一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备及其方法技术

本发明专利技术公开了一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备及其方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)开挖顶部充填缺口，将近水平煤层长壁综采胶结充填设备安装在其中；步骤2)点击升降开关将充填挡板升起，构建密封充填空间；步骤3)监测自流孔的状态；步骤4)重复步骤1)‑3)，直至完成整个近水平煤层长壁综采胶结充填工作面的充填作业。本发明专利技术所达到的有益效果：本发明专利技术有效地解决了近水平煤层长壁综采胶结充填工作面接顶率低的难题，不仅没有增加泵送压力，而且没有使充填工艺复杂化，实现了控制上覆岩层移动及地表变形和降低采动影响范围的目的，具有系统操作简单、自动化程度高、提高煤炭资源回收率和充填效率快等优点，可满足现代化矿井的要求。

Long wall fully mechanized mining cementing filling equipment and its method in near horizontal coal seam

The invention discloses a cemented filling equipment and a method for near-horizontal coal seam longwall fully mechanized mining, which are characterized by the following steps: 1) excavating the top filling gap and installing the cemented filling equipment for near-horizontal coal seam longwall fully mechanized mining; 2) clicking the lifting switch to lift the filling baffle and constructing a sealed filling space; Step 3) Monitor the state of self-flowing hole; Step 4) Repeat step 1) 3 until the completion of the whole near-level seam long wall fully mechanized cemented filling face filling operations. The invention effectively solves the difficult problem of low roof connection rate in the long wall cemented backfill working face of near-level coal seam, not only does it not increase the pumping pressure, but also does not complicate the filling process, realizes the purpose of controlling the movement of overlying strata, surface deformation and reducing the mining influence range. The system has the advantages of simple operation, high degree of automation, high recovery rate of coal resources and quick filling efficiency, and can meet the requirements of modern mines.

【技术实现步骤摘要】
一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备及其方法
本专利技术涉及一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备及其方法，属于煤矿开采

