CN115822700A - 一种矸石喷射体高效充填系统和方法 - Google Patents

一种矸石喷射体高效充填系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115822700A
CN115822700A CN202211600297.6A CN202211600297A CN115822700A CN 115822700 A CN115822700 A CN 115822700A CN 202211600297 A CN202211600297 A CN 202211600297A CN 115822700 A CN115822700 A CN 115822700A
Authority
CN
China
Prior art keywords
underground
feeder
feeding
gangue
filling
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.)
Pending
Application number
CN202211600297.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李定美
张添翼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Zhongxin Intelligent Equipment Co ltd
Original Assignee
Hunan Zhongxin Intelligent Equipment Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Zhongxin Intelligent Equipment Co ltd filed Critical Hunan Zhongxin Intelligent Equipment Co ltd
Priority to CN202211600297.6A priority Critical patent/CN115822700A/zh
Publication of CN115822700A publication Critical patent/CN115822700A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

本发明公开了一种矸石喷射体高效充填系统和方法，系统包括A地面投料井、B地面投料井、井下水箱、速凝剂箱和井下压风机；所述A地面投料井依次与井下矸石仓、A计量给料机、进料器连接；B地面投料井依次与井下胶结料仓、B计量给料机、进料器连接；井下水箱依次与变频给水泵、A流量计、进料器连接；速凝剂箱依次与变频给料泵、B流量计连接；井下压风机依次与储气罐、调风阀连接；进料器依次与连续搅拌机、充填工业泵12、输送管路、支架喷射器连接；B流量计与支架喷射器连接；调风阀与支架喷射器连接；支架喷射器连通工作面待充区。

