一种煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法，该系统包括：制浆设备、矸石供给设备、浆料输送管(7)和高压软管(11)，高压软管(11)的一端与浆料输送管(7)连接，高压软管(11)能够将浆料输送管(7)排出的所述浆料引导至待充支巷(13)。该煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法充分利用了矸石、水泥和粉煤灰等来源广泛的充填材料。该煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法是一种工艺设备简单、效率高、投资少、成本低、可持续的煤矿“三下”采空区全势能膏体充填技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采矿工艺领域，具体的是一种煤矿采空区全势能膏体充填系统，还是一种煤矿开采全势能末端管道输送膏体充填方法。
技术介绍
据不完全统计，我国生产矿井“三下”(指建筑物下、铁路下、水体下)压煤量达143亿吨，随着我国经济的高速发展，对煤炭资源的开发利用越来越高，“三下”压煤开采为煤矿开采面临的主要问题。长期以来，我国建下压煤主要采用村庄搬迁、条带开采、水砂充填和覆岩离层注浆等几种方式。尤其是充填开采方式工艺落后，充填成本高，难以维持和推广。另一方面，煤矿开采产生的煤矸石和电厂燃煤所产生的粉煤灰等工业废弃物也带来了空气污染、水体污染、占用耕地等一系列问题。
技术实现思路
为了解决煤矸石和粉煤灰工业废弃物污染和“三下”采空区充填的问题，本专利技术提供了一种煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法，该煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法充分利用了矸石、水泥和粉煤灰等来源广泛的充填材料。该煤矿采空区全势能膏体充填系统和方法是一种工艺设备简单、效率高、投资少、成本低、可持续的煤矿“三下”采空区全势能膏体充填技术。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤矿采空区全势能膏体充填系统，包括：制浆设备，用于将水泥和粉煤灰制成浆料；矸石供给设备，能够向地下的待充支巷输送矸石；浆料输送管，用于向地下输送所述浆料；高压软管，一端与浆料输送管连接，高压软管能够将浆料输送管排出的所述浆料引导至待充支巷。所述制浆设备含有水泥罐、粉煤灰罐、水池和搅拌机，水泥罐中的水泥、粉煤灰罐中的粉煤灰和水池中的水能够进入搅拌机中混合搅拌，所述制浆设备位于地面。水泥罐和搅拌机之间设有用于控制水泥供应量的螺旋秤，粉煤灰罐和搅拌机之间设有用于控制粉煤灰供应量的螺旋秤，水池和搅拌机之间设有用于控制水供应量的水量控制仪。浆料输送管含有竖直段和水平段，浆料输送管的竖直段位于煤矿立井内，浆料输送管的水平段位于井下运输平巷内，该制浆设备还含有储浆罐，搅拌机的出料口与储浆罐的入口连接，储浆罐的出口与浆料输送管的竖直段的上端连接。所述矸石供给设备含有矸石输矸通道、矸石缓冲仓、第一矸石传送皮带、第二矸石传送皮带和第三矸石传送皮带，矸石输矸通道、矸石缓冲仓、第一矸石传送皮带、第二矸石传送皮带和该第三矸石传送皮带均位于地下，地面上的矸石能够依次经过矸石输矸通道、矸石缓冲仓、第一矸石传送皮带、第二矸石传送皮带和所述第三矸石传送皮带后被输送至待充支巷。矸石输矸通道为竖直状态，矸石缓冲仓位于矸石输矸通道的正下方，矸石输矸通道的内径为500mm，矸石输矸通道的内壁设有陶瓷耐磨管，矸石缓冲仓内的底部设有破碎杆，该破碎杆能够使所述矸石在矸石输矸通道中自由下落后与该破碎杆碰撞粉碎。