CN114247331A - 一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法，设置双料搅拌混合腔，所述的双料搅拌混合腔为筒形体；所述的双料搅拌混合腔外设置搅拌电机，双料搅拌混合腔内沿轴向设置搅拌组件；所述的搅拌组件与搅拌电机轴接；所述的搅拌组件设置与搅拌电机轴接的转动轴，在所述的转动轴上沿径向设置多个搅拌杆。采用双料输送、在通道末端混合，避免地面混合充注后的凝结堵管风险，又能使通道末端混合后的充填材料在充注入采空区后能尽快凝结，缩短时间。

Description

一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法。

背景技术

煤炭开采后采空区区域地表沉陷或裂缝带来了一系列生态环境问题。充填开采是一种解决采区覆岩沉降的途径。目前的充填开采方式中采煤和充填采用串行的作业方式，充填作业需要采煤作业完全停止，辅助作业时间较长，并且膏体材料在充注入采空区后凝结时间长，只适合于生产规模小于年产一百万吨的矿井，不适用于现代化高产高效矿井。针对上述问题，亟需开发一种充填材料不仅能够通过独立于巷道和工作面的输送通道向采空区快速充注、而且在注入采空区后快速凝结的工作面充填开采新方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法，利用地面水平井群替代井下有限的充填材料输送管路，实现通道群并行充注，提升充注效率。采用双料输送、在通道末端混合，避免地面混合充注后的凝结堵管风险，又能使通道末端混合后的充填材料在充注入采空区后能尽快凝结，缩短时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种顶板水平井末端双料混合装置，设置双料搅拌混合腔，所述的双料搅拌混合腔为筒形体；所述的双料搅拌混合腔外设置搅拌电机，双料搅拌混合腔内沿轴向设置搅拌组件；所述的搅拌组件与搅拌电机轴接；所述的搅拌组件设置与搅拌电机轴接的转动轴，在所述的转动轴上沿径向设置多个搅拌杆。

可选的，还设置连接杆组件，所述的连接杆组件设置与双料搅拌混合腔连接的混合料入口架，混合料入口架为锥形的框架体；在所述混合料入口架的轴心设置电机连接支架，所述的搅拌电机安装在电机连接支架上。

可选的，在双料搅拌混合腔两端分别设置第一支撑轴架和第二支撑轴架；所述的转动轴穿过第一支撑轴架和第二支撑轴架设置。

可选的，所述的多个搅拌杆包括沿转动轴依次间隔排设的一级搅拌杆、二级搅拌杆和三级搅拌杆。

一种顶板水平井末端双料混合系统，设置充注主通道，在所述的充注主通道内放置顶板水平井末端双料混合装置，所述的顶板水平井末端双料混合装置为本发明所述的顶板水平井末端双料混合装置；同时与所述的顶板水平井末端双料混合装置连通设置充注管路。

可选的，在所述的充注主通道的尾端下部相应的煤矿井下采煤工作面位置设置液压支架、套管切割装置和挡护装置。

可选的，所述的液压支架为“工”字型架体，在液压支架一侧设第一液压杆；在液压支架的另一侧设置挡护装置，所述的挡护装置沿纵向设置下挡护板，下挡护板与液压支架间沿水平方向设置第二液压杆，与液压支架铰接设置上遮掩板，所述的套管切割装置于下挡护板和上遮掩板之间伸出；所述的套管切割装置设置套管切割伸缩臂和割刀。

可选的，所述的充注主通道于地平面沿纵向深入并沿顶板岩层水平延伸，于充注主通道内下入钻孔套管；充注管路随充注主通道延伸直至与顶板水平井末端双料混合装置连接；还设置电缆随充注管路延伸。

一种顶板水平井末端双料混合随充凝固方法，利用本发明所述的顶板水平井末端双料混合系统进行，包括：

步骤1，在待回采的综采工作面紧邻煤层的顶板岩层水平定向钻进或井下水平定向钻进，在紧邻煤层的顶板岩层形成沿综采工作面走向延伸的充注主通道，向充注主通道中下入钻孔套管；

步骤2，在钻孔套管中下入充注管路，充注管路前端安装顶板水平井末端双料混合装置，使膏体材料与速凝材料混合形成速凝充填材料；

步骤3，开始工作面回采，在工作面回采过程中，紧邻煤层的顶板岩层随采随垮落，当岩层垮落使其中的钻孔套管前端出露于采空区后，通过充注主通道中注入膏体材料，从充注管路中注入速凝材料，在充注管路的末端通过顶板水平井末端双料混合装置将膏体材料与速凝材料混合后形成速凝充填材料注入采空空间；

