本發(fā)明涉及采礦工藝領(lǐng)域，具體的是一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)，還是一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用充填方法開采的礦井，根據(jù)采煤工藝、工作面充填設(shè)備和充填地點(diǎn)等，可分為綜采工作面矸石固體密實(shí)充填、普采工作面拋?lái)窓C(jī)矸石固體密實(shí)充填、綜采工作面(似)膏體充填或(超)高水充填、普采工作面(似)膏體充填或(超)高水充填、煤巷履帶自行式拋?lái)窓C(jī)密實(shí)充填等多種充填形式。

充填開采主要受3個(gè)條件的制約，即充填材料、充填效率和充填成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有充填開采主要受充填材料、充填效率和充填成本制約的問題，本發(fā)明提供了一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)和方法，該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)和方法充分利用了矸石、水泥和粉煤灰等來(lái)源廣泛的充填材料，在靠近工作面位置采用管道充填，對(duì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，效率高。該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)和方法利用自然界勢(shì)能產(chǎn)生的能力，減少了投資設(shè)備所產(chǎn)生的能量，大大的降低了充填成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)，其特征在于，該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)包括：

制漿設(shè)備，用于將水泥、粉煤灰制成漿料；

矸石供給設(shè)備，能夠向地下輸送矸石；

漿料輸送管，用于向地下輸送所述漿料；

充填管，與所述矸石供給設(shè)備和漿料輸送管連接，充填管能夠?qū)⑺鰸{料和矸石在該充填管內(nèi)混合并引導(dǎo)至待充支巷，充填管設(shè)置于地下。

一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法，該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法采用了上述的煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)，該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法包括以下步驟：

步驟1、使充填管的下端與待充支巷相對(duì)應(yīng)；當(dāng)該待充支巷的巷道傾角大于等于8°時(shí)，先將待充支巷的下出口封堵嚴(yán)密，然后用充填管在待充支巷的上出口直接灌注所述漿料和矸石的混合物，直到該混合物充填結(jié)實(shí)頂板為止；當(dāng)該待充支巷的巷道傾角小于8°時(shí)，先將該待充支巷的下出口封堵嚴(yán)密，使充填管的下端伸入至該待充支巷的下出口，然后采用后退式的方式在待充支巷內(nèi)灌注所述漿料和矸石的混合物，直至該混合物充填至待充支巷上出口，再對(duì)該上出口封堵嚴(yán)密；

步驟2、使充填管的下端向外側(cè)下一個(gè)待充支巷移動(dòng)，重復(fù)步驟1，直至完成所有待充支巷的充填。

本發(fā)明的有益效果是：

1、工作面回風(fēng)順槽采用管路取代矸石膠帶輸送機(jī)，提高了充填效率，減少了設(shè)備的投入和人員的使用，消除了設(shè)備電耗，消除了物的不安全狀態(tài)帶來(lái)的一系列不安全行為。

2、采用管路高位充填，解決支巷上端頭充填接實(shí)頂板困難的問題。

3、只要保證管道進(jìn)、出口的高差，即可解決近水平工作面采用自然界勢(shì)能的充填問題。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1是該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)的總體示意圖。

圖2是制漿設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是矸石供給設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是充填作業(yè)的示意圖。

1、水泥罐；2、粉煤灰罐；3、排氣管；4、排氣管；5、水桶；6、螺旋輸送機(jī)；7、螺旋輸送機(jī)；8、水池；9、水池水量稱重系統(tǒng)；10、高速旋流制漿機(jī)；11、累計(jì)稱重系統(tǒng)；12、低速儲(chǔ)漿桶；13、探針液位控制器；14、低速攪拌機(jī)；15、罐車；16、儲(chǔ)矸廠；17、第一矸石傳送皮帶；18、汽車；19、洗煤廠；20、矸石輸矸通道；21、漿料輸送管；22、矸石緩沖倉(cāng)；23、第二矸石傳送皮帶；24、錐形混料漏斗；25、充填管；26、工作面的回風(fēng)順槽；27、待充支巷；28、充填工作面。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明。

一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)，包括：

制漿設(shè)備，用于將水泥和粉煤灰加水后制成漿料，該漿料還可以包括除水泥和粉煤以為的其他物質(zhì)；

矸石供給設(shè)備，能夠向地下輸送矸石；

漿料輸送管21，用于向地下輸送所述漿料；

充填管25，與所述矸石供給設(shè)備和漿料輸送管21連接，充填管25能夠?qū)⑺鰸{料和矸石在該充填管25內(nèi)混合并引導(dǎo)至待充支巷27，充填管25設(shè)置于地下，如圖1至圖4所示。

