一种采凝采充平行式膏体充填液压支架及充填方法技术

本发明专利技术公开了一种采凝采充平行式膏体充填液压支架及充填方法，该液压支架后部设有可调高隔挡装置，可调高隔挡装置通过液压绞盘、牵引链与底座相连，可根据充填工艺要求控制可调高隔挡装置与底座的相对位置及其高度，可随底座移动或不移动，实现边回采边充填、边回采边凝固，采凝采充平行作业，充填效率高，推进速度快，回采能力大，一定程度减小顶板的提前下沉量，改善充填效果，可以实现单个充填工作面较大的生产能力，有利于充填开采技术在大规模矿井的推广应用。

A kind of parallel paste filling hydraulic support and its filling method

【技术实现步骤摘要】
一种采凝采充平行式膏体充填液压支架及充填方法
本专利技术属于煤矿充填开采领域，具体涉及一种采凝采充平行式膏体充填液压支架及充填方法。
技术介绍
为了解决三下压煤问题，波兰、德国、法国等煤矿都曾采用过充填法采煤。我国矿山应用较多的主要为固体充填、(超)高水材料充填和(似)膏体充填。膏体充填采煤是指把煤矿或电厂产生的煤矸石、粉煤灰等固体废物，辅以水泥和水，在地面加工成无临界流速、不需脱水的高浓度浆体，利用行业大型充填工业泵，通过管道输送到井下采空区，适时进行置换采煤的新型采煤方法。似膏体充填采煤如今已经成了“三下”采煤的重要组成部分，在各大矿区均有着广泛的应用。膏体充填材料继承了高浓度充填料浆井下脱水少、固结体强度高的材料特性，同时又解决高质量浓度料浆流动性差、管道输送困难的技术难题，但其凝固时间长，需要较长时间才能达到要求强度，大大降低了充填采煤的效率。常规膏体充填工作面采用采-充-凝单行作业方式，即回采2-4m后进行一个循环的充填，充填后等待凝固到一定强度再回采，采煤和充填及凝固单行作业，不能平行作业，导致充填工作面煤炭年产量或充填量较低，年产量为50-60万吨/年，对于现代大型矿井，传统的膏体充填支架及充填方法难以满足矿井的生产能力或矸石处理能力的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高膏体充填工作面的煤炭年产量及膏体充填量，同时不影响充填效果，提供了一种采凝采充平行式膏体充填液压支架及充填方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现的：采凝采充平行式膏体充填液压支架，包括前顶梁、后尾梁、底座及连接前顶梁、后尾梁与底座之间的四根立柱及四连杆，以及在底座后方的可调高隔挡装置，前顶梁与后尾梁之间铰接，可调高隔挡装置与底座之间通过液压绞盘和牵引链连接。本专利技术进一步的改进在于，所述可调高隔挡装置呈“L”型。本专利技术进一步的改进在于，可调高隔挡装置包括后座、抽屉式可调高挡板、垂直液压油缸及从抽屉式可调高挡板前部绕过其顶部铺设到采空区的纤维布，后座上部设有抽屉式可调高挡板及垂直液压油缸，垂直液压油缸的底部与顶部分别连接后座与抽屉式可调高挡板，通过垂直液压油缸的伸缩来控制抽屉式可调高挡板的高度；本专利技术进一步的改进在于，所述的纤维布上开设有孔，且等效孔径O95≤0.12mm。本专利技术进一步的改进在于，所述的后尾梁为伸缩式结构。本专利技术进一步的改进在于，当可调高隔离装置紧贴底座时，后尾梁伸长后超出可调高隔离装置的长度为N倍采煤机截深，N不大于3。基于所述的采凝采充平行式膏体充填液压支架的充填方法，包括以下步骤：第一步：进入一个充填循环的起始状态，可调高隔挡装置紧跟支架底座，后尾梁伸长后超出可调高隔挡装置的长度为N个采煤机截深，N不大于3；第二步：连续割N刀煤，边割煤边移架，并保持后方的可调高隔挡装置位置不变，同时进行纤维布的续接延长，延长的长度满足一个充填循环的要求，纤维布倾向两端吊挂在两侧顺槽的顶部锚杆上；第三步：支架底座不移动，待充填体凝固时间满足要求后，通过液压绞盘与牵引链将可调高隔挡装置向前拉移直至紧贴底座；第四步：继续割第N+1、N+2、N+3刀煤，并进行采空区充填作业，此过程边割煤边移架边充填，三个工序同时进行，且后部可调高隔挡装置随底座一起前移，一个循环的走向充填宽度逐步由N个截深变为N+1、N+2、N+3个截深，倾向充填宽度则为整个回采工作面的宽度；第五步：第N+3刀煤割煤完成后，继续充填直至充填高度满足设计要求，如此，完成一个充填循环，即一个充填循环的前半部分为采凝平行，后半部分为采充平行；第六步：重复按照第一步到第五步的顺序进行多个循环的充填，直至整个采空区按照设计要求完成充填。本专利技术至少具有如下有益的技术效果：本专利技术提供的一种采凝采充平行式膏体充填液压支架及充填方法，改变了传统的采煤等待充填及凝固、采煤与充填及凝固单行作业的现状，实现了一个循环内前半部分边割煤边凝固、后半部分边采煤边充填，解决了采煤等待凝固、采煤等待充填的难题，实现了采凝、采充平行作业，提升了采煤时间与充填时间，推进速度快，采煤能力大，充填效率高，可以大幅提升单个充填工作面的生产与充填能力，有利于充填开采技术在大型矿井的推广应用。附图说明图1是本专利技术采凝采充平行式膏体充填液压支架结构示意图。图2是本专利技术采充循环起始状况示意图。图3是本专利技术回采第一刀煤采凝平行示意图。图4是本专利技术回采第二刀煤采凝平行示意图。图5是本专利技术回采第三刀煤采凝平行示意图。图6是本专利技术在膏体凝固后将可调高隔挡装置拉移前进示意图。图7(a)至(d)是本专利技术采充平行作业示意图。图8是本专利技术在割煤第N+3刀后继续充填至设计高度示意图。图9是本专利技术在采煤工作面布置示意图。图10是本专利技术图9中局部放大图。附图标记说明：1-前顶梁；2-后尾梁；3-底座；4-立柱；5-四连杆；6-可调高隔挡装置；7-后座；8-液压绞盘；8-1-牵引链；9-抽屉式可调高挡板；10-垂直液压油缸，11-纤维布，12-充填体，13-采凝采充平行式膏体充填液压支架；14-回风顺槽；15-运输顺槽；16-运煤皮带；17-充填管路。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。某矿采煤工作面宽度200m，煤层厚度3.0m，顶板稳定性中等，煤层上部距离40m左右有一层强含水层，为了保护矿井生产安全及保护水环境，需进行充填开采。为了减少充填成本，根据导水裂缝带发育规律，充填高度不需要达到回采高度，即不需要达到3.0m，等效采高取1m，即充填高度2m，整体工艺为在地面将矸石研磨，然后和水泥、粉煤灰、悬浮剂和水精确混合，通过工业充填泵经由直径200mm输送管注入工作面采空区进行充填。为了提高煤炭产量及充填量，采用本专利技术的方法进行充填开采。如图1至图10所示，采煤工作面布置了113台采凝采充平行式膏体充填液压支架13，运煤皮带16布置在运输顺槽15，充填管路17布置在回风顺槽14，充填管路17延伸到工作面并连接多个充填分管，采凝采充平行式膏体充填液压支架13包括前顶梁1、后尾梁2、底座3及连接前顶梁1、后尾梁2与底座3之间的四根立柱4及四连杆5，以及在底座3后方的可调高隔挡装置6，前顶梁1与后尾梁2之间铰接，可调高隔挡装置6与底座3之间通过液压绞盘8和牵引链8-1连接；所述可调高隔挡装置6呈“L”型，包括后座7、抽屉式可调高挡板9、垂直液压油缸10及从抽屉式可调高挡板9前部绕过其顶部铺设到采空区的纤维布11，后座7上部设有抽屉式可调高挡板9及垂直液压油缸10，垂直液压油缸10的底部与顶部分别连接后座7与抽屉式可调高挡板9，通过垂直液压油缸10的伸缩来控制抽屉式可调高挡板9的高度；所述的后尾梁2为伸缩式，当可调高隔离装置6紧贴底座3时，后尾梁2伸长后超出可调高隔离装置6的长度为3倍采煤机截深。所述的纤维布11上有细孔，等效孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，包括前顶梁(1)、后尾梁(2)、底座(3)及连接前顶梁(1)、后尾梁(2)与底座(3)之间的四根立柱(4)及四连杆(5)，以及在底座(3)后方的可调高隔挡装置(6)，前顶梁(1)与后尾梁(2)之间铰接，可调高隔挡装置(6)与底座(3)之间通过液压绞盘(8)和牵引链(8-1)连接。/n

