一種鉆采法矸石充填方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆采法矸石充填方法及設(shè)備，根據(jù)薄煤層井下實際工況，將井下順槽掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石破碎，采用氣力輸送設(shè)備輸送至鉆采工作面，并與原煤中分選出的矸石一同充填采空區(qū)。該充填工藝采用氣力輸送矸石和煤塊的技術(shù)，具有易實現(xiàn)采煤與充填平行作業(yè)、占用巷道空間小、物料輸運和設(shè)備配置方便等優(yōu)點，而且將矸石作為充填主料，能有效地兼顧開采經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，提高煤炭資源的回收率、降低充填成本，是一種兼顧薄煤層開采經(jīng)濟(jì)效益和開采安全性的綠色開采充填方法。
【專利說明】一種鉆采法矸石充填方法及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦開采領(lǐng)域，特別是適用于薄與極薄煤層支護(hù)充填領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著鉆采法薄煤層開采技術(shù)的推廣應(yīng)用，以及薄煤層開采深度和寬度的加大，在頂板賦存條件較差的煤層，鉆式采煤機(jī)退桿過程中易發(fā)生煤層垮落現(xiàn)象，大大降低了鉆采法工作面的安全性和可靠性。而對鉆采法采空區(qū)進(jìn)行采后充填保護(hù)，是解決頂板垮落的最理想解決方案。傳統(tǒng)充填方法在充填減沉方面取得了一定成果，但在充填鉆采法薄煤層采空區(qū)時卻存在一些問題，如覆巖離層注漿的注漿效率低和連續(xù)性不強、水砂充填用水量較大會污染地下水體、膏體(似膏體)充填成本過高、矸石自溜充填易發(fā)生充填不充分、機(jī)械化矸石充填占用井下空間較多、矸石人工充填費工費力安全性差等，而且薄煤層含矸量較高，煤層開采高度小，充填工作面作業(yè)空間有限，一般充填設(shè)備難以進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)部，導(dǎo)致充填作業(yè)不全面，存在安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種鉆采法矸石充填工藝，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在鉆采過程中增加采寬與采深而導(dǎo)致頂板垮落等問題。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種鉆采法矸石充填方法，在鉆式采煤機(jī)的鉆桿之間設(shè)置連續(xù)充填管，當(dāng)鉆采作業(yè)與順槽掘進(jìn)作業(yè)同時進(jìn)行時，鉆采作業(yè)過程與順槽掘進(jìn)過程開采出的原煤經(jīng)過分選設(shè)備將石干石與煤分選，分選出的煤由氣力輸送站輸送至井下煤倉，分選出的砰石破碎為砰石顆粒，矸石顆粒由氣力輸送設(shè)備輸送至氣力充填站與水泥、粉煤灰混合制備成充填料，在鉆式采煤機(jī)進(jìn)行退桿作業(yè)的同時，將充填料通過連續(xù)充填管輸送至鉆桿前端采空區(qū)進(jìn)行充填。
[0006]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，包括鉆采配套設(shè)備和順槽掘進(jìn)配套設(shè)備；
[0007]其中鉆采配套設(shè)備包括設(shè)置在鉆式采煤機(jī)下方的刮板輸送機(jī)，所述刮板輸送機(jī)在主巷道內(nèi)配套有采煤用煤矸破碎分選設(shè)備，所述采煤用煤矸破碎分選設(shè)備包括采煤用煤矸分選機(jī)和砰石破碎機(jī)，刮板輸送機(jī)與米煤用煤砰分選機(jī)相連，米煤用煤砰分選機(jī)具有煤塊出口和砰石出口，其中煤塊出口與氣力輸送站相連，氣力輸送站通過煤塊輸送管道與井下煤倉相連，砰石出口與砰石破碎機(jī)的入口相連，砰石破碎機(jī)的出口與小型砰石氣力輸送設(shè)備相連，小型矸石氣力輸送設(shè)備與氣力充填站相連；