所述矸石供给设备还含有煤矸分离装置、矸石储存仓和第四矸石传送皮带，煤矸分离装置、矸石储存仓和第四矸石传送皮带均位于矸石缓冲仓的下方，第四矸石传送皮带和第二矸石传送皮带连接，煤矸分离装置分离出矸石能够依次经过矸石储存仓和第四矸石传送皮带、第二矸石传送皮带和所述第三矸石传送皮带后被输送至待充支巷。第二矸石传送皮带位于采区下山内。高压软管能够弯曲，高压软管的一端的直径为高压软管另一端的直径的2倍至5倍。该煤矿采空区全势能膏体充填方法采用了上述的煤矿采空区全势能膏体充填系统，该煤矿采空区全势能膏体充填方法包括以下步骤：步骤1、将待充支巷的下出口封堵严密，使高压软管的另一端与待充支巷的上出口相对应，使该矸石供给设备的出矸石位置与待充支巷的上出口相对应，开启该制浆设备和矸石供给设备，向待充支巷内灌注所述浆料和矸石的混合物，直至该混合物充填结实顶板为止；步骤2、使高压软管的另一端向外侧的下一个待充支巷移动，使该矸石供给设备的出矸石位置向外侧的下一个待充支巷移动，重复步骤1，直至完成所有待充支巷的充填。本专利技术的有益效果是：1、满足矿井垂直传输以及井下长距离输送矸石的要求，结合高水材料流动性和胶结性好，浆液和矸石在一起滚动中充分混合，运用势能实现自流，同时省去了搅拌装置和输送装置，整个充填过程不需要额外耗费动力，从而实现充填的连续性与高效性，充填成本大大降低；2、因添加一定量的水泥，具有长期的稳定性和较强的粘结性和抗剪切强度，完全能实现充填物成型的要求；混合后形成具有初始流速的膏体胶结物，实现下山自流充填结实顶板，充填效果好，强度高，有效的控制顶板破坏和地表沉降；3、由于充填速度快，实现了充填速度大于回采速度，解决了充填制约开采的问题，为工作面的进一步开采提效创造了空间；4、本专利技术充填方法即解决了采煤场矸石上井的问题，又解决了地面洗煤厂矸石处理的问题，还解决了电厂粉煤灰的处理问题，改善了矿区周边生态环境。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是该煤矿采空区全势能膏体充填系统的总体示意图。1、水泥罐；2、粉煤灰罐；3、水池；4、搅拌机；5、储浆罐；6、煤矿立井；7、浆料输送管；8、井下运输平巷；9、采区下山；10、上出口；11、高压软管；12、充填工作面；13、待充支巷；14、木板；15、矸石储存仓；16、煤矸分离装置；17、矸石缓冲仓；18、第一矸石传送皮带；19、矸石输矸通道；20、储矸场；21、第二矸石传送皮带；22、第四矸石传送皮带；23、胶带输送机。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。一种煤矿采空区全势能膏体充填系统，包括：制浆设备，用于将水泥和粉煤灰制成浆料；矸石供给设备，能够向地下的待充支巷13输送矸石；浆料输送管7，用于向地下输送所述浆料；高压软管11，一端(如图1中高压软管11的左端)与浆料输送管7连接，另一端(如图1中高压软管11的右端)的位置与待充支巷13相对应，高压软管11能够将浆料输送管7排出的所述浆料引导至待充支巷13，使所述浆料与矸石在待充支巷13内混合成膏体，如图1所示。在本实施例中，所述制浆设备含有水泥罐1、粉煤灰罐2、水池3和搅拌机4，水泥罐1中的水泥、粉煤灰罐2中的粉煤灰和水池3中的水能够进入搅拌机4中混合搅拌从而制成浆料，所述制浆设备位于地面，如图1所示。水泥罐1和搅拌机4之间设有用于控制水泥供应量的螺旋秤，粉煤灰罐2和搅拌机4之间设有用于控制粉煤灰供应量的螺旋秤，水池3和搅拌机4之间设有用于控制水供应量的水量控制仪，螺旋秤和水量控制仪均为现有设备。