CN110566270A - 一种矿山采空区防坍塌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿山充填技术领域，具体的说是一种矿山采空区防坍塌方法，该方法中使用的充填设备包括电机、壳体和控制器；所述壳体内设有搅拌模块；所述搅拌模块包括搅拌轴和搅拌叶；所述搅拌轴由电机驱动；所述搅拌叶沿搅拌轴周向分布有至少两组；所述搅拌叶端部均铰接在搅拌轴上；所述壳体两侧的上方对称设置有两进料室；所述进料室底壁均倾斜设置，且进料室内部通过壳体两侧设置的进料口与壳体内部连通；本发明通过控制器控制搅拌模块的工作，从而控制进料口的大小，实现进料的逐渐减少，进而控制内部的填充料从浓逐渐到稀，同时搅拌模块对填充料均匀混合，减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，减小填充缝隙产生的可能性。
Description
技术领域
本发明属于矿山充填技术领域，具体的说是一种矿山采空区防坍塌方法。
背景技术
目前，矿山开采作业中，地下资源的开采不断破坏地下原有物质组成形态、地下水流场、原岩应力场等平衡，并形成地下采空区。当开采作业的过程未超出设定的控制范围时，其作业过程是安全的；当开采作业的过程失控，超出设定的控制范围时，将会发生诸如冒顶、突水、地表塌陷、泥石流或地表水涌入井下、大规模地压活动等矿山安全事故。这些安全事故的发生均与采空区的存在具有密切的联系，如果在开采作业中对采空区进行高质量的充填工作，上述安全事故即可得到有效的防控，因此，大多数矿山在矿石开采过程中随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区，保障矿石开采工作的顺利开展。
矿山根据矿体形态变化复杂程度、矿体厚度、矿体生成角度、矿石围岩稳定情况和矿藏开采时所要求的损失率等情况，对充填要求不高的情况可以利用采矿过程中的废石、选厂尾砂、冶炼厂炉渣等直接充填采空区，对充填要求较高的情况需要采用胶结性浆体对采空区进行充填，例如采用水泥或水泥代用品与脱泥尾砂或沙石配制而成的混凝土充填采空区。
在矿井内进行开采时会出现较多的采空区，采空区的出现会影响矿井的整体结构稳固性，严重的甚至会发生坍塌，造成较大的矿井事故，针对这种问题，现有技术中出现了很多充填设备对采空区进行充填，保证整体的稳定性，但是在充填过程中常常会由于混合比例的误差，导致填充料在填充后水分流失，造成采空区填充不完整留有空隙，从而留下安全隐患；据此，本发明提出了一种矿山采空区防坍塌方法。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种矿山采空区防坍塌方法，其结构简单，操作方便并通过控制器控制搅拌模块的工作，从而控制进料口的大小，实现进料的逐渐减少，进而控制内部的填充料从浓逐渐到稀，同时搅拌模块对填充料均匀混合，减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，减小填充缝隙产生的可能性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿山采空区防坍塌方法，该方法步骤如下：
S1:在矿山开采后对采空区的位置和数量进行统计，测量完成后将数据导入到计算机中进行统计；
S2:根据S1中统计的数据确定充填区域，使用充填设备将开采废石或选矿尾砂作为主要充填骨料，通过管道导入到充填设备中充分混合形成充填料；
S3:在S2中的充填设备充填料混合好后，利用预先放置好的充填管道将充填料导入到对应的采空区内进行充填，实现回填；
