井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法。该系统包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填材料称重与搅拌装置、井下充填料浆输送装置与浇筑装置、PLC控制装置；充填方法为：掘进工作面与开采工作面产生的原煤运抵采区原煤煤仓，分离出来的精煤运至精煤煤仓并由主井提升，分离出的矸石进入矸石破碎机，经二级粉碎后的矸石进入矸石筛分装置；各充填原材料分别进入配料斗，干拌均匀后加过滤后的矿井水搅拌成充填料浆；充填料浆由搅拌运输车运输到充填工作面后，经可移动充填泵车浇筑进充填模板，并用振捣装置振捣均匀。本发明专利技术减轻了矿井运输与提升压力，提高了工作效率，实现了煤矿废弃物的采充平衡。

Underground mining with gangue filling sieve structure integrated adhesive filling system and method

The invention discloses an underground mining sieve filling gangue structure mix integrated adhesive filling system and method. The system includes underground coal gangue separation device, gangue crushing and screening equipment, underground filling materials weighing and mixing device, underground filling slurry conveying device and pouring device, PLC control device; filling method for heading face with longwall mining coal mining area to produce raw coal bunker, transported to the coal bunker coal separation out by the main shaft hoist, separated into gangue gangue gangue crusher, into the sieving device by two gangue crushed; the filling raw materials into the hopper, dry mix evenly and filtered into the mine water mixing filling slurry; filling slurry by mixing truck transport to the filling work after the movable filling pouring into the filling template, and vibrating device vibrating uniform. The invention reduces the pressure of the mine transportation and lifting, improves the work efficiency, and realizes the coal mining waste charging and filling balance.

【技术实现步骤摘要】
井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法
本专利技术涉及一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法，属于矿山开采领域；适用于采用胶结充填开采的矿井，尤其适用于矸石胶结构造充填开采矿井。
技术介绍
