CN114370302B - 一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法 - Google Patents
一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114370302B CN114370302B CN202210046691.3A CN202210046691A CN114370302B CN 114370302 B CN114370302 B CN 114370302B CN 202210046691 A CN202210046691 A CN 202210046691A CN 114370302 B CN114370302 B CN 114370302B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filling
- conveying
- coal
- roller
- steel rope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000007711 solidification Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000008023 solidification Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 139
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 44
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 16
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/06—Filling-up mechanically
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
- E21D23/04—Structural features of the supporting construction, e.g. linking members between adjacent frames or sets of props; Means for counteracting lateral sliding on inclined floor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/005—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，通过加入具有较好孔隙率和重金属固化功能的吸附材料，并且在充填液压支架后顶梁布置双运单充无停歇装置来分别运输承压材料和吸附材料，当采煤机开始割煤，同时充填液压支架后部的双运单充无停歇装置与相连的材料运输系统开始运行，通过切换第四滚轮和第五滚轮的位置，将承压材料和吸附材料无停歇依次输送到采空区，经骨料压缩系统夯实形成间隔循环的新型充填墙体。该方法在满足充填支护强度要求的同时，既能保证边采边充无停歇连续化做业，还能抑制重金属浸出，减弱地下水污染对矿井生产和矿区生态环境的影响，为矿区带来良好的经济效益和环境效益，促进煤炭安全绿色开采。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭行业固废充填绿色开采领域，具体涉及一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法。
背景技术
煤炭资源开发的同时会带来大量的固体废弃物，而矸石、粉煤灰等煤基固废如果处理不当，将会严重破坏生态环境危害人体健康，以矸石和粉煤灰为例，目前我国矸石累计堆放量超过60亿t，已跃居全国工业废弃物之首，并且正在以每年约5～8亿t的排放量逐年增加，2020年我国粉煤灰排放量约9亿t，但2019年国内矸石和粉煤灰的利用率为53.7％和74.9％，还存在很大的利用空间，煤基固废的综合治理与利用已迫在眉睫。
目前，充填采煤技术作为一种环境友好型采煤方法，由于其对地表的控制效果较好而被广泛应用。充填材料是煤矸石、粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏等煤基固废，但是充填材料长期充填于采空区，由于受采动作用覆岩产生的大量裂隙构成了渗水通道，充填材料会先经过矿井水的淋溶作用，后期会被矿井水长期浸泡，随着时间的推移，充填体中的重金属在矿井水的作用下发生溶出和迁移进而污染地下水，严重破坏生态环境，危害人体健康。研究发现煤矸石、粉煤灰与水泥、水及重金属之间连续发生的多种复杂的物理化学反应抑制了重金属的浸出，具有重金属固化的作用。因此在充填开采过程中，需要不影响正常开采作业，同时做到重金属固化，亟需一种开采作业协同重金属固化的环境友好型充填方法。