【技术特征摘要】
1.采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，包括前顶梁(1)、后尾梁(2)、底座(3)及连接前顶梁(1)、后尾梁(2)与底座(3)之间的四根立柱(4)及四连杆(5)，以及在底座(3)后方的可调高隔挡装置(6)，前顶梁(1)与后尾梁(2)之间铰接，可调高隔挡装置(6)与底座(3)之间通过液压绞盘(8)和牵引链(8-1)连接。


2.根据权利要求1所述的采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，所述可调高隔挡装置(6)呈“L”型。


3.根据权利要求2所述的采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，可调高隔挡装置(6)包括后座(7)、抽屉式可调高挡板(9)、垂直液压油缸(10)及从抽屉式可调高挡板(9)前部绕过其顶部铺设到采空区的纤维布(11)，后座(7)上部设有抽屉式可调高挡板(9)及垂直液压油缸(10)，垂直液压油缸(10)的底部与顶部分别连接后座(7)与抽屉式可调高挡板(9)，通过垂直液压油缸(10)的伸缩来控制抽屉式可调高挡板(9)的高度。


4.根据权利要求3所述的采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，所述的纤维布(11)上开设有孔，且等效孔径O95≤0.12mm。


5.根据权利要求1所述的采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，所述的后尾梁(2)为伸缩式结构。


6.根据权利要求5所述的采凝采充平行式膏体充填液压支架，其特征在于，当可调...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉意，朱磊，徐凯，宋天奇，黄剑斌，刘文涛，程海星，张新福，赵萌烨，古文哲，刘治成，罗新，郭光乔，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61