CN117662155A - 具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置及充填开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置及充填开采方法，涉及露天矿边帮煤开采技术领域，其包括车体、截割滚筒、截割组件和管路，截割滚筒设在车体的前部，截割滚筒用于对煤体进行截割并形成采硐，截割组件设在车体上，截割组件相对于车体可在上下方向上移动，截割组件用于在采硐的侧壁上截割煤体并形成通道，管路设在通道内，管路上具有出口，管路内具有填充物质，填充物质可从出口流出以对采硐进行填充。本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置可有效地提高采硐围岩体的稳定性和边帮煤开采时的安全性。

Description

具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置及充填开采方法

技术领域

本发明涉及露天矿边帮煤开采技术领域，具体地，涉及一种具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置及充填开采方法。

背景技术

边帮煤开采是一种直接在露天矿采场的边帮出露煤层布置专用回收设备进行原煤开采的技术。通过远程控制连采机截割进入煤体形成采硐，煤炭由连采机后部的运输系统运出。该技术能够将边帮压覆的大量煤炭资源解放出来，减少资源的浪费。

然而，现有的边帮煤开采技术不对采硐进行充填，随着内排土场的跟进直接掩埋，由于边帮煤开采所形成的采硐对实体边坡形成破坏，使得实体边坡的稳定性系数降低，不利于边坡的短期及长期稳定，可能会造成边坡滑坡失稳或地表沉降等安全事故。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置及充填开采方法，通过该种掘进装置进行掘进可有效地提高采硐围岩体的稳定性和边帮煤开采时的安全性。

本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，包括：

车体和截割滚筒，所述截割滚筒设在所述车体的前部，所述截割滚筒用于对煤体进行截割并形成采硐；

截割组件，所述截割组件设在所述车体上，所述截割组件相对于所述车体可在上下方向上移动，所述截割组件用于在所述采硐的侧壁上截割煤体并形成通道；

管路，所述管路设在所述通道内，所述管路上具有出口，所述管路内具有填充物质，所述填充物质可从所述出口流出以对所述采硐进行填充。

在一些实施例中，所述截割组件包括：

第一调节件，所述第一调节件设在所述车体上且相对于所述车体可在所述上下方向上移动；

驱动轴，所述驱动轴与所述第一调节件相连，所述驱动轴的至少部分相对于所述第一调节件可绕第一方向转动，所述第一方向正交于所述上下方向；

截割部，所述截割部与所述驱动轴相连，所述驱动轴用于驱动所述截割部绕所述第一方向转动，所述截割部用于对所述采硐侧壁上的煤体进行截割。

在一些实施例中，所述截割部为球形。

在一些实施例中，所述驱动轴相对于所述第一调节件可绕所述上下方向转动，所述驱动轴具有第一位置和第二位置，所述驱动轴位于所述第一位置时，所述驱动轴沿所述第一方向延伸，所述截割部在所述第一方向上突出所述截割滚筒，所述驱动轴位于第二位置时，所述驱动轴沿第二方向延伸，所述第二方向、所述第一方向和所述上下方向两两正交。

在一些实施例中，所述驱动轴位于所述第一位置时，所述截割部在所述第一方向上突出所述截割滚筒的尺寸大于所述截割部的半径小于所述截割部的直径。

在一些实施例中，所述具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置还包括牵引组件，所述牵引组件与所述截割组件设在所述车体的同一侧且在第二方向上间隔布置，所述第二方向正交于所述第一方向和所述上下方向，所述牵引组件包括：

第二调节件，所述第二调节件设在所述车体上且相对于所述车体可在所述上下方向上移动；

牵引件，所述牵引件设在所述第二调节件上且沿所述第一方向延伸，所述牵引件相对于所述第二调节件可在所述第一方向上移动，所述牵引件与所述管路可拆卸地连接。

在一些实施例中，所述通道位于所述采硐侧壁的顶部。

在一些实施例中，所述通道的侧壁上具有开口，所述开口沿所述通道的长度方向延伸，所述开口在所述上下方向上的尺寸小于所述管路的直径。

在一些实施例中，所述出口为多个，多个所述出口沿所述管路的长度方向间隔布置。

本发明实施例的边帮煤充填开采方法，包括：

S1、车体沿第二方向移动，截割滚筒沿所述第二方向截割煤体并形成采硐，截割组件沿所述第二方向在所述采硐的侧壁上截割并形成通道，牵引组件牵引管路沿所述第二方向穿入所述通道；

