一种基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统，包括：矸石皮带传输单元、自动配比制浆单元以及浆料填充单元，矸石皮带传输单元、自动配比制浆单元和浆料填充单元通过局域网相连。矸石皮带传输单元包括斗轮装置和皮带传输装置，自动配比制浆单元包括控制模块和检测模块，浆料填充单元包括风动充填装置、高压浆泵装置和混合浆料装置。本发明专利技术将矸石淋浆充填技术和风动充填工艺相结合，填充效率高，工艺简单，便于推广实施。本发明专利技术通过在控制模块中设置调节传输速度、填充体积以及制备浆料的各项参数，以实现自动开停机，自动制浆、输浆、清洗等全过程，降低维护成本，减轻人员劳动强度，提高生产效率。提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统


[0001]本专利技术涉及注浆开采系统
，尤其涉及一种基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统。

技术介绍

[0002]在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后会留下空洞或空腔。如果煤矿采空区不及时进行加固，且不进行回填，时间长了将会塌陷，造成地面沉降，在地表形成塌陷坑，造成农田无法耕种。据调查统计,50多年来我国因采矿沉陷的土地面积已达950万亩,每开采万吨煤将会有4～5亩地面面临沉陷。
[0003]传统垮落式采煤法产生的地表塌陷对地表水环境的破坏表现为：首先，煤层开采后造成采区顶板上覆岩层破坏，使地表径流沿土层裂缝损失，出现河流水流量降低的状况；其次，地下含水层的破坏会形成以煤矿采区为中心的降落漏斗，该范围内的地表水、地下水将由原有的水平流动变为垂直流动，造成地表水量减少，浅层水位下降。本项目技术指标为，针对矿区顶板含水层赋存现状，加大科技攻关力度，解决传统开采方式对地表水的破坏、提高煤矿回收率，不断完善改进现有采煤工艺，摸索出一套在保证顶板上覆岩层安全的情况下实现高效生产的生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统，其特征在于，包括：矸石皮带传输单元，包括斗轮装置和皮带传输装置，其中，斗轮装置和皮带传输装置相连；所述斗轮装置包括一组能够旋转的收料斗，用以把矸石转移至所述皮带传输装置，皮带传输装置用以将矸石运送至煤矿采空区；自动配比制浆单元，其通过局域网与矸石皮带传输单元相连，包括用以检测煤矿采空区中填充效果的检测模块以及控制模块，所述控制模块在所述皮带传输装置向煤矿采空区输送矸石时控制高压浆泵对煤矿采空区淋洒浆料并在矸石和料浆填满煤矿采空区时控制风动充填装置对填充面与稳定隔水层之间的空间进行风动充填；所述控制模块在风动充填前根据填充面与稳定隔水层之间的夹角以及所述高压浆泵的淋洒半径初步确定针对填充面与稳定隔水层之间的空间的初始风动填充体积、在初步风动填充完成时检测填充后填充面与稳定隔水层之间的夹角以判定风动填充是否完成，控制模块在判定风动填充完成时检测该区域中填充体的充填率及密实度、根据检测结果判定是否对该空间进行二次充填并在二次充填时判定是否调节所述风动充填装置在填充过程中的风动充填压力和填充浆料密度；在实际分条采挖过程中设定煤矿开采条带宽度与高压浆泵的淋洒直径相同；浆料填充单元，包括用以在对顶板上三角待充填区域填充时提供风动充填压力的风动充填装置、用以对煤矿采空区淋洒浆料的高压浆泵装置和用以混合制备浆料的混合浆料装置，其中风动充填装置、高压浆泵装置和混合浆料装置分别通过局域网与所述控制模块相连。2.根据权利要求1所述的基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统，其特征在于，所述控制模块中设有初始风动填充体积Q0和预设最低夹角临界值θmin，当所述风动充填装置对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充时，所述控制模块检测稳定隔水层与水平面的夹角θ0以及稳定隔水层与填充面的夹角θ、将θ与θ0进行比对并根据比对结果判定是否对预设的初始风动填充体积进行调节，若θ0＝θ，所述控制模块不对所述初始风动填充体积Q0进行调节；若θ＜θ0，所述控制模块计算θ与θ0的差值
△
θa并根据
△
θa将所述预设初始风动填充体积Q0调节至对应值，设定
△
θa＝θ0
‑
θ，控制模块设有预设第一预设角度偏小差值
△
θ1、第二预设角度偏小差值
△
θ2、第一预设填充体积减小调节系数α1、第二预设填充体积减小调节系数α2以及第三预设填充体积减小调节系数α3，其中，
△
θ1＜
△
θ2，0.5＜α1＜α2＜α3＜1；若
△
θa≤
△
θ1，所述控制模块通过α3对Q0进行调节；若
△
θ1＜
△
θa≤
△