我国很多煤矿都存在着大量的“三下”压煤，采用传统的垮落法容易造成上覆岩层破坏与地表沉陷，进而引起地表植被破坏，地下水位下降，破坏生态环境。近年来，随着充填开采的力度不断扩大，地下资源开采带来的包括矸石排放、地表沉陷与地下水流失等在内的环境问题得到很好的解决。但随着地面矸石山被充填采煤不断的消耗，由充填开采引起的固体废弃物采充不平衡导致充填采煤成本增高，采煤工序与充填工序相互干扰降低了煤矿生产效率等弊端日益凸显，采用部分充填可减少充填材料用量、降低充填成本，同时减少充填工序的时间、提高生产效率。矸石胶结充填材料通过合理的配比具有较高的强度，可以满足部分充填的强度要求，达到良好的充填效果。另一方面，随着井下机械自动化装备的发展，井下一体化充填采煤已经成为煤矿开采的趋势，因此，实施煤矸井下分选、矸石胶结充填材料井下制备，能够有效地缓解矿井的辅助提升压力、合理处理矸石废弃物和矿井水，具有显著的经济、技术和环境效益。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法，包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填原材料配比与搅拌装置、井下充填料浆输送与浇筑装置。该系统应用于使用矸石胶结充填开采的矿井，尤其是巷道沿顶底板岩层掘进或开采煤层夹矸较多的矸石胶结构造充填矿井。可以做到矸石不升井、矿井水合理利用、料浆短距离输送、非连续充填、随充随停等，减轻矿井运输与提升压力，实现采煤工序与充填工序在空间和时间上的分离，提高充填开采工作效率，充分利用煤矿固体废弃物与矿井水，实现煤矿废弃物的采充平衡。本专利技术提供的一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法，其特征是整套系统位于井下，各分系统分别位于不同的硐室内；所述硐室可设置在矿井中央变电所与中央水房附近，也可设置在采区变电所和采区水房附近，井底硐室较为集中，需做高强锚网喷支护；根据年产煤能力的大小，500万吨以上的大型矿井可设置在采区变电所和采区水房附近，500万吨以下的中小型矿井可设置在中央变电所与中央水房附近。本专利技术提供了一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填材料称重与搅拌装置、井下充填料浆输送装置与浇注装置以及PLC控制装置，各机械装置分别与各自的PLC控制器连接。所述井下煤矸分离装置包括原煤输送皮带、原煤煤仓、原煤上料皮带、煤矸分离装置、精煤输送皮带、矸石输送皮带；原煤通过原煤输送皮带由工作面运抵采区原煤煤仓，通过原煤上料皮带进入煤矸分类装置，分离出来的精煤通过精煤输送皮带运至主井井口上井，分离出来的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎与筛分装置；所述煤矸分离的方法包括：煤矸选择性破碎方法、冲击式破碎分离、液压式自动分选、重介质选煤法、动筛跳汰法、柔性空气室跳汰法、弹道式煤矸分选、风选、伽马射线分选等；井下煤矸分离装置布置在位于中央或采区变电站旁，由原煤储存仓和煤矸分离硐室组成，煤矸分离硐室位于原煤储存仓下方；所述井下矸石破碎与筛分装置包括矸石输送皮带、矸石破碎机、矸石筛分装置、粉碎机防尘装置和矸石储存硐室；所述矸石储存硐室将不同粒径的矸石分类储存；分离出的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎机，经粉碎后的矸石进入矸石筛分装置，筛分后的矸石进入矸石存储仓，按不同粒径进行储存，剩余粒径较大的矸石进入破碎机重新破碎、筛分；所述矸石破碎机包括一级破碎机和二级破碎机，二者用皮带连接，经二级破碎后，矸石粒径满足充填要求；所述矸石筛分装置根据充填要求使用不同规格的砂石筛，将矸石筛分为不同的粒径等级；进一步可将矸石破碎和筛分装置合并到一个机器内，既节省空间，又可提高筛分效率。所述破碎筛分一体化装置上部为破碎装置，下部为筛分装置，中间用厚钢板隔开，厚钢板上分布15-20mm的筛分孔，实现震动筛分；所述上部破碎装置包括一级破碎装置和二级破碎装置，中间用厚钢板隔开，钢板上分布50mm的筛分孔，实现震动筛分；所述下部筛分装置含两级振动筛，包括10mm和5mm，方便拆换。