制漿設(shè)備制成漿料經(jīng)過漿料輸送管21后進(jìn)入充填管25，矸石供給設(shè)備輸送的矸石也進(jìn)入充填管25，制漿設(shè)備制成漿料和矸石在充填管25中進(jìn)行初步混合，充填管25排出的漿料和矸石的混合物在進(jìn)入巷道后再一次進(jìn)行混合，能夠提高混合物充填料的質(zhì)量，使充填體凝固周期縮短2天-3天。

在本實(shí)施例中，所述制漿設(shè)備位于地面，所述制漿設(shè)備含有水泥罐1、粉煤灰罐2、水池8和高速旋流制漿機(jī)10，水泥罐1中的所述水泥、粉煤灰罐2中的所述粉煤灰和水池8中的水能夠進(jìn)入高速旋流制漿機(jī)10中混合攪拌，高速旋流制漿機(jī)10有利于水泥和粉煤灰攪拌均勻。

在本實(shí)施例中，水泥罐1和粉煤灰罐2均連接有排氣管，如水泥罐1連接有排氣管3，粉煤灰罐2連接有排氣管4，排氣管3和排氣管4的下端插入水桶5中，以防止粉塵向空氣中污染擴(kuò)散，水泥罐1通過螺旋輸送機(jī)6與高速旋流制漿機(jī)10連接，粉煤灰罐2通過螺旋輸送機(jī)7與高速旋流制漿機(jī)10連接，高速旋流制漿機(jī)10還連接有用于測(cè)量所述水泥和粉煤灰的累計(jì)重量的累計(jì)稱重系統(tǒng)11，水池8連接有用于測(cè)量水池8中水的重量的水池水量稱重系統(tǒng)9。通過累計(jì)稱重系統(tǒng)11和水池水量稱重系統(tǒng)9可以精確的控制水泥、粉煤灰和水的比例。

在本實(shí)施例中，水泥和粉煤灰可以通過罐車15運(yùn)輸至該制漿設(shè)備，該制漿設(shè)備還含有低速儲(chǔ)漿桶12，高速旋流制漿機(jī)10、低速儲(chǔ)漿桶12和漿料輸送管21依次連接，低速儲(chǔ)漿桶12上設(shè)有探針液位控制器13和低速攪拌機(jī)14。高速旋流制漿機(jī)10將混合好的漿料排入低速攪拌機(jī)14進(jìn)行進(jìn)一步的混合攪拌。例如，按照設(shè)定的質(zhì)量比，通過水池水量稱重系統(tǒng)9向高速旋流制漿機(jī)10內(nèi)給設(shè)定量的水，然后通過累計(jì)稱重系統(tǒng)11給一定質(zhì)量的水泥和粉煤灰，混合物在高速旋流制漿機(jī)10中充分混合，混合均勻后進(jìn)入低速儲(chǔ)漿桶12內(nèi)儲(chǔ)存。

在本實(shí)施例中，所述矸石供給設(shè)備含有第一矸石傳送皮帶17、矸石輸矸通道20、矸石緩沖倉(cāng)22和第二矸石傳送皮帶23，第一矸石傳送皮帶17位于地面，矸石輸矸通道20、矸石緩沖倉(cāng)22和第二矸石傳送皮帶23均位于地下，矸石能夠依次經(jīng)過第一矸石傳送皮帶17、矸石輸矸通道20、矸石緩沖倉(cāng)22和第二矸石傳送皮帶23后進(jìn)入充填管25，如圖3所示。矸石輸矸通道20為豎直狀態(tài)，矸石緩沖倉(cāng)22位于矸石輸矸通道20的正下方，矸石輸矸通道20的內(nèi)徑為500mm，矸石輸矸通道20的內(nèi)壁設(shè)有陶瓷耐磨管，矸石緩沖倉(cāng)22內(nèi)的底部設(shè)有破碎桿，該破碎桿能夠使所述矸石在矸石輸矸通道20中自由下落后與該破碎桿碰撞粉碎。

