CN115095386A - 一种连续采煤充填系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿开采技术领域，公开了一种连续采煤充填方法，包括在煤矿内开设充填巷道，在充填巷道旁路内设置综采支架，还包括如下步骤：步骤一：在充填巷道内设置输矸设备和顶压设备；步骤二：综采支架向前开采在其后方形成待填充区域，使输矸设备输出端通入综采支架后侧形成的待填充区域内；步骤三：输矸设备输入煤矸石至待填充区域；步骤四：顶压设备运动至待填充区域内，并推动输入的煤矸石运动将远离充填巷道的部分待填充区域充实，完成一次填充；步骤五：顶压设备退出待填充区域回至充填巷道内；本发明不需设计专门的充填开采支架，借助原综采支架实现工作面的高效开采，同时降低了充填开采的成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，更具体地，涉及一种连续采煤充填系统及方法。
背景技术
随着我国煤矿开采强度的不断增大，开采年限的不断延长，深部资源目前已普遍接近枯竭，尤其是我国东部矿区，剩余煤炭资源主要为“三下一上”压覆资源及边角煤柱、孤岛煤柱等。根据我国政策要求，该部分资源需通过充填开采技术进行开采。为适应国家形势，各种充填开采工艺被不断研发并成功应用，其中各种充填工艺中以综采充填为代表的综采架后泵送充填技术、综采架后原矸充填技术充填开采效率相对较高。
但综采充填开采技术在成功释放压覆资源的同时存在一定弊端，具有如下缺陷：(1)综采充填开采技术需要设计专门的充填开采液压支架，存在加工周期长、充填成本相对较高的问题。(2)综采充填开采技术中架后膏体泵送充填虽接顶率较高，但存在水泥等浆料用量大，成本高的问题。(3)综采充填开采技术架后膏体泵送充填对充填材料粒度要求、材料配比要求较高，且存在充填过程易发生堵管等事故。(4)综采充填技术存在采煤和充填不能平行作业，效率低的问题。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种连续采煤充填方法及系统，用于解决采煤和充填不能平行作业的技术问题。
本发明采取的技术方案是，一种连续采煤充填方法，包括在煤矿内开设充填巷道，在充填巷道旁路内设置综采支架，还包括如下步骤：
步骤一：在充填巷道内设置输矸设备和顶压设备；
步骤二：综采支架向前开采在其后方形成待填充区域，使输矸设备输出端通入综采支架后侧形成的待填充区域内；
步骤三：输矸设备输入煤矸石至待填充区域；
步骤四：顶压设备运动至待填充区域内，并推动输入的煤矸石运动将远离充填巷道的部分待填充区域充实，完成一次填充；
步骤五：顶压设备退出待填充区域回至充填巷道内；
步骤六：重复步骤三至五，填充剩余部分的待填充区域，直至待填充区域填满；
步骤七：循环步骤二至步骤六；
其中，步骤一至步骤七执行时，综采支架上的采煤设备并列作业。
本发明主要应用于综采支架采煤的方式中，首先在充填巷道内设置输矸设备和顶压设备，当综采支架向前采煤时，其后方形成待填充区域；输矸设备将煤矸石输送填充入待填充区域内，之后顶压设备推动输入的煤矸石堆积填实部分的待填充区域，之后退回到充填巷道内，输矸设备继续输送煤矸石至剩余的待填充区域，之后顶压设备继续工作将再次输入的煤矸石顶压充实，如此循环即可将综采支架后侧形成的待填充区域填满；在整个填充过程中，综采支架上的采煤设备可以平行工作，无需停止，通过这种方式大幅提高了开采、填充效率，顶压设备可选用液压捣实机构。
进一步的，所述待填充区域的纵深长度为40-60米；待填充区域的纵深长度对应采煤工作面的长度，能适应大部分市面上的综采支架，采煤效率相对较高，且对应的，当待填充区域的纵深长度达到40-60米时，顶压设备在最大推力下能进行二至三次的作业即可将待填充区域填满，顶压设备回退消耗的时间短，填充效率高。
进一步的，所述待填充区域的横向宽度为2-5米，能适配市面上常见的大部分的顶压设备的宽度，且同时能确保待填充区域两侧有足够的支撑力，能确保开采以及填充时的安全性。
