CN109915204A - 一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法，包括：控制充填支架开口与煤壁和/或充填体贴合，以形成密闭空间；控制充填系统向密闭空间灌注膏体，膏体凝固后，形成充填体；判断割煤深度是否增加至预设值，若是，则控制充填支架与充填体分离，并重复上述步骤；判断割煤是否结束，若是，则控制充填支架取出。充填支架在使用的过程中，可以通过控制系统控制充填支架的移动和充填装置的动作，使膏体单次灌注结束后，充填支架能够在控制系统的控制下移动至下一灌注膏体用位置，避免人力搬运充填支架的过程；并且，在割煤结束之前，可以实现采煤区连续多次充填膏体，提高采煤区的充填效率。

Description

一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，更具体地说，涉及一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法。

背景技术

煤炭资源开采之后，容易造成开采区的坍塌，如何避免煤炭开采之后开采区坍塌的问题，是提高采煤安全性的关键；现有技术中一般会通过充填的工艺，对采煤之后的空间进行充填，避免采煤区的塌陷问题。

现有技术中，使用到的充填方式分为两种，一种是矸石充填，另外一种是膏体充填；矸石充填支架的结构复杂，充填率低，投资大，充填后采空区地面塌陷严重；膏体充填现在仅用于巷道填充，填充宽度较窄，且充填过程中，充填支架完成一次充填之后，需要手动将充填支架移动至下一充填位置，在割煤连续进行的情况下，充填支架不能够完成连续多次充填的过程，使充填效率降低。

综上所述，如何避免对采煤区进行填充的过程中多次人力移动充填支架，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法，可以避免采煤区充填过程中多次人力移动充填支架，实现多次连续填充膏体。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法，充填支架包括充填支架本体、用于带动所述充填支架本体沿割煤深度方向移动的移动装置、用于灌注膏体的充填装置以及用于控制所述移动装置和所述充填装置动作的控制系统，所述充填支架设置有用于与煤壁和/或充填体贴合以形成灌注所述膏体用密闭腔体的开口；

所述利用充填支架对采煤区进行填充的方法包括：

S1、控制所述充填支架开口与所述煤壁和/或所述充填体贴合，以形成密闭空间；

S2、控制所述充填系统向所述密闭空间灌注所述膏体，所述膏体凝固后，形成所述充填体；

S3、判断割煤深度是否增加至预设值，若是，则控制所述充填支架与所述充填体分离，并重复步骤S1；

S4、判断割煤是否结束，若是，则控制所述充填支架取出。

优选的，所述充填支架单元包括至少两个充填支架单元，所述充填支架单元沿所述煤壁的宽度方向设置。

优选的，所述充填支架本体包括下模板、相对于所述下模板可上下移动的上模板和用于支撑所述上模板的支撑千斤顶，所述支撑千斤顶的一端与所述下模板连接，另一端与所述上模板连接，所述支撑千斤顶与所述控制系统连接。

优选的，所述控制充填支架开口与煤壁和/或充填体贴合，以形成密闭空间包括：

控制所述移动装置移动以使所述充填支架的侧边开口与所述煤壁或所述充填体贴合；

控制所述支撑千斤顶伸缩以使所述充填支架的上、下开口与所述煤壁贴合。

优选的，所述控制所述充填支架开口与所述煤壁和/或所述充填体贴合，以形成密闭空间包括：通过设置压力传感器以检测所述充填支架与所述煤壁或所述充填体是否贴合，所述压力传感器与所述控制系统连接。

优选的，所述充填系统还包括用于充填所述膏体的三通阀，所述三通阀的接口分别连接于用于对所述充填支架单元进行清洗的清洗泵、所述充填装置中用于充填所述膏体的充填泵和所述充填支架单元；

所述三通阀、所述充填泵和所述清洗泵均与所述控制系统连接。

优选的，所述三通阀包括三通阀壳体和与所述三通阀壳体连接的油缸，所述油缸的活塞在所述三通阀壳体中可移动设置，以使所述三通阀的不同接口打开或关闭；

所述油缸与所述控制系统连接。

优选的，所述控制系统设置有用于检测所述膏体灌注速度的速度传感器以及用于控制所述充填系统灌注所述膏体速度的检测单元，所述速度传感器用于将其检测信息传递给所述检测单元；所述速度传感器与所述检测单元连接，所述检测单元与所述控制系统连接。