发明内容
为了克服已有技术的不足之处，本发明提出一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，通过设计的充填液压支架，在充填开采中加入具有较好的孔隙率和重金属固化功能的吸附材料，配合传统的充填材料形成间隔循环的新型充填墙体，在满足充填支护强度的同时达到重金属固化，减弱了地下水污染对矿井生产和矿区生态环境的影响，同时不影响正常开采作业，为矿区带来良好的经济效益和环境效益，促进煤炭安全绿色开采。
本发明提供如下技术方案：包括以下步骤：
(1)在地上配料仓中制备承压材料和吸附材料，配料仓释放质量为Q的充填材料，Q为每一垛墙体的填充量，Q＝L1*m*h*δ，其中，L1为一垛充填墙体的宽度，m为工作面走向长度，h为煤层厚度，δ为充填材料充填系数；一垛充填墙体分为p次充填，充填时间为t，充填皮带的运转速度为p*(m/t)，储料中转系统释放充填材料的流量为(Q/p)*m；夯实步距L根据充填墙体的抗压强度F确定，通过L＝P/(m*F)计算可得，P为顶板压力，m为充填工作面长度，其中F1、F2分为承压材料和吸附材料抗压强度，F1抗压强度在1MPa，F2抗压强度在3MPa，两者夯实后抗压强度做近似处理，平均抗压强度为F为2MPa；
(2)工作面采煤机割煤完毕，刮板输送机牵引充填液压支架，同时充填液压支架后部的双运单充无停歇装置与相连的材料运输系统开始运行，充填皮带将充填材料依次输送至井下的储料中转系统、充料系统和充料装置A中；
(3)当储料中转系统释放时间为t/p时，所述充料装置A的运输皮带上刚好装满一层充填材料，此时，切换第四滚轴和第五滚轴的位置，继续将充料系统中的充填材料输送至运充料装置B中，同时，控制充料装置A的钢绳伸长，底板打开释放充料装置A中的充填材料到采空区，在释放结束后控制充料装置A的钢绳缩短，底板关闭，骨料压缩系统对充填材料进行压缩，完成了第一次压缩，压缩时间不超过t/p；
(4)当储料中转系统释放时间为2*(t/p)时，运充料装置B中刚好装满一层充填材料时，再次切换第四滚轴和第五滚轴的位置，继续将充料系统中的充填材料输送至运充料装置A中，同时，控制充料装置B的钢绳伸长，底板打开释放充料装置B中的充填材料到采空区，在释放结束后控制充料装置B的钢绳缩短，底板关闭，骨料压缩系统对充填材料进行压缩，完成了第二次压缩；如此重复，直到完成第p次压缩，即完成了一垛充填墙体的充填；
(5)随着采煤推进，采煤机采煤一个截齿的距离后，刮板输送机牵引所有的充填液压支架向前移动，完成一垛充填墙体的充填后，运充料装置A、运充料装置B、第四滚轴和第五滚轴向工作面推进方向同步移动，移动的距离为前一垛充填墙体的宽度，重复步骤(3)和(4)，完成下一垛充填墙体的充填；
(6)重复步骤(5)，直至完成所有的充填墙体的充填。
优选地，所述充填液压支架包括液压顶板和底座，所述液压顶板包括铰接的前顶梁和后顶梁，在所述前顶梁的前端连接有前探梁，后顶梁的后端与伸缩滑杆相连，在所述伸缩滑杆上固定有双运单充无停歇装置，所述前顶梁通过前立柱和平衡千斤顶与所述底座相连，所述后顶梁通过辅助立柱与所述底座相连，在底座的前端通过刮板输送机与所述采煤机相连，在底座的后端连接有骨料压缩系统。
优选地，所述双运单充无停歇装置包括两个结构对称设置的运充料装置，所述运充料装置包括通过矩形挡板连接的顶板和底板，所述矩形挡板上端与所述顶板的一侧可活动铰接，矩形挡板下端与所述底板的一侧固定连接，在所述底板上套设有运输皮带。
进一步地，在所述顶板的内部，与所述矩形挡板相对的一侧设置有缠绕钢绳的钢绳转轴，所述钢绳的一端固定在所述钢绳转轴的一端，钢绳的另一端从所述顶板中穿出并与斜形挡板的上端相连，所述斜形挡板的下端与所述底板可活动连接，在所述斜形挡板和顶板之间的钢绳上套设有弹簧，所述斜形挡板的上部向所述运充料装置的外部倾斜设置，所述钢绳转轴与控制单元相连。
优选地，所述运充料装置分别为运充料装置A和运充料装置B，所述双运单充无停歇装置与材料运输系统相连，所述材料运输系统包括依次相连的充填皮带、储料中转系统和充料系统，所述充填皮带与地上配料仓相连，所述充料系统与所述充料装置A或所述充料装置B相连，充料系统包括第一滚轴、第二滚轴、第三滚轴、第四滚轴和第五滚轴。
优选地，从工作面沿巷道方向向外，所述运充料装置A位于所述运充料装置B的下游，以运充料装置B的左上角为坐标原点0，沿巷道向右为x轴，即沿垂直工作面向采空区方向，向上为y轴，所述运充料装置A和所述运充料装置B的宽度为500mm，间隙为100mm，则所述第一滚轴的坐标为(1000mm,500mm)，所述第二滚轴的坐标为(1000mm,100mm)，所述第三滚轴的坐标为(10m～50m，-1～-2m)，当所述充料装置B工作时，所述第四滚轴的坐标为(300mm,500mm)，所述第五滚轴的坐标为(1050mm,300mm)，当所述充料装置A工作时，所述第四滚轴的坐标为(900mm,400mm)，所述第五滚轴的坐标为(1550mm,200mm)。
