一种矸石喷射体高效充填系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矸石喷射体高效充填系统和方法，系统包括A地面投料井、B地面投料井、井下水箱、速凝剂箱和井下压风机；A地面投料井依次与井下矸石仓、A计量给料机3连接，所述A计量给料机、混料机连接；B地面投料井依次与井下胶结料仓、B计量给料机、混料机连接；井下水箱依次与变频给水泵、A流量计、进料器连接；速凝剂箱依次与变频给料泵、B流量计连接；井下压风机25依次与储气罐、调风阀连接；混料机依次与转载皮带机、煤矸共用皮带机、移动卸料器、配料仓、C计量给料机、进料器连接；进料器依次与连续搅拌机、矿用充填泵、工作面管、切换阀、支架喷射器、工作面待充区连接。工作面待充区连接。工作面待充区连接。

【技术实现步骤摘要】
一种矸石喷射体高效充填系统和方法


[0001]本专利技术属于矿业工程
，具体涉及一种矸石喷射体高效充填系统和方法。

技术介绍

[0002]长壁开采体系是高产高效矿井的主要开采方式，传统的煤矿长壁工作面充填开采包括矸石膏体充填和矸石固体充填，两种方式均需采用特殊的液压支架。矸石膏体充填改变了长壁工作面的采准作业制度，增加了支架隔离密封、架后膏体充填、膏体凝固的工序，采煤充填不同步，循环作业周期长，导致膏体充填开采成本较高，产能和效率偏低。矸石固体充填以破碎矸石固态散体进入充填支架，支架尾梁和卸矸机构影响充填体接顶，矸石固态散体压缩率较大，煤层覆岩和地表沉陷变形控制效果欠佳，此外，矸石固体充填需新增运矸井巷工程，其推广应用受限。现有的充填方式不同程度的存在着成本高、效率低、适用范围窄和产能瓶颈的弊端。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在克服传统矸石充填成本高、效率低、存在产能瓶颈的不足的问题，提供一种矸石喷射体高效充填系统和方法。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0005]所述矸石喷射体高效充填系统包括A地面投料井(1)、B地面投料井(4)、井下水箱(13)、速凝剂箱(22)和井下压风机(25)；所述A地面投料井(1)与井下矸石仓(2)连接，所述井下矸石仓(2)与A计量给料机(3)连接，所述A计量给料机(3)与混料机(7)连接；所述B地面投料井(4)与井下胶结料仓(5)连接，所述井下胶结料仓(5)与B计量给料机(6)连接，所述B计量给料机(6)与混料机(7)连接；所述井下水箱(13)与变频给水泵(14)连接，所述变频给水泵(14)与A流量计(15)连接，所述A流量计(15)与进料器(16)连接；所述速凝剂箱(22)与变频给料泵(23)连接，所述变频给料泵(23)与B流量计(24)连接；所述井下压风机(25)与储气罐(26)连接，所述储气罐(26)与调风阀(27)连接；所述混料机(7)与转载皮带机(8)连接，所述转载皮带机(8)与煤矸共用皮带机(9)连接，所述煤矸共用皮带机(9)与移动卸料器(10)连接，所述移动卸料器(10)与配料仓(11)连接，所述配料仓(11)与C计量给料机(12)连接，所述C计量给料机(12)与进料器(16)连接；所述进料器(16)与连续搅拌机(17)连接，所述连续搅拌机(17)与矿用充填泵(18)连接，所述矿用充填泵(18)与工作面管(19)连接，所述工作面管(19)与切换阀(20)连接，所述切换阀(20)与支架喷射器(21)连接，所述支架喷射器(21)连通工作面待充区(28)；所述B流量计(24)与支架喷射器(21)连接；所述调风阀(27)与支架喷射器(21)连接。
[0006]另外，煤矸共用皮带机(9)为区段运输平巷皮带机，回程托辊采用槽型托辊.车式配料仓(11)和C计量给料机(12)共用矿车平底盘；井下水箱(13)、变频给水泵(14)、A流量计(15)共用矿车平底盘；速凝剂箱(22)、变频给料泵(23)、B流量计(16)共用矿车平底盘；连续搅拌机(17)为轨轮式平底盘；矿用充填泵(18)为轨轮式平底盘。
[0007]基于上述矸石喷射体高效充填系统的矸石喷射体高效充填方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0008](1)将井下矸石仓和井下胶结料仓设置于井下采区运输上山和区段运输平巷交汇点附近，共用仓底硐室与区段运输平巷联通；煤矸共用皮带机上层皮带运煤，回程皮带运矸；破碎矸石粉通过地面投料井自重落料进入井下矸石仓；胶固粉通过地面投料井自重落料进入井下胶结料仓；长壁工作面的每个液压底座末端预留通孔，孔内设置可调俯仰角度的支架喷射器；
[0009](2)计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力并根据计算结果，A计量给料机将破碎矸石粉连续计量给料进入混料机，B计量给料机将胶固粉连续计量给料进入混料机，混料机内的混配料经转载皮带机、煤矸共用皮带机、移动卸料器进入车式配料仓；
[0010](3)启动井下压风机，向储气罐制备压缩空气；
[0011](4)计算C计量给料机能力和变频给水泵能力并根据计算结果，C计量给料机将车式配料仓内的混配料连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；变频给水泵与A流量计闭环控制，将井下水箱内的矿井水连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；连续搅拌机将混配料和矿井水搅拌成设定浓度的半成品料浆；