优选的，所述控制系统包括用于检测所述割煤深度变化的深度传感器，所述深度传感器将所述割煤深度的变化信息传递给所述控制系统。

优选的，所述移动装置为拉移千斤顶，所述拉移千斤顶的一端与所述充填支架本体连接，另一端与用于割煤的前部支架连接，所述拉移千斤顶与所述控制系统连接。

本发明提供的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，充填支架包括充填支架本体、用于带动充填支架本体沿割煤深度方向移动的移动装置、用于灌注膏体的充填装置以及用于控制移动装置和充填装置动作的控制系统，充填支架设置有用于与煤壁和/或充填体贴合以形成灌注膏体用密闭腔体的开口；充填支架的使用方法包括：控制充填支架开口与煤壁和/或充填体贴合，以形成密闭空间；控制充填系统向密闭空间灌注膏体，膏体凝固后，形成充填体；判断割煤深度是否增加至预设值，若是，则控制充填支架与充填体分离，并重复上述步骤；判断割煤是否结束，若是，则控制充填支架取出。

充填支架在使用的过程中，可以通过控制系统控制充填支架的移动和充填装置的动作，使膏体单次灌注结束后，充填支架能够在控制系统的控制下移动至下一灌注膏体用位置，避免人力搬运充填支架的过程；并且，在割煤结束之前，可以实现采煤区连续多次充填膏体，提高采煤区的充填效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供利用充填支架对采煤区进行填充的方法的具体实施例一的流程图；

图2为步骤S1的流程示意图；

图3为充填支架的结构示意图；

图4为前部支架的结构示意图；

图5为充填支架单元与凝固后膏体的结构示意图；

图6为充填支架单元的结构示意图；

图7为充填支架单元另一角度的结构示意图；

图8为三通阀的结构示意图；

图9为三通阀连接管路的示意图。

图1-9中：

1为充填支架单元、11为上模板、111为注料口、12为下模板、2为清洗泵、3为拉移千斤顶、4为前部支架、5为三通阀、51为三通阀壳体、52为油缸、521为活塞、6为充填泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法，可以节省采煤区充填过程中的人力成本，提高生产效率。

请参考图1-9，图1为本发明所提供利用充填支架对采煤区进行填充的方法的具体实施例一的流程图；图2为步骤S1的流程示意图；图3为充填支架的结构示意图；图4为前部支架的结构示意图；图5为充填支架单元与凝固后膏体的结构示意图；图6为充填支架单元的结构示意图；图7为充填支架单元另一角度的结构示意图；图8为三通阀的结构示意图；图9为三通阀连接管路的示意图。

本具体实施例提供的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，充填支架包括充填支架本体、用于带动充填支架本体沿割煤深度方向移动的移动装置、用于灌注膏体的充填装置以及用于控制移动装置和充填装置动作的控制系统，充填支架设置有用于与煤壁和/或充填体贴合以形成灌注膏体用密闭腔体的开口；利用充填支架对采煤区进行填充的方法包括：

步骤S1、控制充填支架开口与煤壁和/或充填体贴合，以形成密闭空间。

步骤S2、控制充填系统向密闭空间灌注膏体，膏体凝固后，形成充填体。

步骤S3、判断割煤深度是否增加至预设值，若是，则控制充填支架与充填体分离，并重复步骤S1。

步骤S4、判断割煤是否结束，若是，则控制充填支架取出。

需要对步骤S1进行说明的是，初次灌注膏体时，可以使充填支架的开口与煤壁贴合，形成灌注膏体用密闭空间，优选的，可以将充填支架设置为U形结构，U形结构的侧面开口与煤壁贴合，上部开口与采煤区的顶部贴合，下部开口与采煤区的底面贴合，并且充填支架的上部设置有充填膏体用的注料口111。

需要对步骤S2进行说明的是，可以通过控制系统控制充填装置向密闭空间中填充膏体，膏体填充完成之后，等待膏体凝固，膏体凝固之后形成充填体。

需要对步骤S3进行说明的是，控制系统判断割煤深度是否增加至预设值，若增加的割煤深度已经到达预设值，则控制移动装置带动充填支架移动，使充填支架与刚刚形成的充填体分离，并将充填支架移动至充填支架的侧边开口与充填体贴合，上部开口与采煤区顶部贴合，下部开口与采煤区底面贴合的位置，再次形成充填膏体用密闭空间，继续重复上述步骤，对采煤区进行充填。

需要进行解释的是，预设值为事先确定好的针对割煤深度增加量的值，充填支架每次灌注膏体期间割煤深度的增加量到达预设值时，则移动充填支架至新的灌注膏体用位置，若没有到达预设值，则不准备下次灌注膏体。

需要对步骤S4进行说明的是，控制系统根据割煤深度的变化判断割煤是否结束，若没有结束，则继续重复上述步骤S1、步骤S2和步骤S3，若割煤结束，则将充填支架取出，优选的，取出充填支架之后，可以对充填支架进行清洗，准备下次使用。