优选地，所述骨料压缩系统内布置压力传感器和角度传感器，所述后顶梁布置行程传感器和落料高度检测传感器，骨料压缩系统在辅助千斤顶和伸缩千斤顶的推移拉伸下对固废材料进行夯实，压力传感器实时收集抗压强度F1，行程传感器实时收集夯实步距L，通过角度传感器收集骨料压缩系统与双运单充无停歇装置的距离S和角度D，落料高度检测传感器收集高度E，经过充填液压支架集控系统对抗压强度F1、夯实步距L、高度E、距离S和角度D与设定安全阈值做出综合判断；
进一步地，所述安全阈值根据充填现场实际情况确定，若F1、L、S、D、E有一项不在安全阈值内，充填液压支架集控系统反馈给骨料压缩系统，自动调整位置参数达到安全阈值，避免双运单充无停歇装置和骨料压缩系统发生刮碰，实时调整充填液压支架的动作参数以及推杆的角度、行程和运动频率，若F1、L、S、D、E都在安全阈值内，即满足放料条件后，充填液压支架集控系统反馈给双运单充无停歇装置。
进一步地，所述安全阈值根据充填现场实际情况确定，通过充填液压支架实时传输到工作面控制中心的充填作业信息统一调配作业，避免双运单充无停歇装置和骨料压缩系统发生刮碰，实时调整充填液压支架的动作参数以及推杆的角度、行程和运动频率，遇到堵料等报警信息可一键启停，从而控制充填液压支架完成充填任务。
优选地，当所述底板处于水平状态时，所述弹簧处于完全压缩状态，此时，所述弹簧的高度为100mm，所述斜形挡板的倾斜方向上长度为412mm，顶端到所述底板的垂直距离为400mm，底端到所述底板外端之间的距离为100mm，所述矩形挡板的高度为500mm，所述钢绳转轴上的钢绳固定点到所述钢绳在顶板上的穿出点之间的水平距离为300mm，所述斜形挡板、顶板、底板和矩形挡板沿采煤面方向的长度为1.65～2.25m。
优选地，所述运充料装置A运充承压材料，承压材料质量比为煤矸石：粉煤灰：脱硫石膏：炉底渣：气化渣：秸秆＝30:25:10:5:3:27的原料，混合后搅拌均匀；所述运充料装置B运充吸附材料，吸附材料质量比为煤矸石：粉煤灰：水泥＝6:2.9:1.1的原料，混合后搅拌均匀，其中，所述煤矸石的破碎粒度≤25mm。
本发明具有以下有益之处：
(1)通过对目前的充填液压支架进行设计和改造，在其后顶梁后端设置伸缩滑杆，在伸缩滑杆上固定有双运单充无停歇装置，运充料装置A运充承压材料，运充料装置B运充吸附材料，保证了边采边充高效化作业。
(2)通过在充填开采中加入具有较好的孔隙率和重金属固化功能的吸附材料，配合传统的充填材料形成间隔循环的新型充填墙体，这种充填墙体在满足充填支护强度要求的同时，可以使充填材料和重金属之间连续发生的多种复杂的物理化学反应，抑制重金属的浸出，具有重金属固化的作用，减弱了地下水污染对矿井生产和矿区生态环境的影响。
(3)可以在不影响正常开采作业的同时做到重金属固化，保证充填开采无停歇连续化作业，为矿区带来良好的经济效益和环境效益，促进煤炭安全绿色开采。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的充填开采方法工作示意图；
图2为本发明的充填液压支架结构示意图；
图3为本发明的双运单充无停歇装置结构示意图；
图4为本发明的充填开采方法俯视示意图；
图5为本发明的运充承压材料工作示意图；
图6为本发明的运充吸附材料工作示意图；
附图中：充填液压支架1；双运单充无停歇装置2；顶板岩层3；充填墙体4；材料运输系统5；充料系统6；骨料压缩系统7；煤层8，前探梁101；前顶梁102；平衡千斤顶103；后立柱104；辅助立柱105；行程传感器106；落料高度检测传感器107；后顶梁108；伸缩滑杆109；角度传感器110；压力传感器111；伸缩千斤顶112；挡矸板113；底座114；前立柱115；刮板输送机116；采煤机117；辅助千斤顶118；矩形挡板201；底板202；运输皮带203；钢绳205；钢绳转轴206；斜形挡板207；弹簧208；充填皮带501；储料中转系统502；第一滚轴601；第二滚轴602；第三滚轴603；第四滚轴604；第五滚轴605。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本实施例提供一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，包括以下步骤：