S2、所述车体停止移动，所述截割组件的至少部分绕上下方向转动，以从所述通道内脱离，所述牵引组件与所述管路断开连接，所述上下方向正交于所述第二方向；

S3、所述车体从所述采硐中退出；

S4、在所述采硐的洞口砌筑挡墙，向所述管路中注入填充物质，所述填充物质从所述管路注入所述采硐并将所述采硐充满。

本申请的有益效果是：

1、本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，截割滚筒在掘进的过程中，截割组件在采硐的侧壁上开采通道，在通道内设置管路，开采完毕后，通过管路向采硐内注入填充物质，有效地解决了现有技术中长距离的采硐无法进行充填的问题，阻止了边帮煤开采过程中煤体失稳或采硐顶板破坏导致的滑坡或地表沉降的事故，提高了采硐围岩体的稳定性和边帮煤开采时的安全性。

2、本发明实施例的边帮煤充填开采方法，在采硐掘进的同时完成了无人化条件下通道的开设和管路的铺设，采硐掘进和管路铺设工艺平行作业，互不干扰，在不增加作业时间的情况下实现了采硐的充填，作业效率高，提高了采硐围岩体的稳定性和边帮煤开采时的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置的示意图。

图2是图1中A部分的放大示意图。

图3是本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置掘进过程示意图。

图4是本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置到达停采线时的示意图。

图5是本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置的管路向采硐内注入填充物质的示意图。

附图标记：1、车体；2、截割滚筒；3、截割组件；31、第一调节件；32、驱动轴；321、第一位置；322、第二位置；33、截割部；4、管路；41、出口；42、出浆管；51、采硐；52、通道；521、开口；6、煤体；7、牵引组件；71、第二调节件；72、牵引件；8、挡墙；9、停采线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图5所示，本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置包括车体1、截割滚筒2、截割组件3和管路4。截割滚筒2设在车体1的前部且沿第一方向延伸，截割滚筒2相对于车体1可绕第一方向转动，截割滚筒2用于对煤体6进行截割并形成采硐51。

截割组件3设在车体1上，截割组件3相对于车体1可在上下方向上移动，截割组件3用于在采硐51的侧壁上截割煤体6并形成通道52，通道52沿着采硐51的延伸方向延伸。具体地，截割组件3设在车体1在第一方向上的一侧的顶面，截割组件3与截割滚筒2在第二方向上间隔布置，第二方向、第一方向和上下方向两两正交。

管路4设在通道52内且沿通道52的延伸方向延伸，管路4上具有出口41，管路4内具有填充物质，填充物质可从出口41流出以对采硐51进行填充。具体地，管路4邻近截割滚筒2的一端设置成尖端，使得管路4在通道52内铺设时更容易。管路4的出口41处设置出浆管42，出浆管42的一端与管路4连通，出浆管42的另一端朝向远离管路4的方向延伸，管路4内的填充物质通过出浆管42注入采硐51中。在一些实施例中，还可通过膏体填充或其他的填充材料对采硐51进行填充。

本发明实施例的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，截割滚筒2在掘进的过程中，截割组件3在采硐51的侧壁上开采通道52，在通道52内设置管路4，开采完毕后，通过管路4向采硐51内注入填充物质，有效地解决了现有技术中长距离的采硐51无法进行充填的问题。一方面填充物质在采硐51内形成的充填体与煤体6可以共同支撑采硐51的顶部，另一方面充填体为煤体6提供了侧向约束，阻止了煤体6发生两侧渐次片帮从而导致支撑能力弱化，阻止了边帮煤开采过程中煤体6失稳或采硐51顶板破坏导致的滑坡或地表沉降的事故，提高了采硐51围岩体的稳定性和边帮煤开采时的安全性，还可为大范围的推广应用提供支撑。

在一些实施例中，截割组件3包括第一调节件31、驱动轴32和截割部33。第一调节件31设在车体1上且相对于车体1可在上下方向上移动。驱动轴32与第一调节件31相连，驱动轴32的至少部分相对于第一调节件31可绕第一方向转动。截割部33与驱动轴32相连，驱动轴32用于驱动截割部33绕第一方向转动，截割部33用于对采硐51侧壁上的煤体6进行截割。

具体地，第一调节件31的下端设在车体1的顶面，第一调节件31的上端向上延伸，且第一调节件31的上端相对于车体1可在上下方向上移动。驱动轴32的一端与第一调节件31的上端相连，驱动轴32的另一端与截割部33相连，第一调节件31的上端在上下方向上移动时，可带动驱动轴32在上下方向上移动，进而带动截割部33在上下方向上移动，以便于在采硐51侧壁上的不同高度上开设通道52。驱动轴32绕第一方向转动时，带动截割部33绕第一方向转动，以在采硐51侧壁上开设通道52。

在一些实施例中，截割部33为球形。具体地，截割部33的横截面为圆形或近似圆形，以使截割部33在采硐51侧壁上形成的通道52的横截面为圆形。

在一些实施例中，驱动轴32相对于第一调节件31可绕上下方向转动，驱动轴32具有第一位置321和第二位置322。驱动轴32位于第一位置321时，驱动轴32沿第一方向延伸，截割部33在第一方向上突出截割滚筒2，驱动轴32位于第二位置322时，驱动轴32沿第二方向延伸，第二方向、第一方向和上下方向两两正交。