具體的，矸石輸矸通道20為從地面至井下的矸石緩沖倉(cāng)22之間建立直徑500mm的矸石輸矸孔道，并且矸石輸矸通道20內(nèi)壁設(shè)有陶瓷內(nèi)襯耐磨管，在矸石輸矸通道20底部建有一定容量的矸石緩沖倉(cāng)22；將地面洗煤廠19產(chǎn)出的矸石通過汽車18運(yùn)送到儲(chǔ)矸場(chǎng)16，當(dāng)需要進(jìn)行充填時(shí)通過地面的第一矸石傳送皮帶17均勻的將矸石下放到矸石輸矸通道20中，矸石在矸石輸矸通道20中自由下落后與矸石緩沖倉(cāng)22底部的破碎桿碰撞粉碎，使40％以上的矸石破碎成粉末狀，并儲(chǔ)存在矸石緩沖倉(cāng)22中，矸石緩沖倉(cāng)22為漏斗結(jié)構(gòu)。第二矸石傳送皮帶23再將矸石緩沖倉(cāng)22排出的矸石輸送至錐形混料漏斗24內(nèi)，如圖3所示。

在本實(shí)施例中，如圖1和圖4所示，充填管25含有依次連接的豎直段和傾斜段，該豎直段的上端設(shè)有錐形混料漏斗24，漿料輸送管21能夠?qū)⒅茲{設(shè)備制成的所述漿料輸送至錐形混料漏斗24內(nèi)，該矸石供給設(shè)備能夠?qū)?chǔ)矸場(chǎng)16中的所述矸石輸送至錐形混料漏斗24內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選漿料輸送管21直立與煤礦的立井中，在礦巷的下山段選一落矸點(diǎn)，此點(diǎn)至工作面全部為下山，無(wú)折返傾角。錐形混料漏斗24位于落矸點(diǎn)，充填管25的傾斜段沿下山段布置于工作面的回風(fēng)順槽26中。

具體的，充填管25為能夠彎曲的DN315*1.6Mpa超耐磨復(fù)合管，充填管25可以利用高速漿料在管道中低阻高速的特點(diǎn)將矸石和漿料的混合物輸送至充填支巷27，充填料(矸石和漿料的混合物)在充填管25中初步混合攪拌后，在進(jìn)入巷道后再一次進(jìn)行混合，提高了充填料的質(zhì)量，使充填體凝固周期縮短2天-3天。

一種煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法，該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法采用了上述的煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填系統(tǒng)，該煤礦開采全勢(shì)能末端管道輸送膏體充填方法包括以下步驟：

步驟1、使充填管25的下端與一條待充支巷27相對(duì)應(yīng)；當(dāng)該待充支巷27的巷道傾角大于等于8°時(shí)，先將待充支巷27的下出口封堵嚴(yán)密，然后用充填管25在待充支巷27的上出口直接灌注所述漿料和矸石的混合物，直到該混合物充填結(jié)實(shí)頂板為止，即該混合物充填結(jié)實(shí)后與巷道的上表面頂?shù)?；?dāng)該待充支巷27的巷道傾角小于8°時(shí)，先將該待充支巷27的下出口封堵嚴(yán)密，使充填管25的下端伸入至該待充支巷27的下出口，然后采用后退式的方式(也理解為向上移動(dòng)充填管25的下端的方式)在待充支巷27內(nèi)灌注所述漿料和矸石的混合物，直至該混合物充填至待充支巷27的上出口，再對(duì)該上出口封堵嚴(yán)密，即在該混合物充填至待充支巷27上出口時(shí)降低矸石的比例，提高混合物的流動(dòng)性，選用管路高位充填法(即將充填管25的下端置于待充支巷27的上出口進(jìn)行充填)使巷道的接頂率達(dá)到100％，巷道的充實(shí)率達(dá)到95％以上。

步驟2、使充填管25的下端向外側(cè)下一個(gè)待充支巷27移動(dòng)，重復(fù)步驟1，直至完成所有待充支巷27的充填，即如圖4所示，從右向左一個(gè)一個(gè)的充填待充支巷27，直至完成所有待充支巷27的充填。

通過上述介紹可知，工作面回風(fēng)順槽采用管路取代矸石膠帶輸送機(jī)，提高了充填效率，減少了設(shè)備的投入和人員的使用，消除了設(shè)備電耗，消除了物的不安全狀態(tài)帶來(lái)的一系列不安全行為。采用管路高位充填，解決支巷上端頭充填接實(shí)頂板困難的問題。只要保證管道進(jìn)、出口的高差，即可解決近水平工作面采用自然界勢(shì)能的充填問題。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。