其中,S2中的充填设备包括电机、壳体和控制器；所述电机固定安装在壳体上表面上；所述控制器用于控制设备自动运行，控制器安装在壳体侧壁上；所述壳体内设有搅拌模块；所述搅拌模块用于对内部的填充料进行搅拌，搅拌模块包括搅拌轴和搅拌叶；所述搅拌轴由电机驱动；所述搅拌叶沿搅拌轴周向分布有至少两组；所述搅拌叶端部均铰接在搅拌轴上，搅拌叶中部与搅拌轴之间连接有弹簧；所述壳体两侧的上方对称设置有两进料室；所述进料室底壁均倾斜设置，且进料室内部通过壳体两侧设置的进料口与壳体内部连通，进料室底部均滑动连接有滑板；所述滑板能够在搅拌叶的推动下上下移动，从而改变进料口的大小。工作时，在矿井内进行开采时会出现较多的采空区，采空区的出现会影响矿井的整体结构稳固性，严重的甚至会发生坍塌，造成较大的矿井事故，针对这种问题，现有技术中出现了很多充填设备对采空区进行充填，保证整体的稳定性，但是在充填过程中常常会由于混合比例的误差，导致填充料在填充后水分流失，造成采空区填充不完整留有空隙，从而留下安全隐患；具体的，控制器控制电机转动，电机驱动搅拌轴转动，搅拌轴带动搅拌叶转动，转动时产生的离心力会使得搅拌叶沿铰接点摆动，当需要搅拌叶摆动到最大位置时，控制器控制电机转速加快，搅拌叶向上摆动时会推动两侧的滑板向上移动，从而缩小进料口的直径，控制进料逐渐减少，使得填充料的浓度逐渐降低，这样在填充料注入采空区时浓度较大的填充料会逐渐沉降在底部，随后浓度较稀的填充料位于上方逐渐对采空区逐渐填充，且出现缝隙的可能较小；本技术方案通过控制器控制搅拌模块的工作，从而控制进料口的大小，实现进料的逐渐减少，进而控制内部的填充料从浓逐渐到稀，同时搅拌模块对填充料均匀混合，减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，减小填充缝隙产生的可能性。
优选的，所述搅拌叶远离搅拌轴一端均设置有开口，搅拌叶由一组首尾相连的叶板铰接而成；所述开口沿搅拌轴方向向下逐渐增大。工作时，搅拌叶转动时，由于从上向下设置的开口使得每层的搅拌叶重量不同，在离心力作用下的摆动幅度也不同，在搅拌填充料的过程中，对填充料进行不同轨迹的进一步混合，同时配合多节铰接的叶板，能够在浓度不同的填充料搅拌产生S型摆动，进一步减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，进一步减小填充缝隙产生的可能性。
优选的，中间位置的叶板上均设置有矩形通槽；所述矩形通槽和开口内均通过对称设置有的两弹簧连接着撞击球；所述撞击球外表面上均布有一组气球。工作时，在叶板成S型摆动搅拌填充料时，叶板中部设有的撞击球会随着叶板摆动，并在弹簧的作用下撞击球一方面会加速对填充料的撞击，进一步提高混合效果；另一方面会间歇的改变叶板的重心位置，从而使得叶板的摆动幅度更大，增加摆动效果，更进一步提高叶板搅拌效果，同时搅拌填充料的过程中实现缓冲，提高了叶板的使用寿命。
优选的，所述撞击球一侧均设有拨杆；所述拨杆弧形设置，拨杆另一端与对应一侧的叶板底部固连；当撞击球晃动时会撞击一侧的拨杆，拨杆会带动相连的叶板抖动。工作时，在撞击球摆动时会间歇撞击一侧的拨杆，拨杆会带动相连的叶板发生抖动，从而进一步提高填充料的混合效果，而撞击球表面上布置的气球会对撞击球进行缓冲，同时能够增大与拨杆的摩擦力，增强对拨杆的拨动效果。
优选的，相邻所述叶板之间均连接有半弧板；所述弧形板一侧均固连有弧形板；所述半弧板和弧形板之间组成“Y”字型；所述弧形板端部能够触碰上方的叶板。工作时，当叶板在拨杆的带动下抖动时，该叶板上组成“Y”字型的半弧板和弧形板，均会触及上方相邻的叶板底部，从而增大相邻叶板的的抖动幅度，更进一步增强混合效果；同时会在半弧板的作用下对叶板进行支撑，避免叶板上下抖动幅度过大难以返回。