步骤4，实时监测采空区的充填情况和钻孔套管的位置，当充填量达到设计要求时，停止充填。

步骤5，随着工作面回采推进、支架前移，紧邻煤层的顶板岩层随采随垮落，钻孔套管出露于采空区后，通过套管切割装置割断钻孔套管，形成钻孔套管新的出浆口后，再通过充注主通道中注入膏体材料，从充注管路中注入速凝材料，在充注管路的末端通过顶板水平井末端双料混合装置将膏体材料与速凝材料混合后形成速凝充填材料注入采空空间。

步骤6，实时监测采空区的充填情况和钻孔套管的位置，当充填量达到设计要求时，停止充填。

重复步骤5和步骤6，直至完成整个综采工作面作业。

可选的，工作面回采过程中，当顶板岩层不易垮落时，在充注主通道中采用空气炮或水力切割的方式将顶板岩层切割落入采空区；挡护装置同液压支架同步移动；液压支架后方设置有监控装置，用于监测钻孔套管的出露长度和采空区的充填情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中采用地面大直径煤层顶板水平井群作为膏体充填通道，可实现通道群并行充注，有效避免煤矿井下膏体单输送管路一带来的充填效率低的问题。本发明中利用大直径水平长钻孔做充填主材料输送通道，套管中下入可拖动的小孔径速凝剂材料输送管路，管路充注口末端安置双料材料混合器，将充填主料和速凝添加剂在近充填空间处混合注入，有利于充填材料快速凝结，大大缩短充填作业时间。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本发明的顶板水平井末端双料混合系统的结构示意图；

图2是图1中的煤层回采一定距离煤层软弱直接顶岩层垮落及套管出露示意图；

图3是图1中的采空区第一次充填示意图；

图4是图1中的钻孔套管被套管切割装置切割的结构示意图；

图5是图1中的采空区第二次充填示意图；

图6是图1中的液压支架及挡护装置的结构示意图；

图7是图1中的顶板水平井末端双料混合装置结构示意图；

图8是图7的结构剖视图；

图9是图7的搅拌电机处左视截面图；

图10是图7的搅拌组件处左视截面图；

图11是本发明的地面定向长钻孔在工作面中的布设示意图；

图中各标号说明：

1-顶板岩层、2-充注主通道、3-钻孔套管、4-充注管路、5-顶板水平井末端双料混合装置、6-液压支架、61-第一液压杆、7-挡护装置、8-套管切割装置、9-监控装置、10-顶板岩层垮落岩块、11-膏体材料、12-充填体、13-电缆；

51-双料搅拌混合腔、52-连接杆组件、521-电机连接支架、522-混合料入口架、523-第一支撑轴架、524-第二支撑轴架、53-搅拌电机、54-搅拌组件、541-转动轴、542-一级搅拌杆、543-二级搅拌杆、544-三级搅拌杆；

71-下挡护板、72-上遮掩板、73-第二液压杆；

81-套管切割伸缩臂、82-割刀；

111-速凝材料、112-膏体材料、113-速凝充填材料；

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是，本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。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技术方案中的具体含义。

本发明并不局限于以下具体实施例，在下述具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

结合图1-10，本发明的顶板水平井末端双料混合装置，设置双料搅拌混合腔51，双料搅拌混合腔51为筒形体；双料搅拌混合腔51外设置搅拌电机53，双料搅拌混合腔51内沿轴向设置搅拌组件54；搅拌组件54与搅拌电机53轴接；搅拌组件54设置与搅拌电机53轴接的转动轴541，在转动轴541上沿径向设置多个搅拌杆。两种物料可以由双料搅拌混合腔51的一端进入，两种物料在搅拌组件54轴向搅拌下混合均匀，由双料搅拌混合腔51的另一端将混合后的物料排出。

在本公开的实施例中，还设置连接杆组件52，连接杆组件52设置与双料搅拌混合腔51连接的混合料入口架522，混合料入口架522为锥形的框架体；在混合料入口架522的轴心设置电机连接支架521，搅拌电机53安装在电机连接支架521上。连接杆组件52均为框架结构，比如图中显示的三个杆体围成的框架，且混合料入口架522为锥形的框架体，可以方便与充注管路4轴向对接，同时还能引导充注管路4内的物料及来自钻孔套管3的另一种物料进入双料搅拌混合腔51，电机连接支架521由导充注管路4延伸，用于安装搅拌电机53，可以灵活调整搅拌电机53的位置，调整搅拌组件54的长度，进行混合能力的调整；同时，由于混合物料的复杂性，为了保证搅拌电机53的正常运转，还可以在电机连接支架521上设置密封腔，将搅拌电机53设置在密封腔内，防止物料破坏搅拌电机53。

