CN104373126A - 一种钻采法矸石充填方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻采法矸石充填方法及设备，根据薄煤层井下实际工况，将井下顺槽掘进产生的矸石破碎，采用气力输送设备输送至钻采工作面，并与原煤中分选出的矸石一同充填采空区。该充填工艺采用气力输送矸石和煤块的技术，具有易实现采煤与充填平行作业、占用巷道空间小、物料输运和设备配置方便等优点，而且将矸石作为充填主料，能有效地兼顾开采经济效益与环境效益，提高煤炭资源的回收率、降低充填成本，是一种兼顾薄煤层开采经济效益和开采安全性的绿色开采充填方法。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采领域，特别是适用于薄与极薄煤层支护充填领域。
背景技术
随着钻采法薄煤层开采技术的推广应用，以及薄煤层开采深度和宽度的加大，在顶板赋存条件较差的煤层，钻式采煤机退杆过程中易发生煤层垮落现象，大大降低了钻采法工作面的安全性和可靠性。而对钻采法采空区进行采后充填保护，是解决顶板垮落的最理想解决方案。传统充填方法在充填减沉方面取得了一定成果，但在充填钻采法薄煤层采空区时却存在一些问题，如覆岩离层注浆的注浆效率低和连续性不强、水砂充填用水量较大会污染地下水体、膏体(似膏体)充填成本过高、矸石自溜充填易发生充填不充分、机械化矸石充填占用井下空间较多、矸石人工充填费工费力安全性差等，而且薄煤层含矸量较高，煤层开采高度小，充填工作面作业空间有限，一般充填设备难以进入采空区内部，导致充填作业不全面，存在安全隐患。
发明内容
要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种钻采法矸石充填工艺，用于解决现有技术中存在的在钻采过程中增加采宽与采深而导致顶板垮落等问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种钻采法矸石充填方法，在钻式采煤机的钻杆之间设置连续充填管，当钻采作业与顺槽掘进作业同时进行时，钻采作业过程与顺槽掘进过程开采出的原煤经过分选设备将矸石与煤分选，分选出的煤由气力输送站输送至井下煤仓，分选出的矸石破碎为矸石颗粒，矸石颗粒由气力输送设备输送至气力充填站与水泥、粉煤灰混合制备成充填料，在钻式采煤机进行退杆作业的同时，将充填料通过连续充填管输送至钻杆前端采空区进行充填。
进一步的，在本发明中，包括钻采配套设备和顺槽掘进配套设备；
其中钻采配套设备包括设置在钻式采煤机下方的刮板输送机，所述刮板输送机在主巷道内配套有采煤用煤矸破碎分选设备，所述采煤用煤矸破碎分选设备包括采煤用煤矸分选机和矸石破碎机，刮板输送机与采煤用煤矸分选机相连，采煤用煤矸分选机具有煤块出口和矸石出口，其中煤块出口与气力输送站相连，气力输送站通过煤块输送管道与井下煤仓相连，矸石出口与矸石破碎机的入口相连，矸石破碎机的出口与小型矸石气力输送设备相连，小型矸石气力输送设备与气力充填站相连；
其中顺槽掘进配套设备包括尾随在半煤岩掘进机之后的耙装机，所述耙装机配套有 顺槽用煤矸破碎分选设备，所述顺槽用煤矸破碎分选设备包括顺槽用煤矸分选机和顺槽用矸石破碎机，耙装机与顺槽用煤矸分选机相连，顺槽用煤矸分选机具有煤块出口和矸石出口，其中煤块出口配备有顺槽用煤块气力输送设备，顺槽用煤块气力输送设备通过煤块输送管道与气力输送站相连，矸石出口与矸石破碎机的入口相连，矸石破碎机的出口配备有顺槽用矸石气力输送设备，顺槽用矸石气力输送设备通过矸石输送管道与气力充填站相连，气力充填站通过矸石输送管道与连续充填管相连。
有益效果：