优选的，所述叶板下表面均粘接有波浪形的气囊；所述气囊对应撞击球的位置处开设有出气孔。工作时，当弧形板撞击上方的叶板时，该叶板底部设置有的波浪形的气囊能够提供缓冲的同时，会将气囊内部的气体从出气孔喷出，从而加速撞击球的摆动幅度，进一步增强填充料的混合效果。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过控制器控制搅拌模块的工作，从而控制进料口的大小，实现进料的逐渐减少，进而控制内部的填充料从浓逐渐到稀，同时搅拌模块对填充料均匀混合，减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，减小填充缝隙产生的可能性。
2.本发明通过从上向下设置的开口使得每层的搅拌叶重量不同，在离心力作用下的摆动幅度也不同，在搅拌填充料的过程中，对填充料进行不同轨迹的进一步混合，同时配合多节铰接的叶板，能够在浓度不同的填充料搅拌产生S型摆动，进一步减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，进一步减小填充缝隙产生的可能性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的流程图；
图2是本发明中使用的充填设备的立体示意图；
图3是充填设备的剖视图；
图4是充填设备的搅动叶和拨杆的位置示意图；
图5是搅动叶的俯视图；
图中：壳体1、搅拌模块2、搅拌轴21、搅拌叶22、叶板221、进料室3、滑板4、开口5、矩形通槽6、撞击球7、拨杆8、半弧板9、弧形板10、气囊11。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种矿山采空区防坍塌方法，该方法步骤如下：
S1:在矿山开采后对采空区的位置和数量进行统计，测量完成后将数据导入到计算机中进行统计；
S2:根据S1中统计的数据确定充填区域，使用充填设备将开采废石或选矿尾砂作为主要充填骨料，通过管道导入到充填设备中充分混合形成充填料；
S3:在S2中的充填设备充填料混合好后，利用预先放置好的充填管道将充填料导入到对应的采空区内进行充填，实现回填；
其中,S2中的充填设备包括电机、壳体1和控制器；所述电机固定安装在壳体1上表面上；所述控制器用于控制设备自动运行，控制器安装在壳体1侧壁上；所述壳体1内设有搅拌模块2；所述搅拌模块2用于对内部的填充料进行搅拌，搅拌模块2包括搅拌轴21和搅拌叶22；所述搅拌轴21由电机驱动；所述搅拌叶22沿搅拌轴21周向分布有至少两组；所述搅拌叶22端部均铰接在搅拌轴21上，搅拌叶22中部与搅拌轴21之间连接有弹簧；所述壳体1两侧的上方对称设置有两进料室3；所述进料室3底壁均倾斜设置，且进料室3内部通过壳体1两侧设置的进料口与壳体1内部连通，进料室3底部均滑动连接有滑板4；所述滑板4能够在搅拌叶22的推动下上下移动，从而改变进料口的大小。工作时，在矿井内进行开采时会出现较多的采空区，采空区的出现会影响矿井的整体结构稳固性，严重的甚至会发生坍塌，造成较大的矿井事故，针对这种问题，现有技术中出现了很多充填设备对采空区进行充填，保证整体的稳定性，但是在充填过程中常常会由于混合比例的误差，导致填充料在填充后水分流失，造成采空区填充不完整留有空隙，从而留下安全隐患；具体的，控制器控制电机转动，电机驱动搅拌轴21转动，搅拌轴21带动搅拌叶22转动，转动时产生的离心力会使得搅拌叶22沿铰接点摆动，当需要搅拌叶22摆动到最大位置时，控制器控制电机转速加快，搅拌叶22向上摆动时会推动两侧的滑板4向上移动，从而缩小进料口的直径，控制进料逐渐减少，使得填充料的浓度逐渐降低，这样在填充料注入采空区时浓度较大的填充料会逐渐沉降在底部，随后浓度较稀的填充料位于上方逐渐对采空区逐渐填充，且出现缝隙的可能较小；本技术方案通过控制器控制搅拌模块2的工作，从而控制进料口的大小，实现进料的逐渐减少，进而控制内部的填充料从浓逐渐到稀，同时搅拌模块2对填充料均匀混合，减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，减小填充缝隙产生的可能性。