[0008]其中順槽掘進(jìn)配套設(shè)備包括尾隨在半煤巖掘進(jìn)機(jī)之后的耙裝機(jī)，所述耙裝機(jī)配套有順槽用煤矸破碎分選設(shè)備，所述順槽用煤矸破碎分選設(shè)備包括順槽用煤矸分選機(jī)和順槽用矸石破碎機(jī)，耙裝機(jī)與順槽用煤矸分選機(jī)相連，順槽用煤矸分選機(jī)具有煤塊出口和矸石出口，其中煤塊出口配備有順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備，順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備通過煤塊輸送管道與氣力輸送站相連，砰石出口與砰石破碎機(jī)的入口相連，砰石破碎機(jī)的出口配備有順槽用矸石氣力輸送設(shè)備，順槽用矸石氣力輸送設(shè)備通過矸石輸送管道與氣力充填站相連，氣力充填站通過矸石輸送管道與連續(xù)充填管相連。
[0009]有益效果:
[0010]本發(fā)明的鉆采法矸石充填工藝，根據(jù)薄煤層井下實際工況，將井下巷道和順槽掘進(jìn)產(chǎn)生的煤和矸石分離并將矸石破碎，用于充填采空區(qū)。
[0011]該充填工藝采用氣力輸送技術(shù)進(jìn)行矸石和煤塊的輸送，具有易實現(xiàn)采煤與充填平行作業(yè)、占用巷道空間小、物料輸運和設(shè)備配置方便等優(yōu)點；
[0012]而且將矸石作為充填主料，能有效地兼顧開采經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，提高煤炭資源的回收率、降低充填成本，是一種兼顧薄煤層開采經(jīng)濟(jì)效益和開采安全性的綠色開采充填方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的設(shè)備布置示意圖。
[0014]圖中:半煤巖掘進(jìn)機(jī)1、祀裝機(jī)2、順槽用煤砰分選機(jī)3-1、順槽用--干石破碎機(jī)3-2、順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備4-1、小型砰石氣力輸送設(shè)備4-2、氣力充填站4-3、氣力輸送站4-4、順槽用砰石氣力輸送設(shè)備4-5、砰石輸送管道5、高壓氣體輸送管道6、米煤用煤砰分選機(jī)7-1、砰石破碎機(jī)7-2、煤塊輸送管道8、刮板輸送機(jī)9、鉆式米煤機(jī)10、連續(xù)充填管11。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1所示，鉆式采煤機(jī)10在圖1中的采煤工作面進(jìn)行鉆采作業(yè)，鉆式采煤機(jī)10的鉆桿之間設(shè)置連續(xù)充填管11，同時半煤巖掘進(jìn)機(jī)I在待掘進(jìn)順槽進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)；
[0017]鉆式采煤機(jī)10下方設(shè)置有刮板輸送機(jī)9，所述刮板輸送機(jī)9在主巷道內(nèi)配套有采煤用煤矸破碎分選設(shè)備，所述采煤用煤矸破碎分選設(shè)備包括采煤用煤矸分選機(jī)7-1和矸石破碎機(jī)7-2，刮板輸送機(jī)9與采煤用煤矸分選機(jī)7-1相連，采煤用煤矸分選機(jī)7-1具有煤塊出口和矸石出口，其中煤塊出口與氣力輸送站4-4相連，所述氣力輸送站4-4通過煤塊輸送管道8與井下煤倉相連，矸石出口與矸石破碎機(jī)7-2的入口相連，矸石破碎機(jī)7-2的出口與小型砰石氣力輸送設(shè)備4-2相連,小型砰石氣力輸送設(shè)備4-2與氣力充填站4-3相連；
