CN102444418B

CN102444418B - 用于巷道充填的装置

Info

Publication number: CN102444418B
Application number: CN201110409608.6A
Authority: CN
Inventors: 李巨海; 公成东; 李光; 安宝; 高太生
Original assignee: SHANDONG MINGXING MINING GROUP CO Ltd
Current assignee: SHANDONG MINGXING MINING GROUP CO Ltd
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: CN102444418A

Abstract

一种用于矸石充填的装置，包含有溜矸孔（101）、矸石仓（104）、粉碎机Ⅰ（11）、输送机和充矸液压支架（23），矸石仓（104）设置在充填巷道（102）中，在地面上设置有与矸石仓（104）连通的溜矸孔（101），在地面上设置有粉碎机Ⅰ（11），粉碎机Ⅰ（11）设置为通过溜矸孔（101）与矸石仓（104）联接，在充填巷道（102）设置有输送机和充矸液压支架（23），充矸液压支架（23）设置在充填工作面上，矸石仓（104）设置为通过输送机与充矸液压支架（23）联接，因此消除了矸石的污染，提高开采回采率。

Description

用于巷道充填的装置

一、技术领域

本发明涉及一种用于矿道充填的装置，尤其是一种适用于使用矸石对巷道充填的装置。

二、背景技术

在使用常规的全部垮落法管理顶板开采后，会造成地表塌陷破坏，在我国大部分煤矿都涉及到三下采煤问题，且一些煤矿已经影响到矿井的正常接续和安全开采，更造成地企关系的紧张，因此矸石充填是解决这些问题的关键、也是绿色开采的发展趋势，煤矿开采过程中产生大量矸石排到地面，既占地又造成污染，另外地面矸石山还容易引发矸石山事故。而同时井下回采面采出的空间，由于采用全部垮落法管理，造成上覆岩层的垮落，形成不同程度的地表塌陷。据相关资料统计，采用全部垮落法管理顶板的采煤方式每采出一万吨煤，造成地面沉陷面积可达0.2km²。

现有的巷道充填技术为：随着煤炭资源开采，导致了地表塌陷和生态环境破坏。矸石充填开采是煤矿绿色开采技术的重要组成部分。从理论上讲，矸石充填开采是解决煤矿开采环境问题的理想途径之一。近年来，随着矸石充填液压支架、高速动力抛矸机等关键设备研制成功，以及矸石充填开采在新汶矿区的试验取得成功，使矸石充填开采的成功实施成为可能。采用矸石充填开采技术解决压煤开采，既可解决煤矿生产的矸石的井下处置问题，避免矸石上井带来的矿井运输紧张、地面环境污染和占地问题，又可实现对地表的有效控制，保护地面建筑物安全，达到促进资源开采和环境保护协调发展的目的。充填开采除采用矸石作为充填材料外，其它矿区也有采用水沙充填、石屑、黄土、炉渣、膏体等材料。1、采用水沙充填。波兰于50年代初就广泛应用水砂充填法减少地表塌陷，我国也进行了水沙充填开采，如新汶协庄矿。近年来，由于充填材料缺少和充填费用较高，现已很少采用这种方法解决开采损害问题。2、似膏体充填工艺技术。似膏体充填技术充分利用固体废弃物，降低充填成本，提高回采率，是实现充填开采的新途径。3、原矸充填工艺技术。将井上、下矸石粉碎，然后通过管道输送或矿车运送，再经皮带输送到工作面直接充入采空区。该项充填技术成本低，矸石处理简单。

我矿区驻地住户密集，人口众多，也是行政机关政府所在地，地面上建筑需要保护。矸石山容量有限，且不断增加，不仅新增矸石堆放成为制约矿井今后发展的难题，还对环境造成污染，人员安全造成威胁，为克服以上问题，采用原矸充填对井上、下矸石进行处理。同时其中的一个采区位于矿井的东部，面积为1.034K㎡，开采2、4、6、11、13、15、16煤层，总厚度为 10.03 米，共有可采储量923.4万吨，地表被建筑物覆盖，全部“三下”压煤，压煤问题较严重。如果得不到有效解决，除会造成采区接续紧张外，矿井服务年限也将大大缩短，面临过早报废的严重问题。这不仅会给国家造成极大的资源浪费，还给矿井带来就业压力等社会问题。采60m，留60m，开采后地面建筑物破坏程度在II级，但是综合采出率不足50%，煤炭资源损失严重。因此寻找新的技术途径，进一步回收损失的煤炭资源，十分必要。