在本公开的实施例中，在双料搅拌混合腔51两端分别设置第一支撑轴架523和第二支撑轴架524；第一支撑轴架523和第二支撑轴架524均为沿径向面设置的架体，架体轴心设置安装轴承，用于安装转动轴541，即转动轴541穿过第一支撑轴架523和第二支撑轴架524设置，使整体的搅拌组件54更加稳定的设置在双料搅拌混合腔51内，保证转轴轴541和搅拌杆的正常运行。

在本公开的实施例中，比如图8中所示，多个搅拌杆包括沿转动轴541依次间隔排设的一级搅拌杆542、二级搅拌杆543和三级搅拌杆544，且搅拌杆可以是沿周向分布多个，根据实际情况灵活设置，每级搅拌杆的数量也可以根据实际情况进行灵活选择，比如3个，且多级搅拌杆的设置可以沿轴向互补交叉设置，提高混合效率。

结合图1-10，本发明的顶板水平井末端双料混合系统设置充注主通道2，在充注主通道2内放置顶板水平井末端双料混合装置5，顶板水平井末端双料混合装置5为本公开前述的顶板水平井末端双料混合装置5；同时与顶板水平井末端双料混合装置5连通设置充注管路4。充注主通道2为设置在顶板岩层1中的定向长钻孔，定向长钻孔中下入钻孔套管3，充注管路4为可拖动式的小孔径速凝材料的充填通道，定向长钻孔沿综采工作面长度方向设置。顶板水平井末端双料混合装置5安装在充注管路4的末端，可随充注管路4拖动，同步位于钻孔套管3内，混合来自充注管路4的速凝材料111和来自钻孔套管3内的膏体材料，从而形成速凝充填材料113进行采空区的填充。

在本公开的实施例中，在充注主通道2的尾端下部设置液压支架6、套管切割装置8和挡护装置7。比如在本公开的实施例中，液压支架6为“工”字型架体，在液压支架6一侧设第一液压杆61；在液压支架6的另一侧设置挡护装置7，挡护装置7沿纵向设置下挡护板71，下挡护板71与液压支架6间沿水平方向设置第二液压杆73，与液压支架6铰接设置上遮掩板72，套管切割装置8于下挡护板71和上遮掩板72之间伸出；套管切割装置8设置套管切割伸缩臂81和割刀82。挡护装置7设置为靠近采空区一侧的充填体挡护结构，用于阻挡充填体12流向煤壁一侧。本实施例的挡护装置7包括下挡板71、上遮掩挡板72和连接挡板71上的连接杆73，连接杆73与液压支架6连接。通过液压支架6带动挡护装置71同步移动。切割装置8用于切割采空区出露的套管3。本实施例的切割装置8包括伸缩臂81和连接在伸缩臂81的割刀82，本发明将伸缩臂81设置有机械臂结构，用于调整割刀82的位置使其能够较为准确的接触套管3，井下工作人员根据监控装置反馈的情况来调整伸缩臂81的位置，使割刀82与套管3位置相对应。本实施例的切割装置8安装在套管3的正下方，切割装置8整体呈倾斜向上设置。

在本公开的实施例中，充注主通道2于地平面沿纵向深入并沿顶板岩层1水平延伸，于充注主通道2内下入钻孔套管3；充注管路4随充注主通道2延伸直至与顶板水平井末端双料混合装置5连接；还设置电缆13随充注管路4延伸。

本实施例的水平定向长钻孔沿工作面宽度方向均匀布设有多组，如图11所示，多组水平定向长钻孔沿工作面长度方向平行展布。

作为本实施例的进一步优选方案，在液压支架6后顶梁上还设置有监测装置9，用于检测采空区情况，比如顶板垮落、套管露出、套管切割、膏体充填量、膏体凝结、膏体流向液压支架一侧等情况。

