CN114687790A - 一种煤矿井下矸石破碎缓存系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固废井下处置技术领域，提供了一种煤矿井下矸石破碎缓存系统及使用方法，工艺布置简单，可通过在井下带式输送机大巷与辅助运输大巷之间的煤柱位置设置矸石破碎单元和矸石缓存单元进行矸石的破碎和缓存，可以平衡井下矸石产量和矸石使用量的关系，实现井下矸石综合利用对矸石粒径的要求和井下巷道断面对破碎设备尺寸的限制，同时可以匹配井下矸石皮带运输和矿车运输的方式，有助于矸石井下的高效利用，综合效益显著。

Description

一种煤矿井下矸石破碎缓存系统及使用方法

技术领域

本发明涉及固废井下处置技术领域，具体为一种煤矿井下矸石破碎缓存系统及使用方法。

背景技术

煤炭作为中国主体能源，占其化石能源总量的96％，其生产和消费在一次能源结构中始终保持较高的比例，在国民经济的发展中起着不可磨灭的作用。受限于成煤条件、开采方法和开采设备，使得煤矿建设和生产过程中会产生大量的煤矸石等固体废弃物，其中煤矸石排放量约占煤炭产量的10％～20％。传统的煤矸石处理方式是地面排矸场排放或矿区周边的沟壑填埋，这种粗放型的处置方式造成较为严重的环境问题，如侵占大量土地和农田、污染矿区周边生态环境和影响水资源等，同时堆积的矸石山在高温和降雨等自然条件下又会衍生出新的环境问题。随着“两山”理论的提出和社会环保意识的增强，矿区开发过程中的环境标准和相关要求日趋严格，现代化矿井绿色可持续开采模式日益排斥这种传统的矸石处理方式，消除矸石危害及矸石综合利用成为煤炭企业亟待解决的艰巨任务，也是煤炭绿色开采的重要技术攻关方向。

矸石不升井技术是将井下工作面开采和巷道掘进过程中产生的矸石，借助井下煤矸分离系统，实现煤炭资源和矸石的井下分离。其中分离出的煤炭资源沿矿井原有运输系统运至地面，而矸石则在井下综合利用。矸石不升井技术可避免矸石地面排放，实现矸石固废的原位处置。但受限于井下矸石产量和矸石综合利用量之间关系的不平衡，使得矿井面临矸石产量大于使用量或产量不满足使用量的情况，且由于井下综合利用矸石的粒径要求和井下巷道断面尺寸限制，以及井下矸石运输方式包括皮带运输和矿车运输，导致矸石井下破碎系统和缓存系统之间的工艺流程较为复杂。为适应煤矿井下空间的要求，发明一种煤矿井下矸石破碎缓存布置工艺，在实现井下矸石破碎和缓存紧凑型布置的同时，满足煤矿井下矸石的使用要求。

发明内容

针对现有技术中煤矿矸石不升井技术面临的井下矸石产量和井下矸石综合利用量之间关系不平衡的问题，并兼顾井下矸石综合利用对矸石粒径的要求和井下巷道断面对破碎设备尺寸的限制，同时考虑到井下矸石皮带运输和汽车运输卸料方式的差异问题，本发明提供一种煤矿井下矸石破碎缓存系统及使用方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，包括在井下带式输送机大巷与辅助运输大巷之间的煤柱位置设置矸石破碎单元和矸石缓存单元；所述辅助运输大巷与矸石破碎单元之间设有连通巷道，所述矸石破碎单元的输入端分别与井下带式输送机大巷至矸石破碎单元方向的输出端以及连通巷道的输出端连通，所述矸石破碎单元的输出端接入矸石缓存单元的输入端，矸石缓存单元的输出端接入矸石加工利用巷道内。