[0018]尾隨在半煤巖掘進(jìn)機(jī)I之后設(shè)置有耙裝機(jī)2，所述耙裝機(jī)2配套有順槽用煤矸破碎分選設(shè)備，所述順槽用煤矸破碎分選設(shè)備包括順槽用煤矸分選機(jī)3-1和順槽用矸石破碎機(jī)
3-2，耙裝機(jī)2與順槽用煤矸分選機(jī)3-1相連，順槽用煤矸分選機(jī)3-1具有煤塊出口和矸石出口，其中煤塊出口配備有順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備4-1，順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備4-1通過煤塊輸送管道8與氣力輸送站4-4相連,砰石出口與砰石破碎機(jī)3-2的入口相連,砰石破碎機(jī)3-2的出口配備有順槽用砰石氣力輸送設(shè)備4-5,順槽用砰石氣力輸送設(shè)備4-5通過石干石輸送管道5也與氣力充填站4-3相連,氣力充填站4-3通過砰石輸送管道5與連續(xù)充填管11相連。
[0019]上述順槽用氣力輸送設(shè)備4-1、小型砰石氣力輸送設(shè)備4-2、氣力充填站4-3、氣力輸送站4-4以及順槽用矸石氣力輸送設(shè)備4-5均由高壓氣體輸送管道6提供高壓空氣。
[0020]本裝置的工作過程包括同時進(jìn)行的兩部分:
[0021]第一部分:處理鉆采作業(yè)過程中的產(chǎn)生的煤和矸石
[0022](I)當(dāng)鉆式采煤機(jī)10進(jìn)行開采作業(yè)時，充填管12與鉆式采煤機(jī)10的工作機(jī)構(gòu)一同鉆入煤層；
[0023](2)鉆式采煤機(jī)10開采出的原煤通過刮板輸送機(jī)9輸送至主巷道中的采煤用煤矸破碎分選設(shè)備；
[0024](3)采煤用煤矸破碎分選設(shè)備中的采煤用煤矸分選機(jī)7-1將原煤進(jìn)行破碎分選，煤破碎為50_以下的煤塊顆粒，并輸送至氣力輸送站4-4 ;同時，采煤用煤矸分選機(jī)7-1分選出的矸石送入矸石破碎機(jī)7-2 ；
[0025](4)砰石破碎機(jī)7-2將砰石破碎至30mm?50mm粒徑的石塊顆粒,并通過小型砰石氣力輸送設(shè)備4-3輸送至氣力充填站4-3 ；
[0026]第二部分:處理順槽掘進(jìn)作業(yè)過程產(chǎn)生的煤和矸石
[0027](I)半煤巖掘進(jìn)機(jī)I在順槽進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)；
[0028](2)耙裝機(jī)2尾隨半煤巖掘進(jìn)機(jī)I將掘進(jìn)下來的煤和矸石輸送至順槽用煤矸分選設(shè)備；
[0029](3)順槽用煤矸分選設(shè)備中的順槽用煤矸分選機(jī)3-1分選煤和矸石，將煤破碎為50mm以下的煤塊顆粒，并輸送至順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備4-1，順槽用煤塊氣力輸送設(shè)備
4-1將煤塊顆粒通過煤塊輸送管道8輸送至氣力輸送站4-4 ;同時順槽用煤矸分選機(jī)3-1將分選出的矸石通過送入順槽用矸石破碎機(jī)3-2 ；
[0030](4)順槽用砰石破碎機(jī)3-2將砰石破碎至30mm?50mm粒徑的石塊顆粒,并利用順槽用砰石氣力輸送設(shè)備4-5通過砰石輸送管道5輸送至氣力充填站4-3 ；