本发明的钻采法矸石充填工艺，根据薄煤层井下实际工况，将井下巷道和顺槽掘进产生的煤和矸石分离并将矸石破碎，用于充填采空区。
该充填工艺采用气力输送技术进行矸石和煤块的输送，具有易实现采煤与充填平行作业、占用巷道空间小、物料输运和设备配置方便等优点；
而且将矸石作为充填主料，能有效地兼顾开采经济效益与环境效益，提高煤炭资源的回收率、降低充填成本，是一种兼顾薄煤层开采经济效益和开采安全性的绿色开采充填方法。
附图说明
图1是本发明的设备布置示意图。
图中：半煤岩掘进机1、耙装机2、顺槽用煤矸分选机3-1、顺槽用矸石破碎机3-2、顺槽用煤块气力输送设备4-1、小型矸石气力输送设备4-2、气力充填站4-3、气力输送站4-4、顺槽用矸石气力输送设备4-5、矸石输送管道5、高压气体输送管道6、采煤用煤矸分选机7-1、矸石破碎机7-2、煤块输送管道8、刮板输送机9、钻式采煤机10、连续充填管11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，钻式采煤机10在图1中的采煤工作面进行钻采作业，钻式采煤机10的钻杆之间设置连续充填管11，同时半煤岩掘进机1在待掘进顺槽进行掘进作业；
钻式采煤机10下方设置有刮板输送机9，所述刮板输送机9在主巷道内配套有采煤用煤矸破碎分选设备，所述采煤用煤矸破碎分选设备包括采煤用煤矸分选机7-1和矸石破碎机7-2，刮板输送机9与采煤用煤矸分选机7-1相连，采煤用煤矸分选机7-1具有煤块出口和矸石出口，其中煤块出口与气力输送站4-4相连，所述气力输送站4-4通过煤块输送管道8与井下煤仓相连，矸石出口与矸石破碎机7-2的入口相连，矸石破碎机7-2的出口与小型矸石气力输送设备4-2相连，小型矸石气力输送设备4-2与气力充填站4-3 相连；
尾随在半煤岩掘进机1之后设置有耙装机2，所述耙装机2配套有顺槽用煤矸破碎分选设备，所述顺槽用煤矸破碎分选设备包括顺槽用煤矸分选机3-1和顺槽用矸石破碎机3-2，耙装机2与顺槽用煤矸分选机3-1相连，顺槽用煤矸分选机3-1具有煤块出口和矸石出口，其中煤块出口配备有顺槽用煤块气力输送设备4-1，顺槽用煤块气力输送设备4-1通过煤块输送管道8与气力输送站4-4相连，矸石出口与矸石破碎机3-2的入口相连，矸石破碎机3-2的出口配备有顺槽用矸石气力输送设备4-5，顺槽用矸石气力输送设备4-5通过矸石输送管道5也与气力充填站4-3相连，气力充填站4-3通过矸石输送管道5与连续充填管11相连。
上述顺槽用气力输送设备4-1、小型矸石气力输送设备4-2、气力充填站4-3、气力输送站4-4以及顺槽用矸石气力输送设备4-5均由高压气体输送管道6提供高压空气。
本装置的工作过程包括同时进行的两部分：
第一部分：处理钻采作业过程中的产生的煤和矸石
(1)当钻式采煤机10进行开采作业时，充填管12与钻式采煤机10的工作机构一同钻入煤层；
(2)钻式采煤机10开采出的原煤通过刮板输送机9输送至主巷道中的采煤用煤矸破碎分选设备；
(3)采煤用煤矸破碎分选设备中的采煤用煤矸分选机7-1将原煤进行破碎分选，煤破碎为50mm以下的煤块颗粒，并输送至气力输送站4-4；同时，采煤用煤矸分选机7-1分选出的矸石送入矸石破碎机7-2；
(4)矸石破碎机7-2将矸石破碎至30mm～50mm粒径的石块颗粒，并通过小型矸石气力输送设备4-3输送至气力充填站4-3；
第二部分：处理顺槽掘进作业过程产生的煤和矸石
(1)半煤岩掘进机1在顺槽进行掘进作业；
(2)耙装机2尾随半煤岩掘进机1将掘进下来的煤和矸石输送至顺槽用煤矸分选设备；