优选的，带式输送机大巷上设有分选系统，用于把井下原煤分选为矸石和精煤，其中矸石输入至矸石破碎单元内，精煤通过带式输送机大巷运输至地面。

优选的，矸石破碎单元包括破碎机、刮板输送机、受矸坑和重载刮板输送机，所述受矸坑位于井下带式输送机大巷至矸石破碎单元方向的输出端处设置，所述刮板输送机装配在受矸坑内，其中刮板输送机的一端接入受矸坑内，另一端连接在破碎机的输入端，破碎机的输出端连接重载刮板输送机的一端，另一端连接至矸石缓存单元的输入端。

进一步的，连通巷道的输出端对准受矸坑设置。

进一步的，矸石缓存单元为矸石仓，所述矸石仓的矸石上口连接重载刮板输送机的一端，矸石仓的矸石下口接入矸石加工利用巷道内。

更进一步的，矸石加工利用巷道位于矸石仓下方。

一种煤矿井下矸石破碎缓存系统的使用方法，基于上述所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，包括如下步骤：

井下生产的原煤在井下带式输送机大巷中运输并通过分选系统，把井下原煤分选为矸石和精煤，其中矸石运输至矸石破碎单元内，精煤通过带式输送机大巷运输至地面；同时掘进矸石在辅助运输大巷中运输至矸石破碎单元内；矸石破碎单元将矸石进行破碎后通过矸石缓存单元输入至矸石加工利用巷道内。

优选的，掘进矸石通过矿车运输至矸石破碎单元内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，工艺布置简单，可通过在井下带式输送机大巷与辅助运输大巷之间的煤柱位置设置矸石破碎单元和矸石缓存单元进行矸石的破碎和缓存，可以平衡井下矸石产量和矸石使用量的关系，实现井下矸石综合利用对矸石粒径的要求和井下巷道断面对破碎设备尺寸的限制，同时可以匹配井下矸石皮带运输和矿车运输的方式，有助于矸石井下的高效利用，综合效益显著。

进一步的，带式输送机大巷上设有分选系统，便于把井下原煤分选为矸石和精煤，有利于将矸石分选出来后运输至矸石破碎单元内。

进一步的，矸石破碎单元包括破碎机、刮板输送机、受矸坑和重载刮板输送机，受矸坑便于收集矸石，刮板输送机与破碎机的一端连接，破碎机选用通过式破碎机，减少矸石转运环节，适用于井下巷道断面受限的条件，重载刮板输送机将破碎后的矸石运输至矸石缓存单元中，实现了对特定粒径的矸石缓存。

更进一步的，连通巷道的输出端对准受矸坑设置，便于将掘进矸石运输至受矸坑内。

更进一步的，矸石缓存单元为矸石仓，所述矸石仓的矸石上口连接重载刮板输送机的一端，矸石仓的矸石下口接入矸石加工利用巷道内，提高了对矸石的缓存效率，同时实现了井下矸石破碎和缓存的紧凑型布置。

更进一步的，矸石加工利用巷道位于矸石仓正下方，节约了井下空间。

一种煤矿井下矸石破碎缓存系统的使用方法，将矸石破碎单元和矸石缓存单元设置在带式输送机大巷与辅助运输大巷之间，可同时将带式输送机大巷与辅助运输大巷的矸石进行破碎和缓存，有助于矸石井下的高效利用，综合效益显著。

附图说明

图1为本发明中井下矸石破碎缓存系统布置平面图；

图2为本发明中井下矸石破碎缓存布置剖面图。

图中：1-带式输送机大巷，2-辅助运输大巷，3-矸石仓，4-受矸坑，5-刮板输送机，6-破碎机，7-分选系统，8-重载刮板输送机；9-矸石仓下口；10-连通巷道；11-矸石仓上口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，包括在井下带式输送机大巷1与辅助运输大巷2之间的煤柱位置设置矸石破碎单元和矸石缓存单元；所述辅助运输大巷2与矸石破碎单元之间设有连通巷道10，所述矸石破碎单元的输入端分别与井下带式输送机大巷1至矸石破碎单元方向的输出端以及连通巷道10的输出端连通，所述矸石破碎单元的输出端接入矸石缓存单元的输入端，矸石缓存单元的输出端接入矸石加工利用巷道内。