(1)在地上配料仓中制备承压材料和吸附材料，配料仓释放质量为Q的充填材料，Q为每一垛墙体的填充量，Q＝L1*m*h*δ，其中，L1为一垛充填墙体4的宽度，m为工作面走向长度，h为煤层厚度，δ为充填材料充填系数；一垛充填墙体4分为p次充填，充填时间为t，充填皮带501的运转速度为p*(m/t)，储料中转系统502释放充填材料的流量为Q/(p*m)，夯实步距L根据充填墙体4的抗压强度F确定，通过L＝P/(m*F)计算可得，P为顶板压力，m为充填工作面长度，其中F1、F2分为承压材料和吸附材料抗压强度，F1抗压强度在1MPa，F2抗压强度在3MPa，两者夯实后抗压强度做近似处理，平均抗压强度为F为2MPa；
(2)工作面采煤机117割煤完毕，刮板输送机116牵引充填液压支架1，同时充填液压支架1后部的双运单充无停歇装置2与相连的材料运输系统5开始运行，充填皮带501将充填材料依次输送至井下的储料中转系统502、充料系统6和充料装置A中；
(3)当储料中转系统5释放时间为t/p时，充料装置A的运输皮带501上刚好装满一层充填材料，此时，切换第四滚轴604和第五滚轴605的位置，继续将充料系统6中的充填材料输送至运充料装置B中，同时，控制充料装置A的钢绳208伸长，底板204打开释放充料装置A中的充填材料到采空区，在释放结束后控制充料装置A的钢绳208缩短，底板204关闭，骨料压缩系统7对充填材料进行压缩，完成了第一次压缩，压缩时间不超过t/p；
(4)当储料中转系统5释放时间为2*(t/p)时，运充料装置B中刚好装满一层充填材料时，再次切换第四滚轴604和第五滚轴605的位置，继续将充料系统6中的充填材料输送至运充料装置A中，同时，控制充料装置B的钢绳208伸长，底板204打开释放充料装置B中的充填材料到采空区，在释放结束后控制充料装置B的钢绳208缩短，底板204关闭，骨料压缩系统7对充填材料进行压缩，完成了第二次压缩；如此重复，直到完成第p次压缩，即完成了一垛充填墙体4的充填；
(5)随着采煤推进，采煤机117采煤一个截齿的距离后，刮板输送机116牵引所有的充填液压支架1向前移动，完成一垛充填墙体4的充填后，运充料装置A、运充料装置B、第四滚轴604和第五滚轴605向工作面推进方向同步移动，移动的距离为前一垛充填墙体4的宽度，重复步骤(3)和(4)，完成下一垛充填墙体4的充填；
(6)重复步骤(5)，直至完成所有的充填墙体4的充填。
请参阅图2，优选地，充填液压支架1包括液压顶板和底座114，液压顶板包括铰接的前顶梁102和后顶梁108，在前顶梁102的前端连接有前探梁101，后顶梁108的后端与伸缩滑杆109相连，在伸缩滑杆109上固定有双运单充无停歇装置2，前顶梁102通过前立柱115和平衡千斤顶103与底座114相连，后顶梁108通过辅助立柱105与底座114相连，在底座114的前端通过刮板输送机116与采煤机117相连，在底座114的后端连接有骨料压缩系统7。
优选地，骨料压缩系统7内布置压力传感器111和角度传感器110，后顶梁108布置行程传感器106和落料高度检测传感器107，骨料压缩系统7在辅助千斤顶118和伸缩千斤顶112的推移拉伸下对充填材料进行夯实，压力传感器111实时收集抗压强度F1，行程传感器106实时收集夯实步距L，通过角度传感器110收集骨料压缩系统7与双运单充无停歇装置2的距离S和角度D，落料高度检测传感器107收集高度E，经过充填液压支架1集控系统对抗压强度F1、夯实步距L、高度E、距离S和角度D与设定安全阈值做出综合判断。
进一步地，若S、D、E有一项不在安全阈值内，充填液压支架1集控系统反馈给骨料压缩系统7，自动调整位置参数达到安全阈值，若S、D、E都在安全阈值内，即满足放料条件后，充填液压支架1集控系统反馈给双运单充无停歇装置2。
优选地，所述骨料压缩系统内布置压力传感器和角度传感器，所述后顶梁布置行程传感器和落料高度检测传感器，骨料压缩系统在辅助千斤顶和伸缩千斤顶的推移拉伸下对固废材料进行夯实，压力传感器实时收集抗压强度F1，行程传感器实时收集夯实步距L，通过角度传感器收集骨料压缩系统与双运单充无停歇装置的距离S和角度D，落料高度检测传感器收集高度E，经过充填液压支架集控系统对抗压强度F1、夯实步距L、高度E、距离S和角度D与设定安全阈值做出综合判断；
进一步地，所述安全阈值根据充填现场实际情况确定，若F1、L、S、D、E有一项不在安全阈值内，充填液压支架集控系统反馈给骨料压缩系统，自动调整位置参数达到安全阈值，避免双运单充无停歇装置2和骨料压缩系统7发生刮碰，实时调整充填液压支架1的动作参数以及推杆的角度、行程和运动频率，若F1、L、S、D、E都在安全阈值内，即满足放料条件后，充填液压支架集控系统反馈给双运单充无停歇装置。
请参阅图3，优选地，双运单充无停歇2装置包括两个结构对称设置的运充料装置，运充料装置包括通过矩形挡板201连接的顶板202和底板204，矩形挡板201上端与顶板202的一侧可活动连接，矩形挡板201下端与底板202的一侧固定连接，在底板204上套设有运输皮带203。