所述粉碎机防尘装置包括粉尘隔离罩、除尘风机和降尘水幕，粉尘隔离罩将皮带与粉碎机包裹，除尘风机与隔离罩之间使用风筒，污浊风流经过隔离罩、负压风筒、除尘风机进入回风巷，并在矸石破碎与筛分硐室门口设置降尘水幕，以净化空气，减少粉尘污染，改善劳动环境；井下位于采区（主）变电站和井下煤矸分离硐室旁；所述充填原料配比与搅拌装置包括计量装置、上料皮带、拌合水泵送装置、搅拌机、搅拌机防尘装置、清洗装置；充填原材料分别通过配有计量装置的上料皮带进入配料斗，按配比经提升机进入搅拌机，干拌均匀后加水搅拌成浆液；充填原材料储存仓布置在上料皮带上方，容积根据需要及实际条件可进行调整，储料仓的下口设控制阀门和计量装置，以实现混合料精准配比；所述搅拌机由配料斗、提升机与搅拌筒组成；所述拌和水来自中央（采区）水房，经过滤处理后用作拌合用水，通过带有水量控制表的泵送管道进入搅拌机，可调节水速与水量，水量精确到g；所述水量控制表可以有多种型号以供选择；所述计量装置设置在每个上料皮带前端，精确控制各充填材料的用量，精确到g；所述搅拌机防尘装置包括粉尘隔离罩、除尘风机和降尘水幕，粉尘隔离罩将皮带与搅拌机包裹，除尘风机与隔离罩之间使用风筒，污浊风流经过隔离罩、负压风筒、除尘风机进入回风巷，并在搅拌硐室门口设置降尘水幕，以净化空气，减少粉尘污染，改善劳动环境；所述清洗装置可与拌和水泵送装置配套使用，对搅拌筒内壁进行清理；充填原料配比与搅拌硐室位于中央（采区）变电所、中央（采区）水房附近，位于充填原材料存储仓下方；所述充填料浆输送与浇筑装置包括充填料浆泵送装置、搅拌运输车、可移动充填泵车、充填模板、振捣装置，清洗装置；充填料浆由充填料浆泵送装置进入搅拌运输车，由搅拌运输车运输到充填工作面，经可移动充填泵车浇筑进充填模板，并用振捣装置振捣均匀；所述泵送装置包括下料斗、混凝土缸、分配阀、泵送油缸；所述搅拌运输车负责充填料浆在充填工作面内的运输，并对料浆起到再次搅拌的作用；所述充填泵车可实现井下非连续充填、随充随停；所述搅拌运输车为两辆及以上，可对料浆交替进行存放与运输，并在罐车发生故障时以通过搅拌车互救；所述搅拌运输车为防爆混凝土搅拌车，包括防爆车体和搅拌装置，可以根据煤矿巷道与工作面的实际情况，具体确定整车的几何尺寸（长宽高）；所述充填泵车为移动式胶轮车，包括防爆机身、四角支撑架、可伸缩机械臂和料浆浇注管道；所述振捣装置可以使用矿用插入式振动棒或矿用表面附着式振动器；所述矿用表面附着式振动器适用于刚性充填模板；所述清洗装置运用高压水对输送装置进行清理；泵送装置位于搅拌站旁，料浆浇注装置位于采空区充填工作面；上述四个装置均位于井下且分别位于不同的硐室内；井底硐室为集中设置，需做高强锚网喷支护；进一步地，所述储存仓与硐室也可以利用上一阶段构造充填形成的未充填空间，实现对地下空间的再利用。本专利技术提供了一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填方法，包括以下步骤：1.掘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，其特征在于：包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填材料称重与搅拌装置、井下充填料浆输送装置与浇筑装置、PLC控制装置；所述井下煤矸分离装置包括原煤输送皮带、原煤煤仓、原煤上料皮带、煤矸分离装置、精煤输送皮带、矸石输送皮带；原煤通过原煤输送皮带由工作面运抵采区原煤煤仓，通过原煤上料皮带进入煤矸分类装置，分离出来的精煤通过精煤输送皮带运至主井井口上井，分离出来的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎与筛分装置；所述井下矸石破碎与筛分装置包括矸石输送皮带、矸石破碎机、矸石筛分装置、粉碎机防尘装置和矸石储存硐室；所述矸石储存硐室将不同粒径的矸石分类储存；分离出的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎机，经粉碎后的矸石进入矸石筛分装置，筛分后的矸石进入矸石存储仓，按不同粒径进行储存，剩余粒径较大的矸石进入破碎机重新破碎、筛分；所述充填原料配比与搅拌装置包括计量装置、上料皮带、拌合水泵送装置、搅拌机、搅拌机防尘装置、清洗装置；充填原材料分别通过配有计量装置的上料皮带进入配料斗，按配比经提升机进入搅拌机，干拌均匀后加水搅拌成料浆；所述充填料浆输送与浇筑装置包括充填料浆泵送装置、搅拌运输车、可移动充填泵车、充填模板、振捣装置、清洗装置；充填料浆由充填料浆泵送装置进入搅拌运输车，由搅拌运输车运输到充填工作面，经可移动充填泵车浇筑进充填模板，并用振捣装置振捣均匀；所述泵送装置包括下料斗、混凝土缸、分配阀、泵送油缸；所述搅拌运输车负责充填料浆在充填工