为了减少地表移动变形，有效的保护建筑物，同时减少地面矸石的污染，利用井上、下矸石，对采空区进行矸石充填是矿井生产的重要保证。

三、发明内容

为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种用于矸石充填采空区的装置，因此消除了矸石的污染提高了资源回收水平，对地表建筑物基本无影响。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：包含有溜矸孔、矸石仓、粉碎机Ⅰ、输送机和充矸液压支架，矸石仓设置在充填采区中，在地面上设置有与矸石仓连通的溜矸孔，在地面上设置有粉碎机Ⅰ，粉碎机Ⅰ设置为通过溜矸孔与矸石仓联接，在充填巷道设置有输送机和充矸液压支架，充矸液压支架设置在充填作业面上，矸石仓设置为通过输送机与充矸液压支架联接。

利用地面矸石，通过运输通道输送到矸石仓中，再经输送机运送到工作面上端头，再通过充矸液压支架进行采空区矸石充填，由于设计了溜矸孔、矸石仓、粉碎机Ⅰ、输送机和充矸液压支架，把地面上的矸石回填到采空矿道中，因此消除了矸石的污染，增加了开采量。

本发明设计了，充矸液压支架设置为包含有支架伸缩梁、支架顶梁、立柱、支架尾梁、支架底座、尾梁调整千斤顶、悬挂单挂链和自压式矸石充填机，立柱设置为伸缩油缸，支架顶梁设置为与立柱铰接式联接，在支架顶梁的一端设置有支架伸缩梁、另一端设置有支架尾梁，支架伸缩梁设置为与支架顶梁固定式联接，支架尾梁设置为与支架顶梁铰接式联接，在立柱的底端设置有支架底座，立柱设置为与支架底座铰接式联接，尾梁调整千斤顶的一端设置为与支架尾梁铰接式联接、另一端设置为与支架底座铰接式联接，在支架尾梁的下端面上设置有悬挂单挂链，在悬挂单挂链上设置有自压式矸石充填机。

本发明设计了，输送机设置为包含有给煤机和皮带运输机Ⅰ，给煤机设置在矸石仓中，给煤机设置为通过皮带运输机Ⅰ与充矸液压支架联接。

本发明设计了，还包含有粉碎机Ⅱ、皮带运输机Ⅱ、翻罐机和矿车，在采掘矿道中设置有粉碎机Ⅱ、皮带运输机Ⅱ、翻罐机和矿车，粉碎机Ⅱ设置在矸石仓中，皮带运输机Ⅱ的一端设置为与粉碎机Ⅱ联接并另一端设置为与翻罐机联接，矿车设置在翻罐机上，矿车设置为与采掘工作面联接。

四、附图说明

图1为本发明的示意图：图2为充矸液压支架23的结构示意图。

五、具体实施方式

附图为本发明的一个实施例，结合附图具体说明本实施例，包含有溜矸孔101、矸石仓104、粉碎机Ⅰ11、给煤机21、皮带运输机Ⅰ22、充矸液压支架23、粉碎机Ⅱ31、皮带运输机Ⅱ32、翻罐机33和矿车34，矸石仓104设置在充填矿道102中，在地面上设置有与矸石仓104连通的溜矸孔101，在地面上设置有粉碎机Ⅰ11，粉碎机Ⅰ11设置为通过溜矸孔101与矸石仓104联接，在充填矿道102设置有给煤机21、皮带运输机Ⅰ22和充矸液压支架23，给煤机21设置在矸石仓104中，充矸液压支架23设置在充填作业面上，给煤机21设置为通过皮带运输机Ⅰ22与充矸液压支架23联接，在采掘矿道103中设置有粉碎机Ⅱ31、皮带运输机Ⅱ32、翻罐机33和矿车34，粉碎机Ⅱ31设置在矸石仓104中，皮带运输机Ⅱ32的一端设置为与粉碎机Ⅱ31联接并另一端设置为与翻罐机33联接，矿车34设置在翻罐机33上，矿车34设置为与采掘工作面联接。