在本实施例中，浆料输送管7含有竖直段和水平段，浆料输送管7的竖直段位于煤矿立井6中，浆料输送管7的水平段位于井下运输平巷8内，该制浆设备还含有储浆罐5，搅拌机10的出料口与储浆罐5的入口连接，储浆罐5的出口与浆料输送管7的竖直段的上端连接，如图1所示。具体的，并从煤矿立井6中向井下的充填工作面12布置浆料输送管7；搅拌机4为双轴螺旋搅拌机，储浆罐5的底部与浆料输送管7的竖直段的上端连通；通过水泥罐1和粉煤灰灌2底部的螺旋秤，按比例调节水泥和粉煤灰进入搅拌机4的给入量，同时通过水池3的水量控制仪按比例调节进入搅拌机4的给水量，经搅拌机4的均匀搅拌后制成混合浆料，将混合浆料注入储浆罐5。在混合浆料中上述材料配比的重量份数为：水泥25份、粉煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿采空区全势能膏体充填系统，其特征在于，该煤矿采空区全势能膏体充填系统包括：制浆设备，用于将水泥和粉煤灰制成浆料；矸石供给设备，能够向地下的待充支巷(13)输送矸石；浆料输送管(7)，用于向地下输送所述浆料；高压软管(11)，一端与浆料输送管(7)连接，高压软管(11)能够将浆料输送管(7)排出的所述浆料引导至待充支巷(13)。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿采空区全势能膏体充填系统，其特征在于，该煤矿采空区全势能膏体充填系统包括：制浆设备，用于将水泥和粉煤灰制成浆料；矸石供给设备，能够向地下的待充支巷(13)输送矸石；浆料输送管(7)，用于向地下输送所述浆料；高压软管(11)，一端与浆料输送管(7)连接，高压软管(11)能够将浆料输送管(7)排出的所述浆料引导至待充支巷(13)。2.根据权利要求1所述的煤矿采空区全势能膏体充填系统，其特征在于，所述制浆设备含有水泥罐(1)、粉煤灰罐(2)、水池(3)和搅拌机(4)，水泥罐(1)中的水泥、粉煤灰罐(2)中的粉煤灰和水池(3)中的水能够进入搅拌机(4)中混合搅拌，所述制浆设备位于地面。3.根据权利要求2所述的煤矿采空区全势能膏体充填系统，其特征在于，水泥罐(1)和搅拌机(4)之间设有用于控制水泥供应量的螺旋秤，粉煤灰罐(2)和搅拌机(4)之间设有用于控制粉煤灰供应量的螺旋秤，水池(3)和搅拌机(4)之间设有用于控制水供应量的水量控制仪。4.根据权利要求2所述的煤矿采空区全势能膏体充填系统，其特征在于，浆料输送管(7)含有竖直段和水平段，浆料输送管(7)的竖直段位于煤矿立井(6)内，浆料输送管(7)的水平段位于井下运输平巷(8)内，该制浆设备还含有储浆罐(5)，搅拌机(10)的出料口与储浆罐(5)的入口连接，储浆罐(5)的出口与浆料输送管(7)的竖直段的上端连接。5.根据权利要求1所述的煤矿采空区全势能膏体充填系统，其特征在于，所述矸石供给设备含有矸石输矸通道(19)、矸石缓冲仓(17)、第一矸石传送皮带(18)、第二矸石传送皮带(21)和第三矸石传送皮带，矸石输矸通道(19)、矸石缓冲仓(17)、第一矸石传送皮带(18)、第二矸石传送皮带(21)和该第三矸石传送皮带均位于地下，地面上的矸石能够依次经过矸石输矸通道(19)、矸石缓冲仓(17)、第一矸石传送皮带(18)、第二矸石传送皮带(21)和所述第三矸石传送皮带后被输送至待充支巷(13)。6.根据权利要求5所述的煤矿采空区全...

【专利技术属性】
技术研发人员：路彬，
申请(专利权)人：路彬，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15