作为本实施例的另一实施方案，在上述装置的基础上，还设置有地面充填材料处理系统，地面充填材料处理系统具体包括材料存储仓，包括矸石、粉煤灰、水泥、水、添加剂等；骨料处理系统，用于处理矸石粉碎；膏体制备系统，用于将骨料、水、粘合剂混合制浆；快速凝结材料制备系统，制备水玻璃等凝结材料。

本实施例通过将充注主通道2设置在顶板岩层1中，并且通过在钻孔套管3末端对双料浆交换混合，在多钻孔通道并行充填的同时，有效解决充填材料注入采空区后凝结时间长的问题。

本发明的充填膏体主要以包括矸石为骨料，胶结料为粉煤灰和水泥；速凝材料采用水玻璃；将膏体材料和速凝材料在充注通道末端进行混合，可避免地面混合后长距离输送过程中凝固堵管风险，又可保证注入采空区后能够快速凝结，缩短材料凝固时间，提升充填效率。

本发明基于定向长钻孔的随采随充充填思路，提出一种顶板水平井末端双料混合随充凝固方法，具体包括以下步骤：

步骤1，在待回采的综采工作面上部直接顶岩层中进行地面水平定向钻进，如图1所示。利用本公开的顶板水平井末端双料混合系统进行，包括：在待回采的综采工作面紧邻煤层的顶板岩层1水平定向钻进或井下水平定向钻进，在紧邻煤层的顶板岩层1形成沿综采工作面走向延伸的充注主通道2，向充注主通道2中下入钻孔套管3；

本发明具体根据综采工作面上方顶板岩层分布、回采过程中顶板岩层垮落情况、充填材料特性、充填系统能力、钻进能力、工作面宽度与长度，设计水平定向长钻孔布孔层位、孔组数量、孔眼水平段长度。本发明的钻孔套管3优选易切割材质的非金属耐磨套管，保证在回采后直接顶岩层及时垮落后能够弯曲下移、出露于采空区、易被切割，起到护孔、有利膏体输送流动。

步骤2，在钻孔套管3中下入充注管路4，充注管路4前端安装顶板水平井末端双料混合装置5，使膏体材料112与速凝材料111混合形成速凝充填材料113；

步骤3，开始工作面回采，当工作面回采一定距离(如实施例1中3～4m)后，由于煤层的顶板岩层1随采随垮落，顶板岩层1垮落后，钻孔套管3受重力影响，出露后成弯弧状、前端垂于采空区。具体的，开始工作面回采，在工作面回采过程中，紧邻煤层的顶板岩层1随采随垮落，当岩层垮落使其中的钻孔套管3前端出露于采空区后，通过充注主通道2中注入膏体材料112，从充注管路4中注入速凝材料111，在充注管路4的末端通过顶板水平井末端双料混合装置5将膏体材料112与速凝材料111混合后形成速凝充填材料113注入采空空间；

步骤4，实时监测采空区的充填情况和钻孔套管3的位置，当钻孔套管3前段埋入采空区的速凝充填材料113中时，通过套管切割装置8割断钻孔套管3，使钻孔套管3前段的出浆口始终出露在采空区；当充填量达到设计要求时，停止充填，直至完成整个综采工作面作业。本发明通过在液压支架6后方设置监控装置9，来监测套管出露长度，判断套管出露长度合适后，启动注浆系统向采空区注浆。

随着采煤进尺推进，液压支架6前移，在钻孔孔口拖动充注管路4，在下一次充填作业间隙利用清水进行充注管路4冲洗，然后在达到充填步距时开始充填作业，往复持续开展充填作业；

在回采过程中，实时监测采空区的充填情况、钻孔套管3的位置、膏体材料11流动情况等，膏体材料11一般是在采空区内扩展，向液压支架6一侧流动；本发明一般采用设置在液压支架6后上方的监控装置9来监测上述情况。当监测到钻孔套管3前段埋入采空区的充填膏体中时，启动套管切割装置8，割断钻孔套管3，使钻孔套管3前段的出浆口始终出露在采空区，保障后续阶段充填；当充填量达到设计要求时(根据需要选择部分充填或全部充填)，停止充填；直至完成整个综采工作面充填作业。

由于充填膏体向液压支架6一侧流动，本发明在液压支架6后连接一个挡护装置7，用于挡护充填膏体流入采煤作业区7，挡护装置7与液压支架6同步移动。

在采煤过程中需要间断性的隔断钻孔套管3，因此在液压支架6后方设置一个套管切割装置8，套管切割装置8安装在钻孔套管3的正下方，整体呈倾斜向上设置，用于割断采空区的钻孔套管3。