在本实施例中，粉碎机Ⅰ11的型号是PCH1010。

在本实施例中，给煤机21的型号是K-3。

在本实施例中，皮带运输机Ⅰ22的型号是DSJ100/800。

在本实施例中，粉碎机Ⅱ31的型号是PE-750。

在本实施例中，皮带运输机Ⅱ32的型号是DSJ100/800。

在本实施例中，翻罐机33的型号是FDZZ-1/6型。

在本实施例中，充矸液压支架23设置为包含有支架伸缩梁1、支架顶梁2、立柱3、支架尾梁4、支架底座5、尾梁调整千斤顶6、悬挂单挂链7和自压式矸石充填机8，立柱3设置为伸缩油缸，支架顶梁2设置为与立柱3铰接式联接，在支架顶梁2的一端设置有支架伸缩梁1、另一端设置有支架尾梁4，支架伸缩梁1设置为与支架顶梁2固定式联接，支架尾梁4设置为与支架顶梁2铰接式联接，在立柱3的底端设置有支架底座5，立柱3设置为与支架底座5铰接式联接，尾梁调整千斤顶6的一端设置为与支架尾梁4铰接式联接、另一端设置为与支架底座5铰接式联接，在支架尾梁4的下端面上设置有悬挂单挂链7，在悬挂单挂链7上设置有自压式矸石充填机8。

利用地面和井下矸石，通过运输通道分别输送到矸石仓104中，再经皮带运送到工作面上端头，再通过充矸液压支架23进行采空区矸石充填，矸石通过支架伸缩梁1、支架顶梁2和支架尾梁4后，到达自压式矸石充填机8中，自压式矸石充填机8把矸石回填，调整千斤顶6和立柱3调节自压式矸石充填机8的高度。

首先进行充填工作面支护，回采工作面采用综采工艺，矸石充填法管理顶板的采煤方法。根据经验公式进行支护强度计算

依照经验，通常工作面支架必须能够有效支撑6至8倍采高的岩石容重，则支护强度为：

P=8hYg =8*2.27*2.4*9.8=445(KN/m2)

Yg---岩石的容重

h---工作面平均采高

工作面需要支护强度为0.45 Mpa，而Z Z 2800/13/30BC型充矸液压支架支护强度为0.63-0.72Mpa能够满足要求，故选用Z Z 2800/13/30BC型充矸液压支架，后部悬挂SGB-150C型改型充矸溜子。

地面矸石充填系统：在矸石山建立矸石粉碎站，将矸石粉碎为粒径不大于5cm 的充填矸石料。采用汽车运输将充填矸石料运至地面矸石输送站，通过直径50cm溜矸孔101输送到井下矸石仓104。溜矸孔101从地面打到-310水平，深度500m，溜矸孔101直径50cm。地面矸石输送站溜矸孔坐标X=208726.803，Y=3980481.396。输送站面积为2000m²。井下矸石充填系统：各采掘巷道3的矸石通过矿车集中到-310轨道大巷，经翻罐、溜子、粉碎机运入矸石仓104，井下矸石经粉碎后粒径不大于5cm。矸石仓104的矸石通过8403轨道巷（矸石运输巷）的各部皮带输送到工作面，经工作面综采支架后部悬挂的溜子进行矸石充填。

本发明具有很好的经济社会效益，经济效益分析：条带开采与充填开采的对比：八采区“三下”压煤923.4万吨，原设计条带开采（采60米、留60米），对地表建筑物达到II级以下破坏，且只能回收50%，计461.7万吨，实施充填开采以矸换煤，能回收886.5万吨，比条带开采多回收424.8万吨，按年生产能力60万吨计算，可延长矿井服务年限10年。既回收了国家资源，又延长了矿井服务年限。按每吨利润200元计算，可取得9.2亿元的经济效益。井下矸石不升井，每吨矸石可节约提升费用20元，每年可节约资金86.4万元/年。工程量的对比：经过矸石充填后的工作面，工作面支承压力减小，对工作面的出口维护极为有利。为此，在充填工作面采用沿空留巷无煤柱回采，减少巷道掘进量4500m，减少巷道掘进费用900万元。地面赔偿费用对比：八采区若是条带开采，地表仍达到II级以下破坏，每年支付斑裂费用600以上。总之采用矸石充填开采后，对地面建筑物破坏控制在I级之内，每年支付维修费只在160万元以下。通过充填有效控制地表塌陷，减少对地面赔偿费用，每年节约资金440万元，具有很好的经济效益。社会效益分析：解决了村庄搬迁的历史难题：地面村庄搬迁费用高，选址困难，工农关系紧张，一直是个较难解决的难题，特别是近几年，随着经济发展，建筑成本上涨较快，村庄也不断扩大，搬迁费用直线上升，翟镇及赵家庄村共有住户1660户，如果搬迁，平均每户10万元，将投资1.66亿元。而采取矸石置换开采可减少地下开采对建筑物的影响，有效控制围岩垮落和地表下沉，保证了地表建筑物的安全，每年仅投入维修费160万元。也避免搬迁带来的不安定因素，从而维护矿区的稳定，缓和了地企矛盾。提高资源回收率：矸石充填开采成功，相对以往“三下”压煤采用的条带开采法，可对压煤进行规模性回收，减少煤炭损失，提高资源回收率，延长矿井服务年限，促进矿井的安全、高效可持续发展。消除了地面矸石山造成的环境污染与破坏问题：矸石充填开采可减少矸石山地面堆积侵占耕地20亩，消除矸石的自燃对环境污染及地表破坏，实现绿色开采。