具体的，带式输送机大巷1上设有分选系统7，用于把井下原煤分选为矸石和精煤，有利于将矸石分选出来后运输至矸石破碎单元内；精煤通过带式输送机大巷1运输至地面。

具体的，矸石破碎单元包括破碎机6、刮板输送机5、受矸坑4和重载刮板输送机8，所述受矸坑4位于井下带式输送机大巷1至矸石破碎单元方向的输出端处设置，所述刮板输送机5装配在受矸坑4内，其中刮板输送机5的一端接入受矸坑4内，另一端连接在破碎机6的输入端，破碎机6的输出端连接重载刮板输送机8的一端，另一端连接至矸石缓存单元的输入端；受矸坑便于收集矸石，刮板输送机与破碎机的一端连接，破碎机选用通过式破碎机，减少矸石转运环节，适用于井下巷道断面受限的条件，重载刮板输送机将破碎后的矸石运输至矸石缓存单元中，实现了对特定粒径的矸石缓存。

其中，连通巷道10的输出端对准受矸坑4设置，便于将掘进矸石运输至受矸坑内。

具体的，矸石缓存单元为矸石仓3，所述矸石仓3的矸石上口11连接重载刮板输送机8的一端，矸石仓3的矸石仓下口9接入矸石加工利用巷道内，提高了对矸石的缓存效率，同时实现了井下矸石破碎和缓存的紧凑型布置。

其中，矸石加工利用巷道位于矸石仓的正下方设置，节约了井下空间。

本发明对煤矿井下矸石破碎缓存系统的布置步骤如下：

(1)首先在井下合适位置施工矸石仓3，矸石仓3容量和位置根据矿井运输系统和矸石产量确定；

(2)对矸石仓上口11运输矸石的巷道进行改造，在此巷道内合适位置布置通过式破碎机，该破碎机6配置有刮板输送机5，可实现自动给料；

(3)井下通过分选系统7分选的矸石和掘进矸石通过皮带或矿车运输至刮板输送机6上；

(4)利用刮板输送机5的自动给料功能，将刮板输送机5上的矸石运输经过破碎机4，实现对矸石的破碎；

(5)破碎后的矸石通过重载刮板输送机8运输至矸石仓3，实现特定粒径的矸石缓存，并用于井下综合利用。

其中破碎机位于矸石仓上口，实现井下矸石破碎和缓存的紧凑型布置。

通过式破碎机和矸石仓3可实现特定粒径的矸石破碎和缓存，便于井下矸石的综合利用。

矸石仓对特定粒径矸石的缓存功能，可以平衡矸石产量和井下矸石综合利用量之间的关系，实现井下矸石产量和矸石综合利用量能力的匹配。

本发明还提供了一种煤矿井下矸石破碎缓存系统的使用方法，包括如下步骤：

原煤在井下带式输送机大巷1中运输并通过分选系统7，把原煤分选为矸石和精煤，其中矸石输入至矸石破碎单元内，精煤通过带式输送机大巷1运输至地面；同时掘进矸石在辅助运输大巷2中运输至矸石破碎单元内；矸石破碎单元将矸石进行破碎后通过矸石缓存单元输入至矸石加工利用巷道内。

实施例

某矿正常生产期间矸石总量为30万t/a，其中井下掘进矸石(起底矸石)20万t/a，矿井洗选矸石10万t/a。为避免矸石地面排放和优化矿井提升能力，矿井计划采用煤矸井下分选和充填技术处理矸石，其中矿井工作面原煤采用皮带运输，井下掘进矸石采用矿车运输。

(1)首先根据矿井工作面原煤运输路线，在井下合适位置施工矸石仓3。以图1为例，矸石仓位于带式输送机大巷和辅助运输大巷中间位置。矸石仓容量800t，可储存矿井一周的矸石量。