因此本发明提供的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，相比于现有技术的充填方法，避免了通过人力移动充填支架的过程，并且充填支架可以在控制系统的控制下自动连续完成多次充填过程，从而提高充填效率。

在上述实施例的基础上，为了增加充填支架的充填宽度，可以使充填支架本体包括至少两个充填支架单元1，充填支架单元1沿煤壁的宽度方向设置。

充填支架单元1的具体数量可以是2个、3个或多个，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在使用的过程中，可以同时对多个充填支架单元1灌注膏体，以适应采煤区宽度较大的情况。

在上述实施例的基础上，可以进一步对充填支架的结构进行限定，使充填支架单元1包括下模板12、相对于下模板12可上下移动的上模板11和用于支撑上模板11的支撑千斤顶，支撑千斤顶的一端与下模板12连接，另一端与上模板11连接，支撑千斤顶与控制系统连接。

由于上模板11可相对于下模板12上下移动，因此充填支架可以适应不同高度采煤区的充填，使充填支架的适用范围更广。

在上述实施例的基础上，步骤S1控制充填支架开口与煤壁和\或充填体贴合，以形成密闭空间包括：

步骤S11、控制移动装置移动以使充填支架的侧边开口与煤壁或充填体贴合。

步骤S12、控制支撑千斤顶伸缩以使充填支架的上、下开口与煤壁贴合。

需要对步骤S11进行解释的是，通过控制系统控制移动装置带动充填支架移动，以使充填支架的侧边开口与煤壁或充填体贴合，需要进行说明的是此处的贴合需紧密，能够避免膏体流出。

需要对步骤S12进行解释的是，通过控制系统控制支撑千斤顶伸缩，以使充填支架的上开口与采煤区的顶部贴合、下开口与采煤区的底部贴合。

在充填支架移动的过程中，可以通过控制支撑千斤顶使充填支架与采煤区的顶部脱离，避免充填支架移动过程中摩擦力过大。

在上述实施例的基础上，控制充填支架开口与煤壁和/或充填体贴合，以形成密闭空间包括：

步骤S13、通过设置压力传感器以检测充填支架与煤壁或充填体是否贴合，压力传感器与控制系统连接。

需要对步骤S13进行解释的是，压力传感器可以设置于充填支架的侧边开口或上下部开口，或者充填支架的开口处均设置压力传感器，压力传感器将检测到的信息传递给控制系统，控制系统根据压力值判断压力传感器所在部位是否与煤壁或充填体贴合，若是，则进行下一步操作，若否，则控制移动装置或支撑千斤顶移动。

在上述实施例的基础上，可以使充填系统包括用于充填膏体的三通阀5，三通阀5的接口分别连接于用于对充填支架单元1进行清洗的清洗泵2、充填装置中用于充填膏体的充填泵6和充填支架单元1；三通阀5、充填泵6和清洗泵2均与控制系统连接。

在对充填支架进行填充的过程中，如图8所示，可已通过控制三通阀5三个接口的开关，进行灌注膏体或对三通阀5进行冲洗，需要进行说明的是，三通阀5的清洗方向与灌注膏体的方向相反，可以解决因管路堵塞而造成的系统故障。

在上述实施例的基础上，可以使三通阀5包括三通阀壳体51和与三通阀壳体51连接的油缸52，油缸52的活塞521在三通阀壳体51中可移动设置，以使三通阀5的不同接口打开或关闭；油缸52与控制系统连接。

需要进行说明的是，由于采煤区灌注膏体的过程中，对三通阀5的尺寸有特殊的要求，因此可以根据实际需求设置三通阀壳体51的尺寸，考虑到三通阀5的密封性，可以通过控制油缸52活塞521的位置来控制三通阀5三个不同接口的开关，油缸52活塞521与三通阀5内壁密封贴合。

当设置有多个充填支架单元1时，可以使三通阀5之间相互连通，通过控制各个三通阀5的接口的开关，来控制具体向哪个充填支架单元1灌注膏体或进行清洗，当然，也可以由一端依次对充填支架单元1进行灌注膏体或清洗。

在上述实施例的基础上，可以在控制系统设置用于检测膏体灌注速度的速度传感器以及用于控制充填系统灌注膏体速度的检测单元，速度传感器用于将其检测信息传递给检测单元；速度传感器与检测单元连接，检测单元与控制系统连接。