进一步的，所述输矸设备输入煤矸石单次填充待填充区域的纵深长度为20-30米，输矸设备在输入煤矸石至待填充区域时，其抛煤矸石的距离一般在20米左右，在加堆积后煤矸石依靠其惯性从矸石堆滚出的距离，能使输矸设备达到较大输送效率，同时能对应40-60米的纵深长度，达到较大的填充效率。
进一步的，所述顶压设备设置在充填巷道的一端内，输矸设备设置在充填巷道的另一端内，顶压设备和输矸设备在交替时不会干涉，不会相互阻碍。
一种连续采煤充填系统，包括采煤系统和充填系统，所述充填系统包括在煤矿内开设充填巷道，在充填巷道旁路内设置综采支架，还包括：输矸设备：安装在充填巷道一端内，输入端承接外部煤矸石原料，输出端接通综采支架向前运行在其后侧形成的待填充区域；顶压设备：设在充填巷道另一端内。
充填巷道用于设置输矸设备，输矸设备用于煤矸石的输送，顶压设备用于推顶煤矸石充实待填充区域。
进一步的，所述采煤系统包括设置在煤矿内的回风巷道，设置在综采支架上的采煤设备，设在回风巷道内与采煤设备连接的胶带输送机，回风巷道用于设置胶带输送机，胶带输送机用于运输综采支架上采煤设备开采下来的煤矿。
进一步的，所述输矸设备包括设置在充填巷道内的输矸机、可伸缩皮带机和矸石分流器，所述输矸机、可伸缩皮带机和矸石分流器依次承接，所述矸石分流器与综采支架后侧形成的待填充区域接通，输矸机用于将外部地面的煤矸石输送至充填巷道内，可伸缩皮带机用于转接输矸机输入的煤矸石，同时能通过其长度调节适应综采支架的前进距离，矸石分流器用于将煤矸石抛送入待回填区域内，输矸机可选用输矸皮带。
进一步的，所述矸石分流器抛矸距离不小于20米，根据煤矸石的自然堆积角，当煤矸石抛至20米左右时，煤矸石堆的总量恰好能适应市面上大部分顶压设备的较大推力。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明不需设计专门的充填开采支架，借助原综采支架实现工作面的高效开采，同时降低了充填开采的成本；
(2)本发明借助输矸机、可伸缩皮带机及矸石分流器可实现充填煤矸石的连续运输，保证了充填煤矸石的来源；
(3)本发明充填过程与采煤过程可实现平行作业，可提高采煤工作面的开采效率以及待填充区域的填充效率。
(4)本发明采煤工作面的长度，也即待填充区域的纵深长度为40-60米，可充分发挥顶压设备的最大能力，实现工作面采空区高效充填。
附图说明
图1为本发明实施例一中输矸设备初次输入煤矸石至待填充区域的示意图。
图2为本发明实施例一中初次填充后顶压设备退回充填巷道的示意图。
图3为本发明实施例一中待填充区域填充后的示意图。
图4为本发明图1的A向视图。
图5为本发明实施例二的结构示意图。
图中：1充填巷道、2煤矸石、3输矸皮带机、4可伸缩皮带机、5矸石分流器、6顶压设备、7液压管路、8综采支架、9胶带输送机、10煤矿、11回风巷道、12待填充区域、13采煤设备。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1-4所示，本实施例是一种连续采煤充填方法，包括开设在煤矿10内的充填巷道1，设置在充填巷道1旁路内的综采支架8，还包括如下步骤：
步骤一：在充填巷道1内设置输矸设备和顶压设备；
步骤二：综采支架8向前开采在其后方形成待填充区域12，使输矸设备输出端通入综采支架8后侧形成的待填充区域12内；
步骤三：输矸设备输入煤矸石2至待填充区域12；
步骤四：顶压设备运动至待填充区域12内，并推动输入的煤矸石2运动将远离充填巷道1的部分待填充区域12充实，完成一次填充；
步骤五：顶压设备退出待填充区域12回至充填巷道1内；
步骤六：重复步骤三至五，填充剩余部分的待填充区域12，直至待填充区域12填满；
步骤七：循环步骤二至步骤六；
其中，步骤一至步骤七执行时，综采支架8上的采煤设备13并列作业。
基于综采支架8连续采煤充填方法具体实施工艺如下：
(1)根据矿井地质条件，合理设计充填工作面面长，本发明基于目前顶压设备6最大推力，建议将工作面面长设计为40-60m。
(2)根据矿井地质条件合理配置工作面三机配套。
(3)将输矸皮带机3由轨道巷布置到充填巷道1并接通待充填区域。
(4)开动工作面三机，开始采煤，根据工作面顶板条件，合理设计采煤充填步距Lm，L可以取值为2-5。
