CN110454219A - 全量煤矸石井下自动充填装置和方法 - Google Patents

全量煤矸石井下自动充填装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全量煤矸石井下自动充填装置和方法，涉及一种煤矸石充填装置和方法，包括自动拖矸填矸机、端头支架一、端头支架二、带式矸石输送机和多个双翼液压支架，端头支架一布置在工作面带式输送机巷一端，端头支架二布置在工作面回风巷一端，多个双翼液压支架依次布置在端头支架一和端头支架二之间的综采工作面中，端头支架一、端头支架二与双翼液压支架一起形成了前、后两个安全通道，自动拖矸填矸机的拉紧端与端头支架一固定连接，自动拖矸填矸机的驱动端与端头支架二固定连接，带式矸石输送机布置在工作面回风巷。该充填装置和方法破解了当前向煤矿井下采空区填矸时，顶板塌落引发的安全难题，实现了填充煤矸石工作的自动化。

Description

全量煤矸石井下自动充填装置和方法
技术领域
本发明涉及一种煤矸石充填技术，具体涉及一种全量煤矸石井下自动充填装置和方法。
背景技术
煤矸石是我国主要的固体废物之一，累计堆存已超过50亿吨，并以每年2亿吨左右的速度在增加。
煤矸石堆放不仅占地，还因自燃释放有害气体而污染大气，因风化、分解析出有害元素而污染土壤和水源，还存在溃坝的安全隐患。
为防治固体废物的危害，国家制定了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》及《煤矸石综合利用管理办法》。
处置煤矸石的常用方法有发电、生产建材、回收产品、筑路、土地复垦等，但这些方法存在着总用矸量少，耗能高、二次污染大等问题，解决不了根本问题。
《煤矸石综合利用管理办法》指出，处置煤矸石最理想的方法是将煤矸石填充到煤矿井下的采空区中去。这不但可以从根本上解决矸石占地、污染以及溃坝的问题，还可以减小地表沉陷。然而，煤矿井下的采空区存在着随时塌落的危险，这使得井下采空区填矸方式始终无法实施。
因此，本申请提出一种全量煤矸石井下自动充填技术来解决井下采空区填矸的技术难题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种全量煤矸石井下自动充填装置和方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
全量煤矸石井下自动充填装置，包括自动拖矸填矸机、端头支架一、端头支架二、带式矸石输送机和多个双翼液压支架，所述端头支架一布置在工作面带式输送机巷一端，所述端头支架二布置在工作面回风巷一端，多个所述双翼液压支架依次布置在所述端头支架一和端头支架二之间的综采工作面中，所述端头支架一、端头支架二与所述双翼液压支架一起形成了前侧安全通道和后侧安全通道，前侧安全通道为工作面推进方向一侧的通道，用于布置现行采煤运煤机，后侧安全通道为采空区一侧的通道，用于布置所述自动拖矸填矸机；
所述自动拖矸填矸机的拉紧端与所述端头支架一固定连接，所述自动拖矸填矸机的驱动端与所述端头支架二固定连接，所述带式矸石输送机布置在工作面回风巷，所述带式矸石输送机用于向所述自动拖矸填矸机输送矸石。
优选地，所述双翼液压支架包括底座、支撑板、电动千斤顶和两根液压杆，所述底座放置在煤层底板上，所述支撑板顶部与煤层顶板底部抵接，所述液压杆下端固定在所述底座上，上端与所述支撑板底部中间固定连接，所述电动千斤顶与所述底座固定连接，所述自动拖矸填矸机位于所述支撑板一侧下方靠近采空区，采煤运煤机位于所述支撑板另一侧下方靠近待采煤层。