θ2，所述控制模块通过α2对Q0进行调节；若
△
θ2＜
△
θa，所述控制模块通过α1对Q0进行调节；当所述控制模块通过第i预设填充体积减小调节系数αi对Q0进行调节时，设定i＝1，2，3，调节后的填充体积记为Q1，设定Q1＝Q0
×
αi；当所述控制模块完成对所述初始风动填充体积的调节并使用Q1完成填充面与稳定隔水层之间的空间的填充时，控制模块检测稳定隔水层与填充面的夹角θa
’
，若θa
’
＞θmin，控制模块判定需对进行重新对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充、计算
△
θa
’
并根据
△
θa
’
重新调节重新填充的体积，设定
△
θa
’
＝θ0
‑
θa
’
。3.根据权利要求2所述的基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统，其特征在于，当θ＞θ0时，所述控制模块计算
△
θb，设定
△
θb＝θ
‑
θ0，控制模块设有预设第一预设角度偏大
差值
△
θ3、第二预设角度偏大差值
△
θ4、第一预设填充体积增大调节系数β1、第二预设填充体积增大调节系数β2以及第三预设填充体积增大调节系数β3，其中，
△
θ3＜
△
θ4，1＜β1＜β2＜β3＜2；若
△
θb≤
△
θ3，所述控制模块通过β1对Q0进行调节；若
△
θ3＜
△
θb≤
△
θ4，所述控制模块通过β2对Q0进行调节；若
△
θ4＜
△
θb，所述控制模块通过β3对Q0进行调节；当所述控制模块通过第j预设填充体积增大调节系数βj对Q0进行调节时，设定j＝1，2，3，调节后的填充体积记为Q2，设定Q2＝Q0
×
βj；当所述控制模块完成对所述初始风动填充体积的调节并使用Q2完成填充面与稳定隔水层之间的空间的填充时，控制模块检测稳定隔水层与填充面的夹角θb
’
，若θb
’
＞θmin，控制模块判定需对进行重新对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充、计算
△
θb
’
并根据
△
θb
’
重新调节重新填充的体积，设定
△
θb
’
＝θ0
‑
θb
’
。4.根据权利要求3所述的基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统，其特征在于，所述控制模块设有预设最小填充体积Qmin，当控制模块判定需要将填充体积减小至Q1
’
时，控制模块将Q1
’
与Qmin进行比对，若Q1
’
≥Qmin，所述控制模块将填充体积调节至Q1
’
并对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充；若Q1
’
＜Qmin，所述控制模块将填充体积调节至Qmin并对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充，并在注浆孔周围有冒浆等现象出现时，自动停止填充；所述控制模块还设有预设最大填充体积Qmax，当控制模块判定需要将填充体积增大至Q2
’
时，控制模块将Q2
’
与Qmax进行比对，若Q2
’
≤Qmax，所述控制模块将填充体积调节至Q2
’
并对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充；若Q2
’
＞Qmax，所述控制模块将填充体积调节至Qmax并对填充面与稳定隔水层之间的空间进行填充，控制模块在所述风动填充装置填充完成时重新对剩余空间进行填充、计算Q2
’
与Qmax的差值
△
Q并根据
△
Q确定针对重新填充所需的制浆重量。5.根据权利要求3所述的基于自动检测煤层倾斜的节能注浆开采系统，其特征在于，所述控制模块中设有预设充填率L0和预设密实度M0,当风动填充后，所述控制模块判定填充面和稳定隔水层之间的夹角θ
’
≤θmin时，控制模块判定针对填充面和稳定隔水层之间的空间的风动填充完成，控制模块控制所述检测模块分别针对顶板上三角待充填区域的充填体的充填率及密实度进行检测，控制模块将检测模块测得的充填率记为L并将测得的密实度记为M，检测完成后，控制模块分别将L与L0、M与M0进行对比；针对所述充填率，若L≥L0，所述控制模块判定充填率符合要求；若L＜L0，所述控制模块判定充填率不符合要求、计算L与L0的差值
△
L、对所述顶板上三角待充填区域进行二次充填并在二次充填时根据
△
L将风动充填压力调节至对应值；针对所述密实度，若M≥M0，所述控制模块判定密实度符合要求；若...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，翟林贵，苏瑞东，史新浩，王潘忠，黄杰，田利，王鑫，刘伟，于泽民，尹承山，黄山，陈良，颜峰，孟庆浩，衣贵彦，吴峰，
申请(专利权)人：内蒙古鄂托克旗昊源煤焦化有限责任公司，
类型：发明
国别省市：