可以通过控制膏体的灌注速度调整灌注膏体用时间，使灌注膏体的速度与采煤区的割煤速度相匹配。

在上述实施例的基础上，可以使控制系统包括用于检测割煤深度变化的深度传感器，深度传感器将割煤深度的变化信息传递给控制系统。

在实际生产过程中，割煤深度传感器将检测到的割煤深度变化信息传递给控制系统，控制系统根据深度传感器检测到的信息判断割煤深度是否增加至预设值，若是，则控制移动装置带动充填支架移动至新的充填位置。

优选的，移动装置为拉移千斤顶3，拉移千斤顶3的一端与充填支架本体连接，另一端与用于割煤的前部支架4连接，拉移千斤顶3与控制系统连接。

前部支架4在前进的过程中，可以通过拉移千斤顶3的伸缩避免充填支架的移动，以保证前部支架4割煤的过程中，充填支架可以万重膏体的灌注过程，使割煤连续进行。

需要进行说明的是，为了避免膏体流出，可以在充填支架单元1中上模板11的上表面及上模板11和下模板12的连接处均设置柔性密封件；为了使充填支架单元1与充填体易于分离，可以将充填支架单元1设置为具有一定拔模角度的零件。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的利用充填支架对采煤区进行填充的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，充填支架包括充填支架本体、用于带动所述充填支架本体沿割煤深度方向移动的移动装置、用于灌注膏体的充填装置以及用于控制所述移动装置和所述充填装置动作的控制系统，所述充填支架设置有用于与煤壁和/或充填体贴合以形成灌注所述膏体用密闭腔体的开口；

所述利用充填支架对采煤区进行填充的方法包括：

S1、控制所述充填支架开口与所述煤壁和/或所述充填体贴合，以形成密闭空间；

S2、控制所述充填系统向所述密闭空间灌注所述膏体，所述膏体凝固后，形成所述充填体；

S3、判断割煤深度是否增加至预设值，若是，则控制所述充填支架与所述充填体分离，并重复步骤S1；

S4、判断割煤是否结束，若是，则控制所述充填支架取出。

2.根据权利要求1所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述充填支架本体包括至少两个充填支架单元(1)，所述充填支架单元(1)沿所述煤壁的宽度方向设置。

3.根据权利要求2所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述充填支架单元(1)包括下模板(12)、相对于所述下模板(12)可上下移动的上模板(11)和用于支撑所述上模板(11)的支撑千斤顶，所述支撑千斤顶的一端与所述下模板(12)连接，另一端与所述上模板(11)连接，所述支撑千斤顶与所述控制系统连接。

4.根据权利要求3所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述控制充填支架开口与煤壁和/或充填体贴合，以形成密闭空间包括：

控制所述移动装置移动以使所述充填支架的侧边开口与所述煤壁或所述充填体贴合；

控制所述支撑千斤顶伸缩以使所述充填支架的上、下开口与所述煤壁贴合。

5.根据权利要求4所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述控制所述充填支架开口与所述煤壁和/或所述充填体贴合，以形成密闭空间包括：通过设置压力传感器以检测所述充填支架与所述煤壁或所述充填体是否贴合，所述压力传感器与所述控制系统连接。

6.根据权利要求2-5任一项所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述充填系统还包括用于充填所述膏体的三通阀(5)，所述三通阀(5)的接口分别连接于用于对所述充填支架单元(1)进行清洗的清洗泵(2)、所述充填装置中用于充填所述膏体的充填泵(6)和所述充填支架单元(1)；

所述三通阀(5)、所述充填泵(6)和所述清洗泵(2)均与所述控制系统连接。

7.根据权利要求6所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述三通阀(5)包括三通阀壳体(51)和与所述三通阀壳体(51)连接的油缸(52)，所述油缸(52)的活塞(521)在所述三通阀壳体(51)中可移动设置，以使所述三通阀(5)的不同接口打开或关闭；

所述油缸(52)与所述控制系统连接。

8.根据权利要求1所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述控制系统设置有用于检测所述膏体灌注速度的速度传感器以及用于控制所述充填系统灌注所述膏体速度的检测单元，所述速度传感器用于将其检测信息传递给所述检测单元；所述速度传感器与所述检测单元连接，所述检测单元与所述控制系统连接。

9.根据权利要求8所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述控制系统包括用于检测所述割煤深度变化的深度传感器，所述深度传感器将所述割煤深度的变化信息传递给所述控制系统。

10.根据权利要求9所述的利用充填支架对采煤区进行填充的方法，其特征在于，所述移动装置为拉移千斤顶(3)，所述拉移千斤顶(3)的一端与所述充填支架本体连接，另一端与用于割煤的前部支架(4)连接，所述拉移千斤顶(3)与所述控制系统连接。