进一步地，在顶板202的内部，与矩形挡板201相对的一侧设置有缠绕钢绳205的钢绳转轴206，钢绳205的一端固定在钢绳转轴206的一端，钢绳205的另一端从顶板202中穿出并与斜形挡板207的上端相连，斜形挡板207的下端与底板204可活动连接，在斜形挡板207和顶板202之间的钢绳205上套设有弹簧208，斜形挡板207的上部向运充料装置的外部倾斜设置，钢绳转轴206与控制单元相连。
优选地，当底板204处于水平状态时，弹簧208处于完全压缩状态，此时，弹簧208的高度为100mm，斜形挡板207的倾斜方向上长度为412mm，顶端到底板204的垂直距离为400mm，底端到底板204外端之间的距离为100mm，矩形挡板201的高度为500mm，钢绳转轴206上的钢绳208固定点到钢绳208在顶板202上的穿出点之间的水平距离为300mm，斜形挡板207、顶板202、底板204和矩形挡板201沿采煤面方向的长度为1.65～2.25m。
请参阅图4，优选地，运充料装置分别为运充料装置A和运充料装置B，双运单充无停歇装置2与材料运输系统5相连，材料运输系统5包括依次相连的充填皮带501、储料中转系统502和充料系统6，充填皮带501与地上配料仓相连，充料系统502与充料装置A或充料装置B相连，充料系统6包括第一滚轴601、第二滚轴602、第三滚轴603、第四滚轴604和第五滚轴605。
请参阅图5-6，优选地，从工作面沿巷道方向向外，运充料装置A位于运充料装置B的下游，以运充料装置B的左上角为坐标原点0，沿巷道向右为x轴，即沿垂直工作面向采空区方向，向上为y轴，运充料装置A和运充料装置B的宽度为500mm，间隙为100mm，则第一滚轴(601)的坐标为(1000mm,500mm)，第二滚轴(602)的坐标为(1000mm,100mm)，第三滚轴(603)的坐标为(10m～50m，-1～-2m)，当充料装置B工作时，第四滚轴(604)的坐标为(300mm,500mm)，第五滚轴(605)的坐标为(1050mm,300mm)，当充料装置A工作时，第四滚轴(604)的坐标为(900mm,400mm)，第五滚轴(605)的坐标为(1550mm,200mm)。
优选地，运充料装置A运充承压材料，承压材料质量比为煤矸石：粉煤灰：脱硫石膏：炉底渣：气化渣：秸秆＝30:25:10:5:3:27的原料，混合后搅拌均匀；运充料装置B运充吸附材料，吸附材料质量比为煤矸石：粉煤灰：水泥＝6:2.9:1.1的原料，混合后搅拌均匀，其中，煤矸石的破碎粒度≤25mm。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (4)
1.一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在地上配料仓中制备承压材料和吸附材料，配料仓释放质量为Q的充填材料，Q为每一垛墙体的填充量，Q＝L1*m*h*δ，其中，L1为一垛充填墙体的宽度，m为工作面走向长度，h为煤层厚度，δ为充填材料充填系数；一垛充填墙体分为p次充填，充填时间为t，充填皮带的运转速度为p*(m/t)，储料中转系统释放充填材料的流量为(Q/p)*m；夯实步距L根据充填墙体的抗压强度F确定，通过L＝P/(m*F)计算可得，P为顶板压力，m为充填工作面长度，其中F1、F2分为承压材料和吸附材料抗压强度，F1抗压强度在1MPa，F2抗压强度在3MPa，两者夯实后抗压强度做近似处理，平均抗压强度为F为2MPa；
(2)工作面采煤机割煤完毕，刮板输送机牵引充填液压支架，充填液压支架后部的双运单充无停歇装置与相连的材料运输系统开始运行，充填皮带将充填材料依次输送至井下的储料中转系统、充料系统和充料装置A中；
(3)当储料中转系统释放时间为t/p时，所述充料装置A的运输皮带上刚好装满一层充填材料，此时，切换第四滚轴和第五滚轴的位置，继续将充料系统中的充填材料输送至运充料装置B中，同时，控制充料装置A的钢绳伸长，底板打开释放充料装置A中的充填材料到采空区，在释放结束后控制充料装置A的钢绳缩短，底板关闭，骨料压缩系统对充填材料进行压缩，完成了第一次压缩，压缩时间不超过t/p；
(4)当储料中转系统释放时间为2*(t/p)时，运充料装置B中刚好装满一层充填材料时，再次切换第四滚轴和第五滚轴的位置，继续将充料系统中的充填材料输送至运充料装置A中，同时，控制充料装置B的钢绳伸长，底板打开释放充料装置B中的充填材料到采空区，在释放结束后控制充料装置B的钢绳缩短，底板关闭，骨料压缩系统对充填材料进行压缩，完成了第二次压缩；如此重复，直到完成第p次压缩，即完成了一垛充填墙体的充填；