作面内的运输，并对料浆起到再次搅拌的作用；充填泵车实现井下非连续充填、随充随停；上述四个装置均位于井下且分别位于不同的硐室内；井底硐室为集中设置，需做高强锚网喷支护；上述四个装置分别与各自的PLC控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，其特征在于：包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填材料称重与搅拌装置、井下充填料浆输送装置与浇筑装置、PLC控制装置；所述井下煤矸分离装置包括原煤输送皮带、原煤煤仓、原煤上料皮带、煤矸分离装置、精煤输送皮带、矸石输送皮带；原煤通过原煤输送皮带由工作面运抵采区原煤煤仓，通过原煤上料皮带进入煤矸分类装置，分离出来的精煤通过精煤输送皮带运至主井井口上井，分离出来的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎与筛分装置；所述井下矸石破碎与筛分装置包括矸石输送皮带、矸石破碎机、矸石筛分装置、粉碎机防尘装置和矸石储存硐室；所述矸石储存硐室将不同粒径的矸石分类储存；分离出的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎机，经粉碎后的矸石进入矸石筛分装置，筛分后的矸石进入矸石存储仓，按不同粒径进行储存，剩余粒径较大的矸石进入破碎机重新破碎、筛分；所述充填原料配比与搅拌装置包括计量装置、上料皮带、拌合水泵送装置、搅拌机、搅拌机防尘装置、清洗装置；充填原材料分别通过配有计量装置的上料皮带进入配料斗，按配比经提升机进入搅拌机，干拌均匀后加水搅拌成料浆；所述充填料浆输送与浇筑装置包括充填料浆泵送装置、搅拌运输车、可移动充填泵车、充填模板、振捣装置、清洗装置；充填料浆由充填料浆泵送装置进入搅拌运输车，由搅拌运输车运输到充填工作面，经可移动充填泵车浇筑进充填模板，并用振捣装置振捣均匀；所述泵送装置包括下料斗、混凝土缸、分配阀、泵送油缸；所述搅拌运输车负责充填料浆在充填工作面内的运输，并对料浆起到再次搅拌的作用；充填泵车实现井下非连续充填、随充随停；上述四个装置均位于井下且分别位于不同的硐室内；井底硐室为集中设置，需做高强锚网喷支护；上述四个装置分别与各自的PLC控制器连接。2.根据权利要求1所述的井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，其特征在于：井下煤矸分离装置布置在中央或采区变电站旁，由原煤储存仓和煤矸分离硐室组成，煤矸分离硐室位于原煤储存仓下方。3.根据权利要求1所述的井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，其特征在于：所述矸石破碎机包括一级破碎机和二级破碎机，二者用皮带连接，经二级破碎后，矸石粒径满足充填要求；所述矸石筛分装置根据充填要求使用不同规格的砂石筛将矸石筛分为不同的粒径等级。4.根据权利要求1所述的井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，其特征在于：所述粉碎机防尘装置包括粉尘隔离罩、除尘风机和降尘水幕，粉尘隔离罩将皮带与粉碎机包裹，除尘风机与隔离罩之间使用风筒，污浊风流经过隔离罩、负压风筒、除尘风机进入回风巷，并在矸石破碎与筛分硐室门口设置降尘水幕，以净化空气，减少粉尘污染，改善劳动环境；井下矸石破碎与筛分硐室位于采区主变电站和井下煤矸分离硐室旁。5.根据权利要求1所述的井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，其特征在于：充填原材料的储存仓布置在上料皮带上方，容积根据需要及实际条件进行调整，储料仓的下口设控制阀门和计量装置，以实现混合料精准配比；所述搅拌机由配料斗、提升机与搅拌筒组成；所述拌和水来自中央或采区水房，经过滤处理后用作拌合用水，通过带有水量控制表的泵送管道进入搅拌机，调节水速与水量；所述计量装置设置在每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国瑞，杜献杰，王泽华，戚庭野，郭育霞，张玉江，张聪俐，李振，白锦文，郭军，康立勋，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14