Description

一种矸石喷射体高效充填系统和方法
技术领域
本发明属于矿业工程技术领域，具体涉及一种矸石喷射体高效充填系统和方法。
背景技术
长壁开采体系是高产高效矿井的主要开采方式，传统的煤矿长壁工作面充填开采包括矸石膏体充填和矸石固体充填，两种方式均需采用特殊的液压支架。矸石膏体充填改变了长壁工作面的采准作业制度，增加了支架隔离密封、架后膏体充填、膏体凝固的工序，采煤充填不同步，循环作业周期长，导致膏体充填开采成本较高，产能和效率偏低。矸石固体充填以破碎矸石固态散体进入充填支架，支架尾梁和卸矸机构影响充填体接顶，矸石固态散体压缩率较大，煤层覆岩和地表沉陷变形控制效果欠佳，此外，矸石固体充填需新增运矸井巷工程，其推广应用受限。现有的充填方式不同程度的存在着成本高、效率低、适用范围窄和产能瓶颈的弊端。
发明内容
本发明旨在克服传统矸石充填成本高、效率低、存在产能瓶颈的问题，提供一种矸石喷射体高效充填系统和方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述矸石喷射体高效充填系统包括A地面投料井(1)、B地面投料井(4)、井下水箱(7)、速凝剂箱(14)和井下压风机(17)；所述A地面投料井(1)与井下矸石仓(2)连接，所述井下矸石仓(2)与A计量给料机(3)连接，所述A计量给料机(3)与进料器(10)连接；所述B地面投料井(4)与井下胶结料仓(5)连接，所述井下胶结料仓(5)与B计量给料机(6)连接，所述B计量给料机(6)与进料器(10)连接；所述井下水箱(7)与变频给水泵(8)连接，所述变频给水泵(8)与A流量计(9)连接，所述A流量计(9)与进料器(10)连接；所述速凝剂箱(14)与变频给料泵(15)连接，所述变频给料泵(15)与B流量计(16)连接；所述井下压风机(17)与储气罐(18)连接，所述储气罐(18)与调风阀(19)连接；所述进料器(10)与连续搅拌机(11)连接，所述连续搅拌机(11)与充填工业泵(12)连接，所述充填工业泵(12)与输送管路(13)连接，所述输送管路(13)与支架喷射器(20)连接；所述B流量计(16)与支架喷射器(20)连接；所述调风阀(19)与支架喷射器(20)连接；所述支架喷射器(20)连通工作面待充区(21)。
基于上述矸石喷射体高效充填系统的矸石喷射体高效充填方法包括如下步骤：
(1)将井下矸石仓和井下胶结料仓设置于井下采区运输上山和区段运输平巷交汇点附近，共用仓底硐室与采区运输上山联通；破碎矸石粉通过地面投料井自重落料进入井下矸石仓；胶固粉通过地面投料井自重落料进入井下胶结料仓；长壁工作面的每个液压底座末端预留通孔，孔内设置可调俯仰角度的支架喷射器；
(2)计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力并根据计算结果，A计量给料机将破碎矸石粉连续计量给料经进料器进入连续搅拌机，B计量给料机将胶固粉连续计量给料经进料器进入连续搅拌机，变频给水泵与A流量计闭环控制，将矿井水连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；连续搅拌机搅拌好的半成品料浆由充填工业泵加压，通过输送管路进入支架喷射器的输入端；变频给料泵与B流量计闭环控制，将速凝剂连续计量给料进入支架喷射器的输入端；调风阀将储气罐内的压缩空气调整流量后进入支架喷射器输入端；支架喷射器在压缩空气射流引导下，完成半成品料浆和速凝剂混合后喷射输出，形成喷射体充填。
优选地，步骤(2)是按照如下的算法计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力：
配方计算：
Figure BDA0003994972150000021
Figure BDA0003994972150000022
MT＝KTCMc；
其中，Mg-矸石粉计算配比，t/m3；MC-胶结料设定配比，t/m3；MW-水计算配比，t/m3；MT-速凝剂计算配比,t/m3；Wg-矸石粉含水率，％；Cm-膏体质量浓度，％；γs-矸石真密度，t/m3；γC-胶结料真密度，t/m3；γw-水真密度，t/m3；KTC-速凝剂用量相对比例，％；
原料给料能力：
Qg＝QPMg；
QC＝QPMC；
QW＝QPMW；
Figure BDA0003994972150000031
其中，QP-喷射体流量，m3/h；Qg-矸石粉给料能力，t/h；Qc-胶结料给料能力，t/h；Qw-水给料能力，t/h；QT-速凝剂给料能力，m3/h；γT-速凝剂真密度，t/m3。
优选地，所述的破碎矸石粉最大粒度为-20mm，半成品料浆质量浓度范围为75—85％，半成品料浆可泵送时间为8h，喷射体初凝时间为5—30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、矸石喷射体充填，可采用现有长壁工作面传统液压支架，只需在支架底座附近开设通孔，不改变传统支架的架型结构，避免了传统矸石充填全面配置特种支架的弊端，便于矿井传统支架和充填支架的通用，降低了工作面充填设备的投资。
2、矸石喷射体充填与井下采煤班工作并行，采用了速凝矸石喷射体，实现了支架追随采煤机及时移架的“追机作业”和充填追随支架前移的“追架作业”，充填不影响长壁工作面上下端头双向进刀割煤和移架，消除了矸石膏体充填需单独设置凝固班的缺陷，解决了传统膏体充填的采充矛盾和产能瓶颈问题。