(3)顺槽用煤矸分选设备中的顺槽用煤矸分选机3-1分选煤和矸石，将煤破碎为50mm以下的煤块颗粒，并输送至顺槽用煤块气力输送设备4-1，顺槽用煤块气力输送设备4-1将煤块颗粒通过煤块输送管道8输送至气力输送站4-4；同时顺槽用煤矸分选机3-1将分选出的矸石通过送入顺槽用矸石破碎机3-2；
(4)顺槽用矸石破碎机3-2将矸石破碎至30mm～50mm粒径的石块颗粒，并利用顺槽用矸石气力输送设备4-5通过矸石输送管道5输送至气力充填站4-3；
上述两个部分的操作使得钻采过程和掘进过程中的产生煤都集中到了气力输送站4-4内，钻采过程和掘进过程中产生的矸石都集中到了气力充填站4-3。气力输送站4-4与井下煤仓相连，将煤运送至煤仓中存储；气力充填站4-3将矸石颗粒一同与水泥、粉煤灰等其他充填配料混合形成充填，以备充填使用；当钻式采煤机10进行退杆作业时，气力充填站4-3将混合后的充填料通过矸石输送管道5输送至安装在钻式采煤机10上的连续充填管11内，连续充填管11将充填料输送至钻式采煤机10采空区，进行矸石充填作业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种钻采法矸石充填方法，其特征在于：在钻式采煤机(10)的钻杆之间设置连续充填管(11)，当钻采作业与顺槽掘进作业同时进行时，钻采作业过程与顺槽掘进过程开采出的原煤经过分选设备将矸石与煤分选，分选出的煤由气力输送站(4-4)输送至井下煤仓，分选出的矸石破碎为矸石颗粒，矸石颗粒由气力输送设备输送至气力充填站(4-3)与水泥、粉煤灰混合制备成充填料，在钻式采煤机(10)进行退杆作业的同时，将充填料通过连续充填管(11)输送至钻杆前端采空区进行充填。
2.一种钻采法矸石充填设备，其特征在于：包括钻采作业配套设备和顺槽掘作业进配套设备；
其中钻采作业配套设备包括设置在钻式采煤机(10)下方的刮板输送机(9)，所述刮板输送机(9)在主巷道内配套有采煤用煤矸破碎分选设备，所述采煤用煤矸破碎分选设备包括采煤用煤矸分选机(7-1)和矸石破碎机(7-2)，刮板输送机(9)与采煤用煤矸分选机(7-1)相连，采煤用煤矸分选机(7-1)具有煤块出口和矸石出口，其中煤块出口与气力输送站(4-4)相连，所述气力输送站(4-4)通过煤块输送管道(8)与井下煤仓相连，矸石出口与矸石破碎机(7-2)的入口相连，矸石破碎机(7-2)的出口与小型矸石气力输送设备(4-2)相连，小型矸石气力输送设备(4-2)与气力充填站(4-3)相连；
其中顺槽掘进作业配套设备包括尾随在半煤岩掘进机(1)之后的耙装机(2)，所述耙装机(2)配套有顺槽用煤矸破碎分选设备，所述顺槽用煤矸破碎分选设备包括顺槽用煤矸分选机(3-1)和顺槽用矸石破碎机(3-2)，耙装机(2)与顺槽用煤矸分选机(3-1)相连，顺槽用煤矸分选机(3-1)具有煤块出口和矸石出口，其中煤块出口配备有顺槽用气力输送设备(4-1)，顺槽用气力输送设备(4-1)通过煤块输送管道(8)与气力输送站(4-4)相连，矸石出口与矸石破碎机(3-2)的入口相连，矸石破碎机(3-2)的出口配备有顺槽用矸石气力输送设备(4-5)，顺槽用矸石气力输送设备(4-5)通过矸石输送管道(5)与气力充填站(4-3)相连，气力充填站(4-3)通过矸石输送管道(5)与连续充填管(11)相连。
3.根据权利要求2所述的钻采法矸石充填设备，其特征在于：所述的顺槽用气力输送设备(4-1)、小型矸石气力输送设备(4-2)、气力充填站(4-3)、气力输送站(4-4)以及顺槽用矸石气力输送设备(4-5)均由高压气体输送管道(6)提供高压空气。
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