优选地，所述自动拖矸填矸机包括机架一、机架二、钢丝绳翻底胶带、电机、减速机和两个滚筒，所述机架一设置在所述端头支架一下方且与所述端头支架一固定连接，所述机架二设置在所述端头支架二下方且与所述端头支架二固定连接，两个所述滚筒分别与所述机架一和机架二水平转动连接，所述钢丝绳翻底胶带套在两个所述滚筒上，所述电机与所述减速机连接，所述减速机的输出端与所述机架二上的滚筒连接、带动所述滚筒转动，所述钢丝绳翻底胶带上沿长度方向布置有多个方形活板，所述活板一边与所述钢丝绳翻底胶带连接，其余三边未与所述钢丝绳翻底胶带连接，所述带式矸石输送机将矸石输送到下方的钢丝绳翻底胶带上,当下方钢丝绳翻底胶带上的矸石达到一定重量时，所述活板被压下使得所述钢丝绳翻底胶带上形成坠落孔，矸石从坠落孔落下填充到采空区。
本发明的另一目的在于提供一种全量煤矸石井下自动充填方法，包括以下步骤：
步骤1、矿井运矸机械将所有矸石运输并转载到工作面回风巷内的所述带式矸石输送机上；
步骤2、所述带式矸石输送机通过末端的皮带溜槽将矸石转载到所述自动拖矸填矸机的钢丝绳翻底胶带上；
步骤3、所述自动拖矸填矸机的电机拖动钢丝绳翻底胶带运行，当钢丝绳翻底胶带下方无矸石时，钢丝绳翻底胶带上的矸石就会将活板压翻，矸石落入采空区空间；当钢丝绳翻底胶带下方的空间充满矸石后，矸石支撑钢丝绳翻底胶带，活板无法开启，矸石便随带前行，移动到下方无矸石区域时，钢丝绳翻底胶带上的活板再次下翻，卸下矸石，实现自动拖矸填矸机自动的将矸石填充到所述端头支架一、端头支架二及所述双翼液压支架后侧下方的采空区。
本发明提供的全量煤矸石井下自动充填装置和方法通过端头支架一、端头支架二和多个双翼液压支架将采空区进行稳定支护，科学地破解了当前向煤矿井下采空区填矸时，顶板塌落引发的安全难题，同时通过端头支架一、端头支架二和多个双翼液压支架与自动拖矸填矸机和带式矸石输送机配合实现了向煤矿井下采空区填充煤矸石工作的自动化，不用将煤矸石运往地面，可以直接运到自动充填设备填到采空区，防止了污染，还节省了成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的全量煤矸石井下自动充填装置的布局图；
图2为双翼液压支架的结构及布置示意图；
图3为自动拖矸填矸机的结构及布置示意图。
附图说明：
自动拖矸填矸机1、端头支架一2、端头支架二3、带式矸石输送机4、双翼液压支架5、工作面带式输送机巷6、工作面回风巷7、采煤运煤机9、采空区10、煤层底板11、煤层顶板12、待采煤层13、皮带溜槽14、回风大巷15、输送机大巷16、运输大巷17、工作面辅助运输巷18、矸石19；
机架一101、机架二102、钢丝绳翻底胶带103、电机104、滚筒105、活板106、填矸机拉紧装置107、底座51、支撑板52、电动千斤顶53、液压杆54。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
实施例1
本发明提供了一种全量煤矸石井下自动充填装置，具体如图1至图3所示，本实施例中填充的矸石19包括井下掘进矸石与地面洗选系统排出的矸石，该自动充填装置是借助了现有采煤的各巷道，从图1可看出，煤矿在开采中涉及到的巷道、面、层有综采工作面、待采煤层13、采空区10、回风大巷15、输送机大巷16、运输大巷17、工作面辅助运输巷18、工作面带式输送机巷6、工作面回风巷7。
自动充填装置包括自动拖矸填矸机1、端头支架一2、端头支架二3、带式矸石输送机4和多个双翼液压支架5，端头支架一2布置在工作面带式输送机巷6一端，端头支架二3布置在工作面回风巷7一端，多个双翼液压支架5依次布置在端头支架一2和端头支架二3之间且位于综采工作面，端头支架一2、端头支架二3与双翼液压支架5一起形成了前侧安全通道19和后侧安全通道20，前侧安全通道19为综采工作面推进方向一侧的通道，用于布置现行采煤运煤机9，后侧安全通道20为采空区10一侧的通道，用于布置自动拖矸填矸机1，自动充填装置沿工作面推进方向进行；
自动拖矸填矸机1的拉紧端与端头支架一2固定连接，自动拖矸填矸机1的驱动端与端头支架二3固定连接，带式矸石输送机4布置在工作面回风巷7，带式矸石输送机4用于向自动拖矸填矸机1输送矸石。