技术介绍
随着胶结充填技术的不断发展，胶结充填技术在我国中厚缓倾斜、倾斜、极倾斜煤层开采中已经相对比较成熟，充填率能够达到90％以上。但对于近水平煤层胶结充填，由于不能和倾斜煤层一样采取自高处向低处充填，形成很好的充填自闭区，使充填浆液在自流的情况下充满采空区，因而近水平煤层胶结充填接顶率较低。针对以上问题，目前国内的解决办法主要包括选择合理充填口位置、采空区分段充填以及控制充填期间流量等方法。但是这些方法往往需要复杂的操作工艺，还会大幅增加充填成本。因此，如何在既不增加成本又不使充填工艺复杂化的情况下，提高近水平煤层的充实率成为亟需解决的一大难题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备及其方法，解决近水平煤层长壁综采胶结充填工作面接顶率低的难题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，包括依次连接的充填部、胶结充填液压支架和采煤机；所述充填部包括千斤顶、升降柱、挡板、输送管路和喷口；所述千斤顶作为充填部的底座；所述升降柱垂直设置在千斤顶上；所述挡板位于升降柱内，通过升降柱上的升降开关在升降柱内升降；所述挡板的顶部与煤层的顶部相抵；所述挡板靠上的位置设置有喷口；所述喷口的一端与输送管路相连接；所述挡板上部设置有自流孔。前述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，所述挡板的顶部设置有挡板顶帽，用于与煤层的顶部相抵。前述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，所述挡板上设置有架间垫布安装架；所述架间垫布安装架上设置有架间垫布；所述挡板上设置有架间垫布窗口；所述架间垫布的一端通过架间垫布窗口位于喷口的下方，与架间垫布安装架分别分布在挡板的两侧空隙处。前述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，所述可转动卡杆具有转动的特性，可旋转90°，与架间垫布安装架共同固定架间垫布；所述架间垫布的一侧通过架间垫布安装架固定，另一侧通过可转动卡杆固定，从图中虚线位置进行旋转，可转动卡杆的一端通过旋转至架间垫布侧实现其固定。一种基于近水平煤层长壁综采胶结充填设备的填充方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)开挖顶部充填缺口，将近水平煤层长壁综采胶结充填设备安装在其中；步骤2)点击升降开关将充填挡板升起，并铺设垫布，构建密封充填空间；步骤3)监测自流孔的状态，判定充满接顶情况；步骤4)循环充填：重复步骤1)-3)，直至完成整个近水平煤层长壁综采胶结充填工作面的充填作业。前述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填方法，其特征是，所述步骤1)的具体内容为：胶结充填工作面架设好胶结充填液压支架、采煤机及其相关设备后，工作面进行回采，在工作面推进一个充填歩距后，在胶结充填液压支架的后部顶板处开挖充填缺口，从而将胶结材料喷口放置于较高的水平高度。前述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填方法，其特征是，所述步骤2)的具体内容为：点击升降开关将充填挡板升起，在架间垫布安装架上安装架间垫布，将架间垫布从架间垫布窗口穿出，当架间垫布接触到工作面底板并铺设在底板0.5m长时停止架间垫布的伸长，依次类推，将整个工作面的胶结充填液压支架连接在一起，与工作面端头以及后部的煤、岩、充填体形成密封充填空间。前述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填方法，其特征是，所述步骤3)的具体内容为：在采煤的同时对胶结工作面后方采空区进行充填，打开胶结材料喷口将胶结材料喷入采空区内，充填一段时间后，检查每个胶结充填液压支架后部的自流孔是否有胶结材料流出，如果未发现有胶结材料流出则继续充填，如果发现有胶结材料流出则关闭胶结材料喷口，等整个工作面全部充填完全，胶结材料凝固之后，点击升降开关将充填挡板降下，开启滞后千斤顶推移充填挡板。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术有效地解决了近水平煤层长壁综采胶结充填工作面接顶率低的难题，不仅没有增加泵送压力，而且没有使充填工艺复杂化，实现了控制上覆岩层移动及地表变形和降低采动影响范围的目的，是开采“三下”及特殊地质条件下近水平煤层的理想技术；同时本开采方法具有系统操作简单、自动化程度高、提高煤炭资源回收率和充填效率快等优点，可满足现代化矿井的要求。附图说明图1是近水平煤层长壁综采胶结充填工作面布置图；图2是充填挡板主视图；图3是充填缺口放大图；图中附图标记的含义：1-挡板，2-喷口，3-架间垫布，4-输送管路，5-架间垫布安装架，6-可转动卡杆，7-自流孔，8-顶帽，9-升降开关，10-胶结材料，11-胶结充填液压支架，12-采煤机，13-充填缺口，14-连接软管，15-架间垫布窗口，16-滞后千斤顶。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术近水平煤层长壁综采胶结充填方法：具体步骤如下：步骤1)开挖顶部充填缺口：胶结充填工作面架设好胶结充填液压支架11、采煤机12及其相关设备后，工作面进行回采，每三架胶结充填液压支架11为一组，在工作面推进一个充填歩距后，每组胶结充填液压支架11的后部顶板开挖一个充填缺口13，将胶结材料喷口2放置在充填缺口13的内部，从而使胶结材料喷口2放置于较高的水平高度；步骤2)构建密封充填空间：点击升降开关9将充填挡板1升起，在架间垫布安装架5上安装架间垫布3，将架间垫布3从架间垫布窗口15穿出，当架间垫布3接触到工作面底板并铺设在底板0.5m长时停止架间垫布3的伸长，依次类推，将整个工作面的胶结充填液压支架11连接在一起，与工作面端头以及后部的煤、岩、充填体形成密封充填空间；步骤3)监测充满接顶情况：在采煤的同时对胶结工作面后方采空区进行充填，打开胶结材料喷口2将胶结材料10喷入采空区内，充填一段时间后，检查每个胶结充填液压支架11后部的自流孔7是否有胶结材料10流出，如果未发现有胶结材料10流出则继续充填，如果发现有胶结材料10流出则关闭胶结材料喷口2，等整个工作面全部充填完全，胶结材料10凝固之后，点击升降开关9将充填挡板1降下，开启滞后千斤顶16推移充填挡板1；步骤4)循环充填：重复步骤1)-3)，直至完成整个近水平煤层长壁综采胶结充填工作面的充填作业。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，包括依次连接的充填部、胶结充填液压支架和采煤机；所述充填部包括千斤顶、升降柱、挡板、输送管路和喷口；所述千斤顶作为充填部的底座；所述升降柱垂直设置在千斤顶上；所述挡板位于升降柱内，通过升降柱上的升降开关在升降柱内升降；所述挡板的顶部与煤层的顶部相抵；所述挡板靠上的位置设置有喷口；所述喷口的一端与输送管路相连接；所述挡板上部设置有自流孔。

【技术特征摘要】
1.一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，包括依次连接的充填部、胶结充填液压支架和采煤机；所述充填部包括千斤顶、升降柱、挡板、输送管路和喷口；所述千斤顶作为充填部的底座；所述升降柱垂直设置在千斤顶上；所述挡板位于升降柱内，通过升降柱上的升降开关在升降柱内升降；所述挡板的顶部与煤层的顶部相抵；所述挡板靠上的位置设置有喷口；所述喷口的一端与输送管路相连接；所述挡板上部设置有自流孔。2.根据权利要求1所述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，所述挡板的顶部设置有挡板顶帽，用于与煤层的顶部相抵。3.根据权利要求1所述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，所述挡板上设置有架间垫布安装架；所述架间垫布安装架上设置有架间垫布；所述挡板上设置有架间垫布窗口；所述架间垫布的一端通过架间垫布窗口位于喷口的下方，与架间垫布安装架分别分布在挡板的两侧空隙处。4.根据权利要求3所述的一种近水平煤层长壁综采胶结充填设备，其特征是，所述可转动卡杆具有转动的特性，可旋转90°，与架间垫布安装架共同固定架间垫布；所述架间垫布的一侧通过架间垫布安装架固定，另一侧通过可转动卡杆固定，可转动卡杆的一端通过旋转至架间垫布侧实现其固定。5.一种基于权利要求1-4任意一项的近水平煤层长壁综采胶结充填设备的填充方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)开挖顶部充填缺口，将近水平煤层长壁综采胶结充填设备安装在其中；步骤2)点击升降开关将充填挡板升起，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉雄，闫浩，周楠，王佳奇，武中亚，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32