3、矸石喷射体充填比膏体充填浓度高，不需考虑进入充填区自流平对料浆浓度的限制，只需能够满足加压管道输送即可，速凝矸石喷射体在充填区内没有流动扩散现象，喷射体具有“附着即成型”的特点，消除了膏体充填前支架隔离密封的工作，同时也降低了膏体充填流动浆体对液压支架的侧推力，可实现低支护强度条件下的安全充填，消除了传统膏体充填支架工作阻力大、造价高的弊端。
4、矸石喷射体采用追架充填，割煤步距、移架步距、充填步距相统一，每隔一刀煤的步距为0.8m，采煤班可用的充填时间长、待充空间小，降低了充填系统设备的能力配置，消除了传统膏体充填因“短时大方量”要求系统设备配置能力庞大的弊端，充填系统设备投资小
5、矸石喷射体充填工作面末端添加速凝剂，一方面速凝剂加量可调，适应不同的“追架充填”作业速度；另一方面进入工作面之前的输送管道半成品料浆不受速凝剂影响，半成品料浆可泵送时间为8h，对于“三采一准”或“两采一准”的常规采煤生产作业循环制度，可实现免洗管充填，消除了传统膏体充填多种料浆切换和冲洗管路的弊端。
6、矸石喷射体充填在每个液压支架设置了支架喷射器，可通过调整喷射仰俯角，实现喷射体主动接顶充满，消除了传统膏体充填和固体充填主动接顶困难的弊端。此外，充填步距与移架步距相同仅有0.8m，喷射体的运动距离短，过程动能损耗小，喷射体的附着堆积密实，充填效果好。
7、设置了井下料仓，便于地面投料，靠近工作面井下建站，消除了传统膏体充填地面建站钻孔输送料浆引发堵管的隐患。
总之，本发明提供了一种矸石喷射体高效充填系统和方法，井下靠近工作面建设充填站，工作面采用传统架型，底座留设通孔设置支架喷射器，末端添加速凝剂。长壁工作面采充同步进行，支架追机作业，充填追架作业，喷射体浓度高，附着即成型，主动接顶效果好，可免洗管充填；消除传统膏体充填的隔离、密封、凝固等单独工序，减少了设备投资和能耗，提高了系统效率。
附图说明
图1为本发明所述矸石喷射体高效充填系统结构示意图。
图中：1、A地面投料井；2、井下矸石仓；3、A计量给料机；4、B地面投料井；5、井下胶结料仓；6、B计量给料机；7、井下水箱；8、变频给水泵；9、A流量计；10、进料器；11、连续搅拌机；12、充填工业泵；13、输送管路；14、速凝剂箱；15、变频给料泵；16、B流量计；17、井下压风机；18、储气罐；19、调风阀；20、支架喷射器；21、工作面待充区。
具体实施方式
实施例1
参见图1，所述矸石喷射体高效充填系统包括A地面投料井1、B地面投料井4、井下水箱7、速凝剂箱14和井下压风机17；所述A地面投料井1与井下矸石仓2连接，所述井下矸石仓2与A计量给料机3连接，所述A计量给料机3与进料器10连接；所述B地面投料井4与井下胶结料仓5连接，所述井下胶结料仓5与B计量给料机6连接，所述B计量给料机6与进料器10连接；所述井下水箱7与变频给水泵8连接，所述变频给水泵8与A流量计9连接，所述A流量计9与进料器10连接；所述速凝剂箱14与变频给料泵15连接，所述变频给料泵15与B流量计16连接；所述井下压风机17与储气罐18连接，所述储气罐18与调风阀19连接；所述进料器10与连续搅拌机11连接，所述连续搅拌机11与充填工业泵12连接，所述充填工业泵12与输送管路13连接，所述输送管路13与支架喷射器20连接；所述B流量计16与支架喷射器20连接；所述调风阀19与支架喷射器20连接；所述支架喷射器20连通工作面待充区21。
实施例2
基于实施例1所述矸石喷射体高效充填系统的矸石喷射体高效充填方法包括如下步骤：
(1)将井下矸石仓和井下胶结料仓设置于井下采区运输上山和区段运输平巷交汇点附近，共用仓底硐室与采区运输上山联通；破碎矸石粉通过地面投料井自重落料进入井下矸石仓；胶固粉通过地面投料井自重落料进入井下胶结料仓；长壁工作面的每个液压底座末端预留通孔，孔内设置可调俯仰角度的支架喷射器；
(2)按照如下的算法计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力：
配方计算：
Figure BDA0003994972150000051
Figure BDA0003994972150000052
MT＝KTCMc；
其中，Mg-矸石粉计算配比，t/m3；MC-胶结料设定配比，t/m3；MW-水计算配比，t/m3；MT-速凝剂计算配比,t/m3；Wg-矸石粉含水率，％；Cm-膏体质量浓度，％；γs-矸石真密度，t/m3；γC-胶结料真密度，t/m3；γw-水真密度，t/m3；KTC-速凝剂用量相对比例，％；
原料给料能力：
Qg＝QPMg；
QC＝QPMC；
QW＝QPMW；
Figure BDA0003994972150000061
其中，QP-喷射体流量，m3/h；Qg-矸石粉给料能力，t/h；Qc-胶结料给料能力，t/h；Qw-水给料能力，t/h；QT-速凝剂给料能力，m3/h；γT-速凝剂真密度，t/m3；
根据上述计算结果，A计量给料机将破碎矸石粉连续计量给料经进料器进入连续搅拌机，B计量给料机将胶固粉连续计量给料经进料器进入连续搅拌机，变频给水泵与A流量计闭环控制，将矿井水连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；连续搅拌机搅拌好的半成品料浆由充填工业泵加压，通过输送管路进入支架喷射器的输入端；变频给料泵与B流量计闭环控制，将速凝剂连续计量给料进入支架喷射器的输入端；调风阀将储气罐内的压缩空气调整流量后进入支架喷射器输入端；支架喷射器在压缩空气射流引导下，完成半成品料浆和速凝剂混合后喷射输出，形成喷射体充填。
其中，所述的破碎矸石粉最大粒度为-20mm，半成品料浆质量浓度范围为75—85％，半成品料浆可泵送时间为8h，喷射体初凝时间为5—30min。