作为其中的一种实施方式，所述搅拌叶22远离搅拌轴21一端均设置有开口5，搅拌叶22由一组首尾相连的叶板221铰接而成；所述开口5沿搅拌轴21方向向下逐渐增大。工作时，搅拌叶22转动时，由于从上向下设置的开口5使得每层的搅拌叶22重量不同，在离心力作用下的摆动幅度也不同，在搅拌填充料的过程中，对填充料进行不同轨迹的进一步混合，同时配合多节铰接的叶板221，能够在浓度不同的填充料搅拌产生S型摆动，进一步减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，进一步减小填充缝隙产生的可能性。
作为其中的一种实施方式，中间位置的叶板221上均设置有矩形通槽6；所述矩形通槽6和开口5内均通过对称设置有的两弹簧连接着撞击球7；所述撞击球7外表面上均布有一组气球。工作时，在叶板221成S型摆动搅拌填充料时，叶板221中部设有的撞击球7会随着叶板221摆动，并在弹簧的作用下撞击球7一方面会加速对填充料的撞击，进一步提高混合效果；另一方面会间歇的改变叶板221的重心位置，从而使得叶板221的摆动幅度更大，增加摆动效果，更进一步提高叶板221搅拌效果，同时搅拌填充料的过程中实现缓冲，提高了叶板221的使用寿命。
作为其中的一种实施方式，所述撞击球7一侧均设有拨杆8；所述拨杆8弧形设置，拨杆8另一端与对应一侧的叶板221底部固连；当撞击球7晃动时会撞击一侧的拨杆8，拨杆8会带动相连的叶板221抖动。工作时，在撞击球7摆动时会间歇撞击一侧的拨杆8，拨杆8会带动相连的叶板221发生抖动，从而进一步提高填充料的混合效果，而撞击球7表面上布置的气球会对撞击球7进行缓冲，同时能够增大与拨杆8的摩擦力，增强对拨杆8的拨动效果。
作为其中的一种实施方式，相邻所述叶板221之间均连接有半弧板9；所述弧形板10一侧均固连有弧形板10；所述半弧板9和弧形板10之间组成“Y”字型；所述弧形板10端部能够触碰上方的叶板221。工作时，当叶板221在拨杆8的带动下抖动时，该叶板221上组成“Y”字型的半弧板9和弧形板10，均会触及上方相邻的叶板221底部，从而增大相邻叶板221的的抖动幅度，更进一步增强混合效果；同时会在半弧板9的作用下对叶板221进行支撑，避免叶板221上下抖动幅度过大难以返回。
作为其中的一种实施方式，所述叶板221下表面均粘接有波浪形的气囊11；所述气囊11对应撞击球7的位置处开设有出气孔。工作时，当弧形板10撞击上方的叶板221时，该叶板221底部设置有的波浪形的气囊11能够提供缓冲的同时，会将气囊11内部的气体从出气孔喷出，从而加速撞击球7的摆动幅度，进一步增强填充料的混合效果。