[0031]上述兩個部分的操作使得鉆采過程和掘進(jìn)過程中的產(chǎn)生煤都集中到了氣力輸送站4-4內(nèi)，鉆采過程和掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的矸石都集中到了氣力充填站4-3。氣力輸送站4-4與井下煤倉相連，將煤運送至煤倉中存儲；氣力充填站4-3將矸石顆粒一同與水泥、粉煤灰等其他充填配料混合形成充填，以備充填使用；當(dāng)鉆式采煤機(jī)10進(jìn)行退桿作業(yè)時，氣力充填站4-3將混合后的充填料通過矸石輸送管道5輸送至安裝在鉆式采煤機(jī)10上的連續(xù)充填管11內(nèi)，連續(xù)充填管11將充填料輸送至鉆式采煤機(jī)10采空區(qū)，進(jìn)行矸石充填作業(yè)。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆采法矸石充填方法，其特征在于:在鉆式采煤機(jī)(10)的鉆桿之間設(shè)置連續(xù)充填管(11)，當(dāng)鉆采作業(yè)與順槽掘進(jìn)作業(yè)同時進(jìn)行時，鉆采作業(yè)過程與順槽掘進(jìn)過程開采出的原煤經(jīng)過分選設(shè)備將砰石與煤分選，分選出的煤由氣力輸送站(4-4)輸送至井下煤倉，分選出的矸石破碎為矸石顆粒，矸石顆粒由氣力輸送設(shè)備輸送至氣力充填站(4-3)與水泥、粉煤灰混合制備成充填料，在鉆式采煤機(jī)(10)進(jìn)行退桿作業(yè)的同時，將充填料通過連續(xù)充填管(11)輸送至鉆桿前端采空區(qū)進(jìn)行充填。
2.一種鉆采法矸石充填設(shè)備，其特征在于:包括鉆采作業(yè)配套設(shè)備和順槽掘作業(yè)進(jìn)配套設(shè)備； 其中鉆采作業(yè)配套設(shè)備包括設(shè)置在鉆式采煤機(jī)(10)下方的刮板輸送機(jī)(9)，所述刮板輸送機(jī)(9)在主巷道內(nèi)配套有采煤用煤矸破碎分選設(shè)備，所述采煤用煤矸破碎分選設(shè)備包括采煤用煤矸分選機(jī)(7-1)和矸石破碎機(jī)(7-2)，刮板輸送機(jī)(9)與采煤用煤矸分選機(jī)(7-1)相連，采煤用煤矸分選機(jī)(7-1)具有煤塊出口和矸石出口，其中煤塊出口與氣力輸送站(4-4)相連，所述氣力輸送站(4-4)通過煤塊輸送管道(8)與井下煤倉相連，矸石出口與矸石破碎機(jī)(7-2)的入口相連，矸石破碎機(jī)(7-2)的出口與小型矸石氣力輸送設(shè)備(4-2)相連，小型矸石氣力輸送設(shè)備(4-2)與氣力充填站(4-3)相連； 其中順槽掘進(jìn)作業(yè)配套設(shè)備包括尾隨在半煤巖掘進(jìn)機(jī)(I)之后的耙裝機(jī)(2)，所述耙裝機(jī)(2)配套有順槽用煤矸破碎分選設(shè)備，所述順槽用煤矸破碎分選設(shè)備包括順槽用煤矸分選機(jī)(3-1)和順槽用矸石破碎機(jī)(3-2)，耙裝機(jī)(2)與順槽用煤矸分選機(jī)(3-1)相連，順槽用煤矸分選機(jī)(3-1)具有煤塊出口和矸石出口，其中煤塊出口配備有順槽用氣力輸送設(shè)備(4-1)，順槽用氣力輸送設(shè)備(4-1)通過煤塊輸送管道(8)與氣力輸送站(4-4)相連，矸石出口與矸石破碎機(jī)(3-2)的入口相連，矸石破碎機(jī)(3-2)的出口配備有順槽用矸石氣力輸送設(shè)備(4-5),順槽用砰石氣力輸送設(shè)備(4-5)通過砰石輸送管道(5)與氣力充填站(4-3)相連，氣力充填站(4-3)通過矸石輸送管道(5)與連續(xù)充填管(11)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆采法矸石充填設(shè)備，其特征在于:所述的順槽用氣力輸送設(shè)備(4-1)、小型矸石氣力輸送設(shè)備(4-2)、氣力充填站(4-3)、氣力輸送站(4-4)以及順槽用石干石氣力輸送設(shè)備(4-5)均由高壓氣體輸送管道(6)提供高壓空氣。
【文檔編號】E21F15/08GK104373126SQ201410738368
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】李建平, 楊道龍, 杜長龍, 付林, 鄭克洪, 程舒燕, 姬會福, 崔玉明, 胡九洲, 陳源源, 徐寒冬, 田世偉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)