Claims (4)

1.一种矸石喷射体高效充填系统，其特征在于，所述矸石喷射体高效充填系统包括A地面投料井(1)、B地面投料井(4)、井下水箱(7)、速凝剂箱(14)和井下压风机(17)；所述A地面投料井(1)与井下矸石仓(2)连接，所述井下矸石仓(2)与A计量给料机(3)连接，所述A计量给料机(3)与进料器(10)连接；所述B地面投料井(4)与井下胶结料仓(5)连接，所述井下胶结料仓(5)与B计量给料机(6)连接，所述B计量给料机(6)与进料器(10)连接；所述井下水箱(7)与变频给水泵(8)连接，所述变频给水泵(8)与A流量计(9)连接，所述A流量计(9)与进料器(10)连接；所述速凝剂箱(14)与变频给料泵(15)连接，所述变频给料泵(15)与B流量计(16)连接；所述井下压风机(17)与储气罐(18)连接，所述储气罐(18)与调风阀(19)连接；所述进料器(10)与连续搅拌机(11)连接，所述连续搅拌机(11)与充填工业泵(12)连接，所述充填工业泵(12)与输送管路(13)连接，所述输送管路(13)与支架喷射器(20)连接；所述B流量计(16)与支架喷射器(20)连接；所述调风阀(19)与支架喷射器(20)连接；所述支架喷射器(20)连通工作面待充区(21)。
2.基于权利要求1所述矸石喷射体高效充填系统的矸石喷射体高效充填方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将井下矸石仓和井下胶结料仓设置于井下采区运输上山和区段运输平巷交汇点附近，共用仓底硐室与采区运输上山联通；破碎矸石粉通过地面投料井自重落料进入井下矸石仓；胶固粉通过地面投料井自重落料进入井下胶结料仓；长壁工作面的每个液压底座末端预留通孔，孔内设置可调俯仰角度的支架喷射器；
(2)计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力并根据计算结果，A计量给料机将破碎矸石粉连续计量给料经进料器进入连续搅拌机，B计量给料机将胶固粉连续计量给料经进料器进入连续搅拌机，变频给水泵与A流量计闭环控制，将矿井水连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；连续搅拌机搅拌好的半成品料浆由充填工业泵加压，通过输送管路进入支架喷射器的输入端；变频给料泵与B流量计闭环控制，将速凝剂连续计量给料进入支架喷射器的输入端；调风阀将储气罐内的压缩空气调整流量后进入支架喷射器输入端；支架喷射器在压缩空气射流引导下，完成半成品料浆和速凝剂混合后喷射输出，形成喷射体充填。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)是按照如下的算法计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力：
配方计算：
Figure FDA0003994972140000021
Figure FDA0003994972140000022
MT＝KTCMc；
其中，Mg-矸石粉计算配比，t/m3；MC-胶结料设定配比，t/m3；MW-水计算配比，t/m3；MT-速凝剂计算配比,t/m3；Wg-矸石粉含水率，％；Cm-膏体质量浓度，％；γs-矸石真密度，t/m3；γC-胶结料真密度，t/m3；γw-水真密度，t/m3；KTC-速凝剂用量相对比例，％；
原料给料能力：
Qg＝QPMg；
QC＝QPMC；
QW＝QPMW；
Figure FDA0003994972140000023
其中，QP-喷射体流量，m3/h；Qg-矸石粉给料能力，t/h；Qc-胶结料给料能力，t/h；Qw-水给料能力，t/h；QT-速凝剂给料能力，m3/h；γT-速凝剂真密度，t/m3。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的破碎矸石粉最大粒度为-20mm，半成品料浆质量浓度范围为75—85％，半成品料浆可泵送时间为8h，喷射体初凝时间为5—30min。
CN202211600297.6A 2022-12-12 2022-12-12 一种矸石喷射体高效充填系统和方法 Pending CN115822700A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211600297.6A CN115822700A (zh) 2022-12-12 2022-12-12 一种矸石喷射体高效充填系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211600297.6A CN115822700A (zh) 2022-12-12 2022-12-12 一种矸石喷射体高效充填系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115822700A true CN115822700A (zh) 2023-03-21