(5)当工作面推采Lm后，停止工作面采煤，启动输矸皮带机3、可伸缩皮带机4进行抛矸充填。
①借助工作面煤层倾角及煤矸的自然堆积角，可将矸石抛20m左右，并在工作面上端头即综采支架8后部堆积煤矸石2；
②待煤矸石2堆积至一定程度，停止输矸皮带机3，将可伸缩皮带机4向采空区一侧退出充填区域，启动顶压设备6，开至充填区域工作面上端头，在液压管路7动力液的作用下，将工作面上端头堆积的煤矸石2推至下端头并进行一定程度的矸石捣实；
③待堆积的煤矸石2被顶压设备6推至采空区下端处时，将顶压设备6开至工作面实体煤一侧的充填巷道1内，将可伸缩皮带机4调整使其伸缩至工作面上端头待充填区域内，启动输矸皮带机3继续对充填区域进行充填，并重复①②步骤，直至将工作面采空区充实，之后综采支架8向前开采继续循环步骤填充即可。
本发明主要应用于综采支架8采煤的方式中，首先在充填巷道1内设置输矸设备和顶压设备，当综采支架8向前采煤时，其后方形成待填充区域12；输矸设备将煤矸石2输送填充入待填充区域12内，之后顶压设备推动输入的煤矸石2堆积填实部分的待填充区域12，之后退回到充填巷道1内，输矸设备继续输送煤矸石2至剩余的待填充区域12，之后顶压设备继续工作将再次输入的煤矸石2顶压充实，如此循环即可将综采支架8后侧形成的待填充区域12填满；在整个填充过程中，综采支架8上的采煤设备13可以平行工作，无需停止，通过这种方式大幅提高了开采、填充效率，顶压设备可选用顶压设备6。
待填充区域12的纵深长度为40-60米；待填充区域12的纵深长度对应采煤工作面的长度，能适应大部分市面上的综采支架8，采煤效率相对较高，且对应的，当待填充区域12的纵深长度达到40-60米时，顶压设备在最大推力下能进行二至三次的作业即可将待填充区域12填满，顶压设备回退消耗的时间短，填充效率高。
待填充区域12的横向宽度为2-5米，能适配市面上常见的大部分的顶压设备的宽度，且同时能确保待填充区域12两侧有足够的支撑力，能确保开采以及填充时的安全性。
输矸设备输入煤矸石2单次填充待填充区域12的纵深长度为20-30米，输矸设备在输入煤矸石2至待填充区域12时，其抛煤矸石2的距离一般在20米左右，在加堆积后煤矸石2依靠其惯性从矸石堆滚出的距离，能使输矸设备达到较大输送效率，同时能对应40-60米的纵深长度，达到较大的填充效率。
顶压设备设置在充填巷道1的一端内，输矸设备设置在充填巷道1的另一端内，顶压设备和输矸设备在交替时不会干涉，不会相互阻碍。
实施例2
如图5所示，本实施例是一种连续采煤充填系统，包括采煤系统和充填系统，充填系统包括开设在煤矿10内的充填巷道1，设置在充填巷道1旁路内的综采支架8，还包括：输矸设备：安装在充填巷道1一端内，输入端承接外部煤矸石2原料，输出端接通综采支架8向前运行在其后侧形成的待填充区域12；顶压设备：设在充填巷道1另一端内，顶压设备可采用顶压设备6。
具体的：基于综采支架8的连续采煤充填系统由采煤系统、充填系统组成，采煤系统采用常规的综采工艺即采煤机采煤、综采支架8支撑护顶板、刮板输送机，胶带输送机9运煤，充填系统采用输矸皮带机3、可伸缩皮带机4运矸、矸石分流器5抛矸、顶压设备6推矸。
充填巷道1用于设置输矸设备，输矸设备用于煤矸石2的输送，顶压设备用于推顶煤矸石2充实待填充区域12，本方案设计引入顶压设备6、矸石分流器5等机构，并将上述装置配合，可实现综采方式下工作面的连续采煤和待填充区域12的快速充填。
采煤系统包括设置在煤矿10内的回风巷道11，设置在综采支架8上的采煤设备13，设在回风巷道11内与采煤设备13连接的胶带输送机9，回风巷道11用于设置胶带输送机9，胶带输送机9用于运输综采支架8上采煤设备13开采下来的煤矿10。
输矸设备包括设置在充填巷道1内的输矸机、可伸缩皮带机4和矸石分流器5，输矸机、可伸缩皮带机4和矸石分流器5依次承接，矸石分流器5与综采支架8后侧形成的待填充区域12接通，输矸机用于将外部地面的煤矸石2输送至充填巷道1内，可伸缩皮带机4用于转接输矸机输入的煤矸石2，同时能通过其长度调节适应综采支架8的前进距离，矸石分流器5用于将煤矸石2抛送入待回填区域内，输矸机可选用输矸皮带机。