(2)对矸石仓上口11运输矸石的巷道进行改造，在此巷道内合适位置布置通过式破碎机，该破碎机自带刮板输送机，可实现自动给料；同时施工和辅助运输大巷贯通的连通巷道，用于井下掘进矸石的矿车运输。

(3)在带式输送机大巷靠近新建矸石仓附近布置煤矸分选系统，分选的精煤沿矿井原有的运煤路线运输至地面，分选的矸石经皮带运输至受矸坑(图1和图2所示)，井下掘进矸石经矿车运输，通过连通巷道运输至受矸坑(图1和图2所示)。

(4)受矸坑4底部布置有通过式破碎机配置的刮板输送机5，利用刮板输送机5将矸石运输经过破碎系统，实现对矸石的破碎。

(5)破碎后的矸石通过重载刮板输送机8运输至矸石仓，实现特定粒径的矸石缓存。

(6)矸石仓下口9(图2所示)布置有矸石加工利用巷道，根据矸石井下实际使用要求，实现对矸石的加工利用。

综上所述，本发明提供了一种煤矿井下矸石破碎缓存系统及使用方法，工艺布置简单，可通过在井下带式输送机大巷与辅助运输大巷之间的煤柱位置设置的矸石破碎单元和矸石缓存单元进行矸石的破碎和缓存，可以平衡井下矸石产量和矸石使用量的关系，实现井下矸石综合利用对矸石粒径的要求和井下巷道断面对破碎设备尺寸的限制，同时可以匹配井下矸石皮带运输和矿车运输的方式，有助于矸石井下的高效利用，综合效益显著。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，包括在井下带式输送机大巷(1)与辅助运输大巷(2)之间的煤柱位置设置矸石破碎单元和矸石缓存单元；所述辅助运输大巷(2)与矸石破碎单元之间设有连通巷道(10)，所述矸石破碎单元的输入端分别与井下带式输送机大巷(1)至矸石破碎单元方向的输出端以及连通巷道(10)的输出端连通，所述矸石破碎单元的输出端接入矸石缓存单元的输入端，矸石缓存单元的输出端接入矸石加工利用巷道内。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，所述带式输送机大巷(1)上设有分选系统(7)，用于把井下原煤分选为矸石和精煤，其中矸石输入至矸石破碎单元内，精煤通过带式输送机大巷(1)运输至地面。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，所述矸石破碎单元包括破碎机(6)、刮板输送机(5)、受矸坑(4)和重载刮板输送机(8)，所述受矸坑(4)位于井下带式输送机大巷(1)至矸石破碎单元方向的输出端处设置，所述刮板输送机(5)装配在受矸坑(4)内，其中刮板输送机(5)的一端接入受矸坑(4)内，另一端连接在破碎机(6)的输入端，破碎机(6)的输出端连接重载刮板输送机(8)的一端，另一端连接至矸石缓存单元的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，所述连通巷道(10)的输出端对准受矸坑(4)设置。

5.根据权利要求3所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，所述矸石缓存单元为矸石仓(3)，所述矸石仓(3)的矸石上口(11)连接重载刮板输送机(8)的一端，矸石仓(3)的矸石下口(9)接入矸石加工利用巷道内。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，所述矸石加工利用巷道位于矸石仓(3)下方。

7.一种煤矿井下矸石破碎缓存系统的使用方法，基于权利要求1-6任一项所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统，其特征在于，包括如下步骤：

井下生产的原煤在井下带式输送机大巷(1)中运输并通过分选系统(7)，把井下原煤分选为矸石和精煤，其中矸石运输至矸石破碎单元内，精煤通过带式输送机大巷(1)运输至地面；同时掘进矸石在辅助运输大巷(2)中运输至矸石破碎单元内；矸石破碎单元将矸石进行破碎后通过矸石缓存单元输入至矸石加工利用巷道内。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿井下矸石破碎缓存系统的使用方法，其特征在于，所述掘进矸石通过矿车运输至矸石破碎单元内。

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