具体地，截割滚筒2在截割煤体6时，驱动轴32位于第一位置321，以使截割部33可同时对采硐51的侧壁进行截割。当车体1到达停采线9时，截割滚筒2停止对煤体6截割，截割部33也停止对采硐51侧壁截割，驱动轴32绕上下方向由第一位置321转动至第二位置322，使得截割部33从通道52中旋出，便于车体1从采硐51退出。

具体地，第一位置321和第二位置322之间的夹角为90°。

在一些实施例中，驱动轴32位于第一位置321时，截割部33在第一方向上突出截割滚筒2的尺寸大于截割部33的半径小于截割部33的直径，以保证通道52的横截面的形状为大于半圆的圆弧，便于在管道内布置管路4，使得管路4在通道52内安装的稳固。

在一些实施例中，具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置还包括牵引组件7，牵引组件7与截割组件3设在车体1的同一侧且在第二方向上间隔布置。牵引组件7包括第二调节件71和牵引件72。第二调节件71设在车体1上且相对于车体1可在上下方向上移动。牵引件72设在第二调节件71上且沿第一方向延伸，牵引件72相对于第二调节件71可在第一方向上移动，牵引件72与管路4可拆卸地连接。

具体地，第二调节件71的下端设在车体1的顶面，第二调节件71的上端向上延伸，且第二调节件71的上端相对于车体1可在上下方向上移动。第二调节件71和第一调节件31位于车体1的同一侧且沿第二方向间隔布置，第二调节件71位于第一调节件31远离截割滚筒2的一侧。牵引件72的一端与第二调节件71的上端相连，牵引件72的另一端用于与管路4相连，以通过牵引件72牵引管路4在通道52内延伸布置。当车体1到达停采线9时，截割滚筒2停止对煤体6截割，截割部33也停止对采硐51侧壁截割，牵引件72与管路4脱离并沿第一方向朝向远离管路4的方向移动。

对第二调节件71在上下方向上进行调节时，第二调节件71的上端和第一调节件31的上端保持一致，以便于管路4在通道52内的铺设。

在一些实施例中，通道52位于采硐51侧壁的顶部。具体地，管路4布置在通道52内，使得管路4也位于采硐51侧壁的顶部，通过管路4向采硐51内注入填充物质时保证了充填物质的接顶率，提高了充填效率和效果。

在一些实施例中，截割组件3和牵引组件7均设置多个，其中每一个截割组件3和每一个牵引组件7组成一组，因此多个截割组件3和多个牵引组件7可搭配成多组，可进一步地提高充填效率，多组中的至少一组在上下方向上位于采硐51侧壁的顶部，保证充填接顶率。

在一些实施例中，管路4采用一次性管路，通过管路4对采硐51填充完成后不对管路4进行回收，提高作业效率。在另一些实施例中，管路4也可以重复利用，通过管路4填充采硐51完成后，将管路4抽出通道52，节省成本。

在一些实施例中，通道52的侧壁上具有开口521，开口521沿通道52的长度方向延伸，出浆管42的另一端从开口521伸出，开口521在上下方向上的尺寸小于管路4的直径，有效地防止了通道52内的管路4从开口521掉出。

在一些实施例中，出口41为多个，多个出口41沿管路4的长度方向间隔布置，出浆管42为多个，多个出浆管42与多个出口41一一对应，通过多个出浆管42同时向采硐51内注入填充物质，提高了填充效果。

本发明实施例的边帮煤充填开采方法包括：

S1、车体1沿第二方向移动，截割滚筒2沿第二方向截割煤体6并形成采硐51，截割组件3沿第二方向在采硐51的侧壁上截割并形成通道52，牵引组件7牵引管路4沿第二方向穿入通道52。具体地，同步调节第一调节件31和第二调节件71，使得第一调节件31和第二调节件71的上端在上下方向上基本位于同一平面内，且邻近采硐51侧壁的顶部。驱动轴32沿第一方向延伸，牵引件72的另一端与管路4相连。采硐51沿第二方向延伸，通道52沿第二方向延伸，管路4在牵引件72的带动作用下在通道52内沿第二方向铺设。

S2、车体1停止移动，截割组件3的至少部分绕上下方向转动，以从通道52内脱离，牵引组件7与管路4断开连接，上下方向正交于第二方向。具体地，截割滚筒2掘进至停采线9后，截割滚筒2停止掘进，驱动轴32带动截割部33从第一位置321转动至第二位置322，以使截割部33从通道52内脱离。牵引组件7与管路4断开并沿第一方向朝向远离管路4的方向移动。