矸石分流器5抛矸距离不小于20米，根据煤矸石2的自然堆积角，当煤矸石2抛至20米左右时，煤矸石2堆的总量恰好能适应市面上大部分顶压设备的较大推力。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种连续采煤充填方法，包括在煤矿内开设充填巷道，在充填巷道旁路内设置综采支架，其特征在于：还包括如下步骤：
步骤一：在充填巷道内设置输矸设备和顶压设备；
步骤二：综采支架向前开采在其后方形成待填充区域，使输矸设备输出端通入综采支架后侧形成的待填充区域内；
步骤三：输矸设备输入煤矸石至待填充区域；
步骤四：顶压设备运动至待填充区域内，并推动输入的煤矸石运动将远离充填巷道的部分待填充区域充实，完成一次填充；
步骤五：顶压设备退出待填充区域回至充填巷道内；
步骤六：重复步骤三至五，填充剩余部分的待填充区域，直至待填充区域填满；
步骤七：循环步骤二至步骤六；
其中，步骤一至步骤七执行时，综采支架上的采煤设备并列作业。
2.根据权利要求1所述的一种连续采煤充填方法，其特征在于：所述待填充区域的纵深长度为40-60米。
3.根据权利要求1所述的一种连续采煤充填方法，其特征在于：所述待填充区域的横向宽度为2-5米。
4.根据权利要求1所述的一种连续采煤充填方法，其特征在于：所述输矸设备输如煤矸石单次填充待填充区域的纵深长度为20-30米。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种连续采煤充填方法，其特征在于：所述顶压设备设置在充填巷道的一端内，输矸设备设置在充填巷道的另一端内。
6.一种连续采煤充填系统，包括采煤系统和充填系统，所述充填系统包括在煤矿内开设充填巷道，在充填巷道旁路内设置综采支架，其特征在于：还包括：
输矸设备：安装在充填巷道一端内，输入端承接外部煤矸石原料，输出端接通综采支架向前运行在其后侧形成的待填充区域；
顶压设备：设在充填巷道另一端内。
7.根据权利要求6所述的一种连续采煤充填系统，其特征在于：所述采煤系统包括设置在煤矿内的回风巷道，设置在综采支架上的采煤设备，设在回风巷道内与采煤设备连接的胶带输送机。
8.根据权利要求6或7所述的一种连续采煤充填系统，其特征在于：所述输矸设备包括设置在充填巷道内的输矸机、可伸缩皮带机和矸石分流器，所述输矸机、可伸缩皮带机和矸石分流器依次承接，所述矸石分流器与综采支架后侧形成的待填充区域接通。
9.根据权利要求8所述的一种连续采煤充填系统，其特征在于：所述矸石分流器抛矸距离不小于20米。
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| CN202210826373.9A CN115095386A (zh) | 2022-07-14 | 2022-07-14 | 一种连续采煤充填系统及方法 |
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| WO2024113791A1 (zh) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 | 天地(榆林)开采工程技术有限公司 | 一种短壁综采工作面采充分离充填方法 |
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2022
- 2022-07-14 CN CN202210826373.9A patent/CN115095386A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2024113791A1 (zh) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 | 天地(榆林)开采工程技术有限公司 | 一种短壁综采工作面采充分离充填方法 |
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