具体的，双翼液压支架5包括底座51、支撑板52、电动千斤顶53和两根液压杆54，底座51放置在煤层底板11上，支撑板52顶部与煤层顶板12底部抵接，液压杆54下端固定在底座51上，上端与支撑板52底部中间固定连接，电动千斤顶53与底座51固定连接，自动拖矸填矸机1位于支撑板52一侧下方靠近采空区10，采煤运煤机9位于支撑板52另一侧下方靠近待采煤层13。
进一步地，本实施例中，自动拖矸填矸机1包括机架一101、机架二102、钢丝绳翻底胶带103、电机104、减速机和两个滚筒105，机架一101设置在端头支架一2下方且与端头支架一2固定连接，机架二102设置在端头支架二3下方且与端头支架二3固定连接，两个滚筒105分别与机架一101和机架二102水平转动连接，钢丝绳翻底胶带103套在两个滚筒105上，电机104与减速机连接，减速机的输出端与机架二102上的滚筒105连接、带动滚筒105转动，钢丝绳翻底胶带103上沿长度方向布置有多个方形活板106，活板106一边与钢丝绳翻底胶带103连接，其余三边未与钢丝绳翻底胶带103连接，带式矸石输送机4将矸石输送到下方的钢丝绳翻底胶带103上,当下方钢丝绳翻底胶带103上的矸石达到一定重量时，活板106被压下使得钢丝绳翻底胶带103上形成坠落孔，矸石从坠落孔落下填充到采空区10。
为了提高钢丝绳翻底胶带103的强度，在钢丝绳翻底胶带103位于端头支架一2的一端设置有填矸机拉紧装置107，电机104和减速机作为填矸机驱动装置，在机架二102的侧面开设有皮带溜槽14，皮带溜槽14位于上下钢丝绳翻底胶带103之间，带式矸石输送机4的送料末端设置在皮带溜槽14内。
基于以上装置，本实施例还提供了一种全量煤矸石井下自动充填方法，包括以下步骤：
步骤1、矿井运矸机械将所有矸石19运输并转载到工作面回风巷7内的带式矸石输送机4上；
步骤2、带式矸石输送机4通过末端的皮带溜槽14将矸石19转载到自动拖矸填矸机1的钢丝绳翻底胶带103上；
步骤3、自动拖矸填矸机1的电机104拖动钢丝绳翻底胶带103运行，当钢丝绳翻底胶带103下方无矸石19时，钢丝绳翻底胶带103上的矸石19就会将活板106压翻，矸石19落入采空区10空间；当钢丝绳翻底胶带103下方的空间充满矸石19后，矸石19支撑钢丝绳翻底胶带103，活板106无法开启，矸石19便随带前行，移动到下方无矸石区域时，钢丝绳翻底胶带103上的活板106再次下翻，卸下矸石，实现自动拖矸填矸机1自动的将矸石19填充到端头支架一2、端头支架二3及双翼液压支架5后侧下方的采空区10。可以看出，自动拖矸填矸机1保证了填矸作业自动的从矸石进入端开始，并顺序向远端推进，同时实现了堆矸高度的自动控制，提高双翼液压支架5下的充矸率。
本实施例中，双翼液压支架的的前翼侧支架与常规的工作面液压支架一致，用于保障采煤工作的进行；后翼侧支架则搭建了一个将矸石填充到采空区的安全的空间。
本实施例中，在矿井生产过程中,采煤机每割“一刀”煤，双翼液压支架要随采煤机向工作面推进方向移架一次，每移架两次，端头支架一、二及填矸机前移一次。由于后翼侧支架宽度是移架距离的两倍，充分保证了填矸机始终在安全区域运行。
由于采空区空间远大于矸石体积，因此，本实施例中提供的全填矸方法可以将一座甚至两座煤矿产生的所有矸石自动、安全地填充到煤矿井下的采空区中；当仅回填本矿矸石时，将工作面支架的部分采用双翼支架即可。全填矸方法彻底解决了煤矸石的占地、环境污染等问题，减小了地表沉陷，解决了矿井为了排矸而要征地的难题，对于社会的良性发展具有深远的意义。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种全量煤矸石井下自动充填装置，其特征在于，包括自动拖矸填矸机(1)、端头支架一(2)、端头支架二(3)、带式矸石输送机(4)和多个双翼液压支架(5)，所述端头支架一(2)布置在工作面带式输送机巷(6)一端，所述端头支架二(3)布置在工作面回风巷(7)一端，多个所述双翼液压支架(5)依次布置在所述端头支架一(2)和端头支架二(3)之间的综采工作面中，所述端头支架一(2)、端头支架二(3)与所述双翼液压支架(5)一起形成了前侧安全通道(19)和后侧安全通道(20)，前侧安全通道(19)为综采工作面推进方向一侧的通道，用于布置现行采煤运煤机(9)，后侧安全通道(20)为采空区(10)一侧的通道，用于布置所述自动拖矸填矸机(1)；
