滿漿液；d、待漿液達到第一設定凝固強度后，由輸水管路通過噴水孔向傾向充填模板與走向充填模板進行噴水操作，利于脫模；e、待漿液繼續(xù)凝固到第二設定凝固強度后，開合液壓千斤頂動作并配合高壓噴水操作進行脫模，傾向充填模板打開；f、工作面液壓支架，通過行走液壓千斤頂帶動包括傾向充填模板與走向充填模在內的整個充填模板沿走向方向移動指定距離，一次充填過程完成；
g、下一次充填過程開始，返回執(zhí)行步驟a操作。上述充填步驟中的第一、第二設定凝固強度與漿液凝固時間密切相關，選取漿液凝固過程中的兩個時間點上的凝固強度分別作為第一、第二設定凝固強度，并且漿液第二設定凝固強度大于第一設定凝固強度，通過聲學方法可以出測定漿液的凝固時間，此處不再詳細贅述。當然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替換、明顯變形形式，均落在本說明書的實質范圍之內，理應受到本發(fā)明的保護。
權利要求
1.一種井下矸石充填設備，其特征在于，包括:充填機構，內部設置有充填模板和移動充填泵站，充填模板包括沿傾向設置的固定板和若干個垂直設置在固定板上的走向充填模板，在相鄰兩個走向充填模板之間分別設置有走向充填區(qū)或傾向充填區(qū)，且所述走向充填區(qū)和傾向充填區(qū)間隔設置；在設置所述傾向充填區(qū)的相鄰兩走向充填模板之間設置有能自動開合的傾向充填模板，當傾向充填模板閉合時，由傾向充填模板、兩相鄰走向充填模板和固定板之間圍成所述傾向充填區(qū)，并由所述移動充填泵站同時對所述走向充填區(qū)與傾向充填區(qū)進行充填，當傾向充填模板打開時，移動充填泵站不進行充填，整個充填機構沿走向方向移動；行走機構，包括工作面液壓支架與設置在所述工作面液壓支架和所述固定板之間的牽引部件，所述充填機構在所述牽引部件的作用下沿走向方向移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種井下矸石充填設備，其特征在于，所述傾向充填模板的一側邊沿通過轉軸設置在與該傾向充填模板鄰接的兩走向充填模板中的一個走向充填模板上，并通過開合液壓千斤頂實現(xiàn)所述傾向充填模板的開合動作，傾向充填模板的長度與該傾向充填模板鄰接的兩走向充填模板之間的間隔相等。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種井下矸石充填設備，其特征在于，所述頂層走向充填模板、底層走向充填模板在分別與采空區(qū)頂板或底板接觸的一側表面上設置有柔性緩沖墊層。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種井下矸石充填設備，其特征在于，所述走向充填模板和傾向充填模板內部均布置有矸石混凝土輸送管路、輸水管路與輸油管路，在走向充填模板和傾向充填模板表面上對應的開設有注漿孔、噴水孔與噴油孔，所述矸石混凝土輸送管路、輸水管路與輸油管路共同連接到所述移動充填泵站上。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種井下矸石充填設備，其特征在于，所述牽引部件采用行走液壓千斤頂。`
6.一種井下矸石充填方法，其特征在于，采用如權利要求1至5任一項所述的井下矸石充填設備，包括如下步驟:a、開合液壓千斤頂動作，閉合傾向充填模板，此時，由傾向充填模板、兩相鄰走向充填模板和固定板之間圍成所述傾向充填區(qū)；b、由輸油管路通過噴油孔向傾向充填模板與走向充填模板進行噴油操作；C、待傾向充填模板與走向充填模板潤滑后，由矸石混凝土輸送管路通過注漿孔向傾向充填區(qū)與走向充填區(qū)內部注滿漿液；d、待漿液達到第一設定凝固強度后，由輸水管路通過噴水孔向傾向充填模板與走向充填模板進行噴水操作；e、待漿液繼續(xù)凝固到第二設定凝固強度后，開合液壓千斤頂動作并配合高壓噴水操作進行脫模，傾向充填模板打開；f、工作面液壓支架,通過行走液壓千斤頂帶動包括傾向充填模板與走向充填模在內的整個充填模板沿走向方向移動指定距離，一次充填過程完成；g、下一次充填過程開始，返回執(zhí)行步驟a操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下矸石充填設備以及應用所述充填設備的充填方法。所述充填設備，包括充填機構與行走機構，充填機構內部設置有充填模板和移動充填泵站，充填模板包括固定板和若干個垂直設置在固定板上的走向充填模板，在相鄰兩個走向充填模板之間分別設置有走向充填區(qū)或傾向充填區(qū)，且所述走向充填區(qū)和傾向充填區(qū)間隔設置；在設置所述傾向充填區(qū)的相鄰兩走向充填模板之間設置有能自動開合的傾向充填模板，當傾向充填模板閉合時，圍成上述傾向充填區(qū)，通過對走向充填區(qū)和傾向充填區(qū)的共同填充，達到縱橫充填的效果，增強了采空區(qū)支撐能力，有效降低了地表沉陷度。
文檔編號E21F15/00GK103075188SQ20121059332
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權日2012年12月29日
發(fā)明者張通, 張恒, 盧昊 申請人:山東科技大學