本发明具有下特点：

1、由于设计了溜矸孔101、矸石仓104、粉碎机Ⅰ11、输送机和充矸液压支架23，把地面上的矸石回填到采空巷道中，因此消除了矸石的污染，提高了开采回采率。

2、由于设计了粉碎机Ⅱ31、皮带运输机Ⅱ32、翻罐机33和矿车34，避免了井下矸石的升井，降低了采掘成本。

3、由于设计了溜矸孔101、矸石仓104、粉碎机Ⅰ11、给煤机21、皮带运输机Ⅰ22、充矸液压支架23、粉碎机Ⅱ31、皮带运输机Ⅱ32、翻罐机33和矿车34，把矸石进行了充分利用，延长了矿井的开采时间。

4、由于设计了充矸液压支架23，提高了矸石回填效率，扩大了回填工作面。

在用于巷道充填的装置技术领域内；凡是包含有矸石仓104设置在充填巷道2中，在地面上设置有与矸石仓104连通的溜矸孔101，在地面上设置有粉碎机Ⅰ11，粉碎机Ⅰ11设置为通过溜矸孔101与矸石仓104联接，在充填巷道2设置有输送机和充矸液压支架23，充矸液压支架23设置在充填作业面上，矸石仓104设置为通过输送机与充矸液压支架23联接的技术内容都在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于巷道充填的装置；其特征是：包含有溜矸孔（101）、矸石仓（104）、粉碎机Ⅰ（11）、输送机和充矸液压支架（23），矸石仓（104）设置在充填巷道（102）中，在地面上设置有与矸石仓（104）连通的溜矸孔（101），在地面上设置有粉碎机Ⅰ（11），粉碎机Ⅰ（11）设置为通过溜矸孔（101）与矸石仓（104）联接，在充填巷道（102）设置有输送机和充矸液压支架（23），充矸液压支架（23）设置在充填工作面上，矸石仓（104）设置为通过输送机与充矸液压支架（23）联接，还包含有粉碎机Ⅱ（31）、皮带运输机Ⅱ（32）、翻罐机（33）和矿车（34），在采掘巷道（103）中设置有粉碎机Ⅱ（31）、皮带运输机Ⅱ（32）、翻罐机（33）和矿车（34），粉碎机Ⅱ（31）设置在矸石仓（104）中，皮带运输机Ⅱ（32）的一端设置为与粉碎机Ⅱ（31）联接并另一端设置为与翻罐机（33）联接，矿车（34）设置在翻罐机（33）上，矿车（34）设置为与采掘工作面联接，充矸液压支架（23）设置为包含有支架伸缩梁（1）、支架顶梁（2）、立柱（3）、支架尾梁（4）、支架底座（5）、尾梁调整千斤顶（6）、悬挂单挂链（7）和自压式矸石充填机（8），立柱（3）设置为伸缩油缸，支架顶梁（2）设置为与立柱（3）铰接式联接，在支架顶梁（2）的一端设置有支架伸缩梁（1）、另一端设置有支架尾梁（4），支架伸缩梁（1）设置为与支架顶梁（2）固定式联接，支架尾梁（4）设置为与支架顶梁（2）铰接式联接，在立柱（3）的底端设置有支架底座（5），立柱（3）设置为与支架底座（5）铰接式联接，尾梁调整千斤顶（6）的一端设置为与支架尾梁（4）铰接式联接、另一端设置为与支架底座（5）铰接式联接，在支架尾梁（4）的下端面上设置有悬挂单挂链（7），在悬挂单挂链（7）上设置有自压式矸石充填机（8），输送机设置为包含有给煤机（21）和皮带运输机Ⅰ（22），给煤机（21）设置在矸石仓（104）中，给煤机（21）设置为通过皮带运输机Ⅰ（22）与充矸液压支架（23）联接。