所述自动拖矸填矸机(1)的拉紧端与所述端头支架一(2)固定连接，所述自动拖矸填矸机(1)的驱动端与所述端头支架二(3)固定连接，所述带式矸石输送机(4)布置在工作面回风巷(7)，所述带式矸石输送机(4)用于向所述自动拖矸填矸机(1)输送矸石。
2.根据权利要求1所述的全量煤矸石井下自动充填装置，其特征在于，所述双翼液压支架(5)包括底座(51)、支撑板(52)、电动千斤顶(53)和两根液压杆(54)，所述底座(51)放置在煤层底板(11)上，所述支撑板(52)顶部与煤层顶板(12)底部抵接，所述液压杆(54)下端固定在所述底座(51)上，上端与所述支撑板(52)底部中间固定连接，所述电动千斤顶(53)与所述底座(51)固定连接，所述自动拖矸填矸机(1)位于所述支撑板(52)一侧下方靠近采空区(10)，采煤运煤机(9)位于所述支撑板(52)另一侧下方靠近待采煤层(13)。
3.根据权利要求1所述的全量煤矸石井下自动充填装置，其特征在于，所述自动拖矸填矸机(1)包括机架一(101)、机架二(102)、钢丝绳翻底胶带(103)、电机(104)、减速机和两个滚筒(105)，所述机架一(101)设置在所述端头支架一(2)下方且与所述端头支架一(2)固定连接，所述机架二(102)设置在所述端头支架二(3)下方且与所述端头支架二(3)固定连接，两个所述滚筒(105)分别与所述机架一(101)和机架二(102)水平转动连接，所述钢丝绳翻底胶带(103)套在两个所述滚筒(105)上，所述电机(104)与所述减速机连接，所述减速机的输出端与所述机架二(102)上的滚筒(105)连接、带动所述滚筒(105)转动，所述钢丝绳翻底胶带(103)上沿长度方向布置有多个方形活板(106)，所述活板(106)一边与所述钢丝绳翻底胶带(103)连接，其余三边未与所述钢丝绳翻底胶带(103)连接，所述带式矸石输送机(4)将矸石输送到下方的钢丝绳翻底胶带(103)上,当下方钢丝绳翻底胶带(103)上的矸石达到一定重量时，所述活板(106)被压下使得所述钢丝绳翻底胶带(103)上形成坠落孔，矸石从坠落孔落下填充到采空区(10)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的全量煤矸石井下自动充填装置的充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、矿井运矸机械将所有矸石运输并转载到工作面回风巷(7)内的所述带式矸石输送机(4)上；
步骤2、所述带式矸石输送机(4)通过末端的皮带溜槽(14)将矸石转载到所述自动拖矸填矸机(1)的钢丝绳翻底胶带(103)上；
步骤3、所述自动拖矸填矸机(1)的电机(104)拖动钢丝绳翻底胶带(103)运行，当钢丝绳翻底胶带(103)下方无矸石时，钢丝绳翻底胶带(103)上的矸石就会将活板(106)压翻，矸石落入采空区(10)空间；当钢丝绳翻底胶带(103)下方的空间充满矸石后，矸石支撑钢丝绳翻底胶带(103)，活板(106)无法开启，矸石便随带前行，移动到下方无矸石区域时，钢丝绳翻底胶带(103)上的活板(106)再次下翻，卸下矸石，实现自动拖矸填矸机(1)自动的将矸石填充到所述端头支架一(2)、端头支架二(3)及所述双翼液压支架(5)后侧下方的采空区(10)。
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