Family

ID=85547032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211600297.6A Pending CN115822700A (zh) 2022-12-12 2022-12-12 一种矸石喷射体高效充填系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115822700A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105834012B (zh) 全粒级尾砂胶结充填料浆连续制备系统及其制备工艺
CN101915109B (zh) 一种降尘减弹的混凝土喷射方法
CN102367741B (zh) 一种适于矿山充填站大型卧式砂仓的造浆制浆系统及工艺
CN104948205B (zh) 一种定量添加速凝剂干湿两用混凝土喷射机
CN106194249B (zh) 一种煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法
CN109956712A (zh) 连续式建筑再生骨料充填煤矿采空区系统及工艺
CN103061787B (zh) 矿用混凝土湿式喷射装备
CN102635373B (zh) 一种高压液力喷射系统
CN203317547U (zh) 煤矿湿法喷浆用搅拌输送喷浆一体机
CN204826665U (zh) 物理发泡泡沫混凝土发泡泵送系统
CN102619538A (zh) 一种湿式高压液力喷射装置
CN115822700A (zh) 一种矸石喷射体高效充填系统和方法
CN219638883U (zh) 一种矸石喷射体高效充填系统
CN201763388U (zh) 泡沫砂浆制备装置
CN116378750A (zh) 一种煤矸石膏体井下动态充填方法
CN201610764U (zh) 煤矿采空区充填系统
CN115977722A (zh) 一种矸石喷射体高效充填系统和方法
CN212262470U (zh) 膏体仓储浓密机
CN215478338U (zh) 用于粉煤灰喷浆材料气力输送的受料罐
CN214303937U (zh) 一种废石与尾砂混合料浆制备与泵送充填装置
CN203834482U (zh) 密闭式连续二次加水湿喷混凝土系统
CN111888805A (zh) 膏体仓储浓密机及浓密工艺
CN203702248U (zh) 一种用于地下充填的卧式砂仓
CN109882238B (zh) 一种煤矿采空区聚合物与矸石混合充填系统及方法
CN201738934U (zh) 移动式喷射混凝土车

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