S3、车体1从采硐51中退出。

S4、在采硐51的洞口砌筑挡墙8，向管路4中注入填充物质，填充物质从管路4注入采硐51并将采硐51充满。

本发明实施例的边帮煤充填开采方法，在采硐51掘进的同时完成了无人化条件下通道52的开设和管路4的铺设，采硐51掘进和管路4铺设工艺平行作业，互不干扰，在不增加作业时间的情况下实现了采硐51的充填，作业效率高，提高了采硐51围岩体的稳定性和边帮煤开采时的安全性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，包括：

车体(1)和截割滚筒(2)，所述截割滚筒(2)设在所述车体(1)的前部，所述截割滚筒(2)用于对煤体(6)进行截割并形成采硐(51)；

截割组件(3)，所述截割组件(3)设在所述车体(1)上，所述截割组件(3)相对于所述车体(1)可在上下方向上移动，所述截割组件(3)用于在所述采硐(51)的侧壁上截割煤体(6)并形成通道(52)；

管路(4)，所述管路(4)设在所述通道(52)内，所述管路(4)上具有出口(41)，所述管路(4)内具有填充物质，所述填充物质可从所述出口(41)流出以对所述采硐(51)进行填充。

2.根据权利要求1所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述截割组件(3)包括：

第一调节件(31)，所述第一调节件(31)设在所述车体(1)上且相对于所述车体(1)可在所述上下方向上移动；

驱动轴(32)，所述驱动轴(32)与所述第一调节件(31)相连，所述驱动轴(32)的至少部分相对于所述第一调节件(31)可绕第一方向转动，所述第一方向正交于所述上下方向；

截割部(33)，所述截割部(33)与所述驱动轴(32)相连，所述驱动轴(32)用于驱动所述截割部(33)绕所述第一方向转动，所述截割部(33)用于对所述采硐(51)侧壁上的煤体(6)进行截割。

3.根据权利要求2所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述截割部(33)为球形。

4.根据权利要求3所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述驱动轴(32)相对于所述第一调节件(31)可绕所述上下方向转动，所述驱动轴(32)具有第一位置(321)和第二位置(322)，所述驱动轴(32)位于所述第一位置(321)时，所述驱动轴(32)沿所述第一方向延伸，所述截割部(33)在所述第一方向上突出所述截割滚筒(2)，所述驱动轴(32)位于第二位置(322)时，所述驱动轴(32)沿第二方向延伸，所述第二方向、所述第一方向和所述上下方向两两正交。

5.根据权利要求4所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述驱动轴(32)位于所述第一位置(321)时，所述截割部(33)在所述第一方向上突出所述截割滚筒(2)的尺寸大于所述截割部(33)的半径小于所述截割部(33)的直径。

6.根据权利要求2所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，还包括牵引组件(7)，所述牵引组件(7)与所述截割组件(3)设在所述车体(1)的同一侧且在第二方向上间隔布置，所述第二方向正交于所述第一方向和所述上下方向，所述牵引组件(7)包括：

第二调节件(71)，所述第二调节件(71)设在所述车体(1)上且相对于所述车体(1)可在所述上下方向上移动；

牵引件(72)，所述牵引件(72)设在所述第二调节件(71)上且沿所述第一方向延伸，所述牵引件(72)相对于所述第二调节件(71)可在所述第一方向上移动，所述牵引件(72)与所述管路(4)可拆卸地连接。

7.根据权利要求1所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述通道(52)位于所述采硐(51)侧壁的顶部。

8.根据权利要求1所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述通道(52)的侧壁上具有开口(521)，所述开口(521)沿所述通道(52)的长度方向延伸，所述开口(521)在所述上下方向上的尺寸小于所述管路(4)的直径。

9.根据权利要求1所述的具备充填管路铺设功能的边帮煤掘进装置，其特征在于，所述出口(41)为多个，多个所述出口(41)沿所述管路(4)的长度方向间隔布置。

10.一种边帮煤充填开采方法，其特征在于，包括：

S1、车体(1)沿第二方向移动，截割滚筒(2)沿所述第二方向截割煤体(6)并形成采硐(51)，截割组件(3)沿所述第二方向在所述采硐(51)的侧壁上截割并形成通道(52)，牵引组件(7)牵引管路(4)沿所述第二方向穿入所述通道(52)；

S2、所述车体(1)停止移动，所述截割组件(3)的至少部分绕上下方向转动，以从所述通道(52)内脱离，所述牵引组件(7)与所述管路(4)断开连接，所述上下方向正交于所述第二方向；

S3、所述车体(1)从所述采硐(51)中退出；

S4、在所述采硐(51)的洞口砌筑挡墙(8)，向所述管路(4)中注入填充物质，所述填充物质从所述管路(4)注入所述采硐(51)并将所述采硐(51)充满。