(5)随着采煤推进，采煤机采煤一个截齿的距离后，刮板输送机牵引所有的充填液压支架向前移动，完成一垛充填墙体的充填后，运充料装置A、运充料装置B、第四滚轴和第五滚轴向工作面推进方向同步移动，移动的距离为前一垛充填墙体的宽度，重复步骤(3)和(4)，完成下一垛充填墙体的充填；
(6)重复步骤(5)，直至完成所有的充填墙体的充填；
所述充填液压支架包括液压顶板和底座，所述液压顶板包括铰接的前顶梁和后顶梁，在所述前顶梁的前端连接有前探梁，后顶梁的后端与伸缩滑杆相连，在所述伸缩滑杆上固定有双运单充无停歇装置，所述前顶梁通过前立柱和平衡千斤顶与所述底座铰接，所述后顶梁通过辅助立柱与所述底座相连，在底座的前端通过刮板输送机与所述采煤机相连，在底座的后端连接有骨料压缩系统；
所述双运单充无停歇装置包括两个结构对称设置的运充料装置，所述运充料装置包括通过矩形挡板连接的顶板和底板，所述矩形挡板上端与所述顶板的一侧可活动连接，矩形挡板下端与所述底板的一侧固定连接，在所述底板上套设有运输皮带；
在所述顶板的内部，与所述矩形挡板相对的一侧设置有缠绕钢绳的钢绳转轴，所述钢绳的一端固定在所述钢绳转轴的一端，钢绳的另一端从所述顶板中穿出并与斜形挡板的上端相连，所述斜形挡板的下端与所述底板可活动连接，在所述斜形挡板和顶板之间的钢绳上套设有弹簧，所述斜形挡板的上部向所述运充料装置的外部倾斜设置，所述钢绳转轴与控制单元相连；
所述运充料装置分别为运充料装置A和运充料装置B，所述双运单充无停歇装置与材料运输系统相连，所述材料运输系统包括依次相连的充填皮带、储料中转系统和充料系统，所述充填皮带与地上配料仓相连，所述充料系统与所述充料装置A或所述充料装置B相连，充料系统包括第一滚轴、第二滚轴、第三滚轴、第四滚轴和第五滚轴；
从工作面沿巷道方向向外，所述运充料装置A位于所述运充料装置B的下游，以运充料装置B的左上角为坐标原点0，沿巷道向右为x轴，即沿垂直工作面向采空区方向，向上为y轴，所述运充料装置A和所述运充料装置B的宽度为500mm，间隙为100mm，则所述第一滚轴的坐标为(1000mm,500mm)，所述第二滚轴的坐标为(1000mm,100mm)，所述第三滚轴的坐标为(10m～50m，-1～-2m)，当所述充料装置B工作时，所述第四滚轴的坐标为(300mm,500mm)，所述第五滚轴的坐标为(1050mm,300mm)，当所述充料装置A工作时，所述第四滚轴的坐标为(900mm,400mm)，所述第五滚轴的坐标为(1550mm,200mm)。
2.根据权利要求1所述的一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，其特征在于：所述骨料压缩系统内布置压力传感器和角度传感器，所述后顶梁布置行程传感器和落料高度检测传感器，骨料压缩系统在辅助千斤顶和伸缩千斤顶的推移拉伸下对固废材料进行夯实，压力传感器实时收集抗压强度F1，行程传感器实时收集夯实步距L，通过角度传感器收集骨料压缩系统与双运单充无停歇装置的距离S和角度D，落料高度检测传感器收集高度E，经过充填液压支架集控系统对抗压强度F1、夯实步距L、高度E、距离S和角度D与设定安全阈值做出综合判断；
所述安全阈值根据充填现场实际情况确定，若F1、L、S、D、E有一项不在安全阈值内，充填液压支架集控系统反馈给骨料压缩系统，自动调整位置参数达到安全阈值，避免双运单充无停歇装置和骨料压缩系统发生刮碰，实时调整充填液压支架的动作参数以及推杆的角度、行程和运动频率，若F1、L、S、D、E都在安全阈值内，即满足放料条件后，充填液压支架集控系统反馈给双运单充无停歇装置。
3.根据权利要求1所述的一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，其特征在于：当所述底板处于水平状态时，所述弹簧处于完全压缩状态，此时，所述弹簧的高度为100mm，所述斜形挡板的倾斜方向上长度为412mm，顶端到所述底板的垂直距离为400mm，底端到所述底板外端之间的距离为100mm；
所述矩形挡板的高度为500mm，所述钢绳转轴上的钢绳固定点到所述钢绳在顶板上的穿出点之间的水平距离为300mm，所述斜形挡板、顶板、底板和矩形挡板沿采煤面方向的长度为1.65～2.25m。
4.根据权利要求1所述的一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法，其特征在于：所述运充料装置A运充承压材料，承压材料质量比为煤矸石：粉煤灰：脱硫石膏：炉底渣：气化渣：秸秆＝30:25:10:5:3:27的原料，混合后搅拌均匀；所述运充料装置B运充吸附材料，吸附材料质量比为煤矸石：粉煤灰：水泥＝6:2.9:1.1的原料，混合后搅拌均匀，其中，所述煤矸石的破碎粒度≤25mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210046691.3A CN114370302B (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210046691.3A CN114370302B (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114370302A CN114370302A (zh) | 2022-04-19 |