[0012](5)计算矿用充填泵的泵送能力并根据计算结果，矿用充填泵将半成品料浆加压，经工作面管、切换阀进入支架喷射器；同时打开调风阀，将压缩空气引入支架喷射器；压缩空气带动半成品料浆经支架喷射器喷射充填；
[0013](6)在步骤(5)的基础上，计算速凝剂能力并根据计算结果，变频给料泵与B流量计闭环控制，将速凝剂箱内的速凝剂连续计量给料进入支架喷射器，压缩空气带动半成品料浆和速凝剂形成成品速凝喷射体连续喷射充填；
[0014](7)追随工作面支架移架，上一个架后空间喷射充填完毕，操作下一支架的切换阀和支架喷射器，重复步骤(6)，完成下一个支架的喷射充填。
[0015]优选地，步骤(2)是按照如下算法计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力：
[0016]配方计算：
[0017][0018][0019]M
T
＝K
TC
M
c
；
[0020]其中，M
g
‑
矸石粉计算配比，t/m3；M
C
‑
胶结料设定配比，t/m3；M
w
‑
水计算配比，t/m3；M
T
‑
速凝剂计算配比，t/m3；K
CT
‑
速凝剂用量相对比例，％；W
g
‑
矸石粉含水率，％；C
m
‑
膏体质量浓度，％；γ
s
‑
矸石粉真密度，t/m3；γ
C
‑
胶结料真密度，t/m3；γ
w
‑
水真密度，t/m3；
[0021]原料给料能力：
[0022]Q
g
＝Q
P
M
g
；
[0023]Q
C
＝Q
P
M
C
；
[0024]其中，Q
P
‑
喷射体流量，m3/h；Q
g
‑
矸石粉给料能力，t/h；Q
c
‑
胶结料给料能力，t/h；
[0025]步骤(4)是按照如下算法计算C计量给料机能力和变频给水泵能力：
[0026]C计量给料机能力：
[0027]Q
gc
＝Q
g
+Q
c
；
[0028]变频给水泵能力：
[0029]Q
W
＝Q
P
M
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矸石喷射体高效充填系统，其特征在于，所述矸石喷射体高效充填系统包括A地面投料井(1)、B地面投料井(4)、井下水箱(13)、速凝剂箱(22)和井下压风机(25)；所述A地面投料井(1)与井下矸石仓(2)连接，所述井下矸石仓(2)与A计量给料机(3)连接，所述A计量给料机(3)与混料机(7)连接；所述B地面投料井(4)与井下胶结料仓(5)连接，所述井下胶结料仓(5)与B计量给料机(6)连接，所述B计量给料机(6)与混料机(7)连接；所述井下水箱(13)与变频给水泵(14)连接，所述变频给水泵(14)与A流量计(15)连接，所述A流量计(15)与进料器(16)连接；所述速凝剂箱(22)与变频给料泵(23)连接，所述变频给料泵(23)与B流量计(24)连接；所述井下压风机(25)与储气罐(26)连接，所述储气罐(26)与调风阀(27)连接；所述混料机(7)与转载皮带机(8)连接，所述转载皮带机(8)与煤矸共用皮带机(9)连接，所述煤矸共用皮带机(9)与移动卸料器(10)连接，所述移动卸料器(10)与配料仓(11)连接，所述配料仓(11)与C计量给料机(12)连接，所述C计量给料机(12)与进料器(16)连接；所述进料器(16)与连续搅拌机(17)连接，所述连续搅拌机(17)与矿用充填泵(18)连接，所述矿用充填泵(18)与工作面管(19)连接，所述工作面管(19)与切换阀(20)连接，所述切换阀(20)与支架喷射器(21)连接，所述支架喷射器(21)连通工作面待充区(28)；所述B流量计(24)与支架喷射器(21)连接；所述调风阀(27)与支架喷射器(21)连接。2.基于权利要求1所述矸石喷射体高效充填系统的矸石喷射体高效充填方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将井下矸石仓和井下胶结料仓设置于井下采区运输上山和区段运输平巷交汇点附近，共用仓底硐室与区段运输平巷联通；煤矸共用皮带机上层皮带运煤，回程皮带运矸；破碎矸石粉通过地面投料井自重落料进入井下矸石仓；胶固粉通过地面投料井自重落料进入井下胶结料仓；长壁工作面的每个液压底座末端预留通孔，孔内设置可调俯仰角度的支架喷射器；(2)计算矸石喷射体高效充填系统的配方和原料给料能力并根据计算结果，A计量给料机将破碎矸石粉连续计量给料进入混料机，B计量给料机将胶固粉连续计量给料进入混料机，混料机内的混配料经转载皮带机、煤矸共用皮带机、移动卸料器进入车式配料仓；(3)启动井下压风机，向储气罐制备压缩空气；(4)计算C计量给料机能力和变频给水泵能力并根据计算结果，C计量给料机将车式配料仓内的混配料连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；变频给水泵与A流量计闭环控制，将井下水箱内的矿井水连续计量给料经进料器进入连续搅拌机；连续搅拌机将混配料和矿井水搅拌成设定浓度的半成品料浆；(5)计算矿用充填泵的泵送能力并根据计算结果，矿用充填泵将半成品料浆加压，经工作面管、切换阀进入支架喷射器；同时打开调风阀，将压缩空气引入支架喷射器；压缩空气带动半成品料浆经支架喷射器喷射充填；(6)在步骤(5)的基础上，计算速凝剂能力并根据计算结果，变频给料泵与B流量计闭环控制，将速凝剂箱内的速凝剂连续计量给料进入支架喷射器，压缩空...

【专利技术属性】
技术研发人员：李定美，张添翼，
申请(专利权)人：湖南忠信智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：