工作面回采过程中，对于泥岩、粉砂岩等软弱直接顶岩层，可以随着回采及时垮落，保证套管出露于采空区；对于坚硬不易垮落的细砂岩、中砂岩，甚至粗砂等不易垮落的直接顶岩层，在水平定向长钻孔中采用空气炮或水力切割的方式将直接顶岩层切割落入采空区，保证钻孔套管3能够在采空区出露。

以下结合具体实例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。所述方法，如无特别说明，均为常规方法。所述材料，如无特别说明，均能从公开商业途径获得。

实施例一：

本实施例以西北某煤矿为例，煤层埋深400-430m，工作面宽度300m，长度3000m，煤层厚度平均3m，工作面煤层一次采全高，工作面煤层上方分布厚度5m左右的泥岩(粉砂质泥岩、砂质泥岩)直接顶板，直接顶板岩层在回采过程中随采随时垮落，直接顶岩层上方分布稳定的坚硬老顶；采煤作业3班倒，2班采煤，1班检修；每日回采进尺12-15米。

在地面选择合适位置，建设材料存储系统、材料制备站和孔口泵注系统，其中材料存储系统包含充填材料存储仓、骨料粉碎仓；泵注系统包含材料混合仓、注浆泵组等；充填材料包括矸石、粉煤灰、水、速凝剂、膨胀剂等。

沿工作面长度方向设计3个孔组，为第1孔组、第2孔组、第3孔组，每个孔组包含10个地面水平定向长钻孔眼，作为膏体充填通道；水平孔眼长度1000m，孔眼水平段分布于煤层上方泥岩直接顶板内，距煤层2m范围内；钻孔等间距平行分布，孔间间距为30m；

本实施例提供的一种实现顶板水平井末端双料混合膏体随采随充与快速凝固方法，如图1至图5所示，具体实施方式如下所述：

步骤1，在待回采工作面上方施工地面水平定向长钻孔组，水平段沿工作面长度方向平行分布，水平段1000m，孔间间距30m；水平段位于煤层上方泥岩直接顶板中，距离煤层距离在2m以内；在钻孔中下入钻孔套管3，形成充注主通道2。

步骤2，在开始充填作业前，在钻孔套管3中下入充注管路4和与充注管路4连接的顶板水平井末端双料混合装置5，充注管路4作为速凝材料111的注入通道。

步骤3，在工作面采煤设备安装好以后，开始工作面煤层回采；安装在液压支架6后侧的挡护装置7随着液压支架6移动而向前移动，阻止充填膏体流入采煤作业区域。在开始回采的第一个采煤班组开始回采3～4m后，顶板岩层1即垮落，散落于采空区底板；钻孔套管3出露于采空区中，受重力影响，前端弯曲下移；

步骤4，通过液压支架6上安装的监控装置9，判断钻孔套管3的出露长度合适后，本实施例中设定钻孔套管3露出1m左右，即可启动地面充填系统，将膏体材料112通过钻孔套管3输送，将速凝材料111通过充注管路4输送，当膏体材料112和速凝材料111通过顶板水平井末端双料混合装置5后，混合成速凝充填材料113，将其注入采空区形成充填体12、与顶板岩层垮落岩块10混合堆积于采空区；随着采煤进尺推进、液压支架6和挡护装置7前移，充填作业持续开展；

步骤5，通过监控装置9对采空区充填情况、钻孔套管3完好程度、充填体12流动情况(采空区内的扩展、向液压支架一侧的流动)进行实施监控，当充填量达到设计要求时(本实施例为部分充填)，停止充填；当监测到钻孔套管3前段埋入采空区的充填膏体中时，启动套管切割装置8，将钻孔套管3前端割断，使钻孔套管3前端(即出浆口)阶段性跟随采煤前进，保障后续阶段充填；

步骤6，继续开展回采、充填作业，逐步第1孔组覆盖区域的工作面采充作业；当完成第1孔组覆盖区域的采充作业后，如上述依次完成第2孔组、第3孔组覆盖区域的采充作业，直至完成整个工作面作业。

本实施例中，利用本发明提供的装置、系统和方法，充填材料的凝结时间可提升50％以上。

以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，设置双料搅拌混合腔(51)，所述的双料搅拌混合腔(51)为筒形体；