工作时，在矿井内进行开采时会出现较多的采空区，采空区的出现会影响矿井的整体结构稳固性，严重的甚至会发生坍塌，造成较大的矿井事故，针对这种问题，现有技术中出现了很多充填设备对采空区进行充填，保证整体的稳定性，但是在充填过程中常常会由于混合比例的误差，导致填充料在填充后水分流失，造成采空区填充不完整留有空隙，从而留下安全隐患；具体的，控制器控制电机转动，电机驱动搅拌轴21转动，搅拌轴21带动搅拌叶22转动，转动时产生的离心力会使得搅拌叶22沿铰接点摆动，当需要搅拌叶22摆动到最大位置时，控制器控制电机转速加快，搅拌叶22向上摆动时会推动两侧的滑板4向上移动，从而缩小进料口的直径，控制进料逐渐减少，使得填充料的浓度逐渐降低，这样在填充料注入采空区时浓度较大的填充料会逐渐沉降在底部，随后浓度较稀的填充料位于上方逐渐对采空区逐渐填充，且出现缝隙的可能较小；本技术方案通过控制器控制搅拌模块2的工作，从而控制进料口的大小，实现进料的逐渐减少，进而控制内部的填充料从浓逐渐到稀，同时搅拌模块2对填充料均匀混合，减少内部的填充料混合不均造成的填充不完整的情况发生，减小填充缝隙产生的可能性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种矿山采空区防坍塌方法，其特征在于，该方法步骤如下：
S1:在矿山开采后对采空区的位置和数量进行统计，测量完成后将数据导入到计算机中进行统计；
S2:根据S1中统计的数据确定充填区域，使用充填设备将开采废石或选矿尾砂作为主要充填骨料，通过管道导入到充填设备中充分混合形成充填料；
S3:在S2中的充填设备充填料混合好后，利用预先放置好的充填管道将充填料导入到对应的采空区内进行充填，实现回填；
其中,S2中的充填设备包括电机、壳体(1)和控制器；所述电机固定安装在壳体(1)上表面上；所述控制器用于控制设备自动运行，控制器安装在壳体(1)侧壁上；所述壳体(1)内设有搅拌模块(2)；所述搅拌模块(2)用于对内部的填充料进行搅拌，搅拌模块(2)包括搅拌轴(21)和搅拌叶(22)；所述搅拌轴(21)由电机驱动；所述搅拌叶(22)沿搅拌轴(21)周向分布有至少两组；所述搅拌叶(22)端部均铰接在搅拌轴(21)上，搅拌叶(22)中部与搅拌轴(21)之间连接有弹簧；所述壳体(1)两侧的上方对称设置有两进料室(3)；所述进料室(3)底壁均倾斜设置，且进料室(3)内部通过壳体(1)两侧设置的进料口与壳体(1)内部连通，进料室(3)底部均滑动连接有滑板(4)；所述滑板(4)能够在搅拌叶(22)的推动下上下移动，从而改变进料口的大小。
2.根据权利要求1所述的一种矿山采空区防坍塌方法，其特征在于：所述搅拌叶(22)远离搅拌轴(21)一端均设置有开口(5)，搅拌叶(22)由一组首尾相连的叶板(221)铰接而成；所述开口(5)沿搅拌轴(21)方向向下逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的一种矿山采空区防坍塌方法，其特征在于：中间位置的叶板(221)上均设置有矩形通槽(6)；所述矩形通槽(6)和开口(5)内均通过对称设置有的两弹簧连接着撞击球(7)；所述撞击球(7)外表面上均布有一组气球。
4.根据权利要求3所述的一种矿山采空区防坍塌方法，其特征在于：所述撞击球(7)一侧均设有拨杆(8)；所述拨杆(8)弧形设置，拨杆(8)另一端与对应一侧的叶板(221)底部固连；当撞击球(7)晃动时会撞击一侧的拨杆(8)，拨杆(8)会带动相连的叶板(221)抖动。
5.根据权利要求4所述的一种矿山采空区防坍塌方法，其特征在于：相邻所述叶板(221)之间均连接有半弧板(9)；所述弧形板(10)一侧均固连有弧形板(10)；所述半弧板(9)和弧形板(10)之间组成“Y”字型；所述弧形板(10)端部能够触碰上方的叶板(221)。
6.根据权利要求5所述的一种矿山采空区防坍塌方法，其特征在于：所述叶板(221)下表面均粘接有波浪形的气囊(11)；所述气囊(11)对应撞击球(7)的位置处开设有出气孔。
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