| CN114370302B true CN114370302B (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=81143306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210046691.3A Active CN114370302B (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114370302B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114622938B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-05-12 | 安徽理工大学 | 一种煤基固废运料充填一体机开采系统及方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1180741A (en) * | 1966-05-13 | 1970-02-11 | Coal Industry Patents Ltd | Improvements in Packing in Underground Mines |
| GB1418075A (en) * | 1972-02-28 | 1975-12-17 | Charbonnages De France | Self advancing support device for coal and ore extraction works |
| US4217067A (en) * | 1978-02-18 | 1980-08-12 | Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia | Mine roof support assembly |
| CN102135006A (zh) * | 2011-02-18 | 2011-07-27 | 河南理工大学 | 自夯式矸石充填液压支架 |
| CN110966039A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-07 | 淮南创大实业有限责任公司 | 一种矸石充填捣实装置 |
| CN112049682A (zh) * | 2020-10-23 | 2020-12-08 | 孙嘉岐 | 一种采空区煤矸石支护性实体充填方法 |
| CN112648010A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-13 | 中国矿业大学 | 一种自动化充填开采控制系统及方法 |
| CN113841478A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-12-28 | 安徽理工大学 | 一种煤基固废用于采煤塌陷区土壤重构的方法 |
-
2022
- 2022-01-14 CN CN202210046691.3A patent/CN114370302B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1180741A (en) * | 1966-05-13 | 1970-02-11 | Coal Industry Patents Ltd | Improvements in Packing in Underground Mines |
| GB1418075A (en) * | 1972-02-28 | 1975-12-17 | Charbonnages De France | Self advancing support device for coal and ore extraction works |
| US4217067A (en) * | 1978-02-18 | 1980-08-12 | Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia | Mine roof support assembly |
| CN102135006A (zh) * | 2011-02-18 | 2011-07-27 | 河南理工大学 | 自夯式矸石充填液压支架 |