所述的双料搅拌混合腔(51)外设置搅拌电机(53)，双料搅拌混合腔(51)内沿轴向设置搅拌组件(54)；

所述的搅拌组件(54)与搅拌电机(53)轴接；

所述的搅拌组件(54)设置与搅拌电机(53)轴接的转动轴(541)，在所述的转动轴(541)上沿径向设置多个搅拌杆。

2.根据权利要求1所述的顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，还设置连接杆组件(52)，所述的连接杆组件(52)设置与双料搅拌混合腔(51)连接的混合料入口架(522)，混合料入口架(522)为锥形的框架体；

在所述混合料入口架(522)的轴心设置电机连接支架(521)，所述的搅拌电机(53)安装在电机连接支架(521)上。

3.根据权利要求1或2所述的顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，在双料搅拌混合腔(51)两端分别设置第一支撑轴架(523)和第二支撑轴架(524)；

所述的转动轴(541)穿过第一支撑轴架(523)和第二支撑轴架(524)设置。

4.根据权利要求1或2所述的顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，所述的多个搅拌杆包括沿转动轴(541)依次间隔排设的一级搅拌杆(542)、二级搅拌杆(543)和三级搅拌杆(544)。

5.一种顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，设置充注主通道(2)，在所述的充注主通道(2)内放置顶板水平井末端双料混合装置(5)，所述的顶板水平井末端双料混合装置(5)为权利要求1-4任一所述的顶板水平井末端双料混合装置(5)；

同时与所述的顶板水平井末端双料混合装置(5)连通设置充注管路(4)。

6.根据权利要求5所述的顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，在所述的充注主通道(2)的尾端下部设置液压支架(6)、套管切割装置(8)和挡护装置(7)。

7.根据权利要求6所述的顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，所述的液压支架(6)为“工”字型架体，在液压支架(6)一侧设第一液压杆(61)；

在液压支架(6)的另一侧设置挡护装置(7)，所述的挡护装置(7)沿纵向设置下挡护板(71)，下挡护板(71)与液压支架(6)间沿水平方向设置第二液压杆(73)，与液压支架(6)铰接设置上遮掩板(72)，所述的套管切割装置(8)于下挡护板(71)和上遮掩板(72)之间伸出；

所述的套管切割装置(8)设置套管切割伸缩臂(81)和割刀(82)。

8.根据权利要求6所述的顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，所述的充注主通道(2)于地平面沿纵向深入并沿顶板岩层(1)水平延伸，于充注主通道(2)内下入钻孔套管(3)；

充注管路(4)随充注主通道(2)延伸直至与顶板水平井末端双料混合装置(5)连接；

还设置电缆(13)随充注管路(4)延伸。

9.一种顶板水平井末端双料混合随充凝固方法，其特征在于，利用权利要求5-8任一所述的顶板水平井末端双料混合系统进行，包括：

步骤1，在待回采的综采工作面紧邻煤层的顶板岩层(1)水平定向钻进，在紧邻煤层的顶板岩层(1)形成沿综采工作面走向延伸的充注主通道(2)，向充注主通道(2)中下入钻孔套管(3)；

步骤2，在钻孔套管(3)中下入充注管路(4)，充注管路(4)前端安装顶板水平井末端双料混合装置(5)，使膏体材料(112)与速凝材料(111)混合形成速凝充填材料(113)；

步骤3，开始工作面回采，在工作面回采过程中，紧邻煤层的顶板岩层(1)随采随垮落，当岩层垮落使其中的钻孔套管(3)前端出露于采空区后，通过充注主通道(2)中注入膏体材料(112)，从充注管路(4)中注入速凝材料(111)，在充注管路(4)的末端通过顶板水平井末端双料混合装置(5)将膏体材料(112)与速凝材料(111)混合后形成速凝充填材料(113)注入采空空间；

步骤4，实时监测采空区的充填情况和钻孔套管(3)的位置，当钻孔套管(3)前段埋入采空区的速凝充填材料(113)中时，通过套管切割装置(8)割断钻孔套管(3)，使钻孔套管(3)前段的出浆口始终出露在采空区；当充填量达到设计要求时，停止充填，直至完成整个综采工作面作业。

10.根据权利要求9所述的顶板水平井末端双料混合随充凝固方法，其特征在于，工作面回采过程中，当顶板岩层(1)不易垮落时，在充注主通道(2)中采用空气炮或水力切割的方式将顶板岩层(1)切割落入采空区；

挡护装置(7)同液压支架(6)同步移动；液压支架(6)后方设置有监控装置(9)，用于监测钻孔套管(3)的出露长度和采空区的充填情况。

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