| CN110966039A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-07 | 淮南创大实业有限责任公司 | 一种矸石充填捣实装置 |
| CN112049682A (zh) * | 2020-10-23 | 2020-12-08 | 孙嘉岐 | 一种采空区煤矸石支护性实体充填方法 |
| CN112648010A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-13 | 中国矿业大学 | 一种自动化充填开采控制系统及方法 |
| CN113841478A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-12-28 | 安徽理工大学 | 一种煤基固废用于采煤塌陷区土壤重构的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨尚欢等.中厚煤层综采首采工作面矿压显现规律.煤矿安全.2009,(第12期),第93-95页. * |
| 王磊等.综合机械化固体充填质量控制的体系框架.煤炭学报.2013,第38卷(第09期),第1568-1575页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114370302A (zh) | 2022-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101586460B (zh) | 一种采煤固体物充填方法 | |
| CN201007216Y (zh) | 充填开采液压支架 | |
| CN109488301A (zh) | 一种矿山采选充处开采方法 | |
| AU2018413756A1 (en) | Synergistic mining method for underground mining, separation and filling for a close distance coal seam group | |
| CN109944610B (zh) | 一种利用煤矿废弃井巷改建垃圾填埋场的方法 | |
| US20230383653A1 (en) | Coal-based solid waste transport and filling integrated machine mining system and method | |
| CN105736045B (zh) | 一种控制采空区底板突水的袋式充填系统及其充填方法 | |
| CN114370302B (zh) | 一种煤基固废协同重金属固化边采边充的充填方法 | |
| CN110454219B (zh) | 全量煤矸石井下自动充填装置和方法 | |
| HU177046B (hu) | Sposob poslojnoj obvalnoj vyrabotki tol'stogo ugol'nogo plasta | |
| CN105370279A (zh) | 一种高初始强度充填采煤方法 | |
| CN114412530B (zh) | 一种双运单充充填液压支架及使用方法 | |
| CN101737080A (zh) | 一种托盘式固体物料垂直连续投放系统 | |
| CN216974901U (zh) | 一种双运单充充填液压支架 | |
| CN1782326B (zh) | 煤矿井下矸石处理方法 | |
| CN113565510B (zh) | 一种基于井下矸石堆的特厚煤层综放充填开采方法 | |
| CN110284883A (zh) | 一种露天煤矿端帮采排充开采方法 | |
| CN205503179U (zh) | 一种控制采空区底板突水的袋式充填系统 | |
| CN113863332B (zh) | 一种尾矿库快速筑坝方法 | |
| CN201554495U (zh) | 一种托盘式固体物料垂直连续投放系统 | |
| RU2603992C1 (ru) | Способ закладки выработанного пространства | |
| CN111764900B (zh) | 一种110工法工作面推采过联络巷立交点的施工方法 | |
| CN109025996B (zh) | 一种地下矿山逐层挤压、光面爆破采矿方法 | |
| Yanli et al. | Underground backfilling technology for waste dump disposal in coal mining district | |
| CN220365622U (zh) | 一种条带相间无煤柱连续充填开采装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |