煤矿采空区充填系统及充填工艺技术方案

本发明专利技术涉及井下采区填充技术领域，并公开了一种煤矿采空区充填系统及充填工艺

【技术实现步骤摘要】
煤矿采空区充填系统及充填工艺


[0001]本专利技术涉及井下采区填充
，具体涉及一种煤矿采空区充填系统及充填工艺
。

技术介绍

[0002]充填开采是指随着回采工作面的推进，向采空区充填废石
、
尾矿
、
废渣
、
建筑废料以及专用充填合格材料等采出矿产品的开采方法
。
充填开采能够大量消灭煤矸石等固废
、
控制地表沉降
、
提高矿井安全生产水平
。
目前，我国煤矿常用的充填技术有固体充填
、
膏体充填
、
高水充填
、
超高水充填等，其中以固体充填应用较为广泛
。
相关技术中，固体充填存在充填体胶结性差
、
强度低
、
接顶效果差的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0004]固体充填物料具有天然的散粒体特性，缺乏胶结性，导致其整体刚度与长期抗变形能力较差
。
上述原因导致充填过程中存在以下问题
。
[0005]问题1，充填物料缺乏胶结性，充填体整体强度不足，抗变形能力差，对上覆顶板支撑能力不足，充填体产生大变形，顶板随之下沉，进而引发地表大幅下沉
。
[0006]问题2，由于充填物料具有散粒体特性，整体性差，充填物料自然堆积形成坡面，在重力作用下物料具有向下滑动的趋势，不能形成直立面，充填体不能有效接触上覆顶板并支撑顶板
。
[0007]问题3，传统高效胶凝剂流动性差，并且需要与骨料颗粒充分拌合后才能发挥胶凝作用，在充填材料运输到采空区前，必须提前拌合好，将拌合好的充填材料通过皮带和刮板输送机运送至采空区时，由于胶凝剂的存在，骨料颗粒会大量粘合在运输皮带或者刮板输送机上，并且充填物料在运送途中即胶凝定型，输送性差，容易导致运输系统故障
。
[0008]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
[0009]为此，本专利技术实施例提出一种煤矿采空区充填系统，该煤矿采空区充填系统能够对煤矿采空区进行充填，且充填物料的强度高
、
对顶板的支撑效果好
。
[0010]本专利技术实施例还提出一种充填工艺
。
[0011]本专利技术实施例的煤矿采空区充填系统包括：液压支架
、
刮板输送机
、
运输皮带
、
胶凝剂系统
、
早强剂系统和捣实机构，所述刮板输送机设置于所述液压支架靠近采空区的一侧，所述刮板输送机用于向采空区投放骨料，所述刮板输送机上设置有胶凝剂管路和早强剂管路，所述胶凝剂管路和所述早强剂管路分别用于喷洒胶凝剂和早强剂；所述运输皮带与所述刮板输送机相连，且所述运输皮带用于向所述刮板输送机运输所述骨料；所述胶凝剂系统包括制备硐室和第一输送管路，所述制备硐室用于制备所述胶凝剂，所述第一输送管路连接在所述制备硐室和所述胶凝剂管路之间并用于输送所述胶凝剂；所述早强剂系统包括容器和第二输送管路，所述第二输送管路连接在所述容器和所述早强剂管路之间并用
于输送早强剂；所述捣实机构设置于所述液压支架，且所述捣实机构用于捣实所述骨料
。
[0012]本专利技术实施例的煤矿采空区充填系统中，运输皮带和刮板输送机向采空区输送骨料和胶凝剂，胶凝剂能够将骨料粘结在一起并形成强度较高的充填体，早强剂能够降低胶凝剂的固化时间，使得充填体快速成型并具有较高的早期强度
。
胶凝剂由制备硐室制备完成后通过第一输送管路输送至刮板板输送机，随后通过刮板输送机的胶凝剂管路喷洒并与骨料混合
。
骨料在输送过程中不与胶凝剂接触，避免了粘结在运输皮带或者刮板输送机上的问题
。
捣实机构能够对充填体进行捣实，提高充填体的强度，同时使得充填体与顶板接触较为充分，充填体对顶板的支撑性较好
。
[0013]在一些实施例中，所述胶凝剂管路包括上位胶凝剂管和下位胶凝剂管，所述早强剂管路包括上位早强剂管和下位早强剂管，所述上位胶凝剂管和所述上位早强剂管用于向采空区上部的骨料喷洒所述胶凝剂和所述早强剂，所述下位胶凝剂管和所述下位早强剂管用于向采空区下部的骨料喷洒所述胶凝剂和所述早强剂
。
[0014]在一些实施例中，所述刮板输送机间隔设置有多个放料口，所述放料口能够打开或者闭合，所述放料口打开时所述刮板输送机向所述采空区投放所述骨料
。
[0015]在一些实施例中，所述胶凝剂管路和所述早强剂管路均间隔设置有多个喷洒口，且所述喷洒口处设置有阀门，所述阀门用于控制所述喷洒口的启闭
。
[0016]在一些实施例中，所述煤矿采空区充填系统包括驱动电机组，所述驱动电机组包括第一电机和第二电机，所述胶凝剂输送管路和所述早强剂输送管路连接在所述第一电机和所述第二电机之间，且所述第一电机和所述第二电机能够驱动所述胶凝剂输送管路和所述早强剂输送管路移动和转动，以改变喷洒高度和角度
。
[0017]在一些实施例中，所述制备硐室设置于巷道内并位于煤柱侧，所述第一输送管路铺设于所述巷道，和
/
或，所述容器设置于所述巷道的超前支护段，所述第二输送管路铺设于所述巷道
。
[0018]在一些实施例中，所述煤矿采空区充填系统包括行程传感器和角度传感器，所述行程传感器和所述角度传感器均设置于所述捣实机构并分别用于检测所述捣实机构的行程和角度
。
[0019]在一些实施例中，所述煤矿采空区充填系统包括距离传感器，所述距离传感器设置于所述液压支架，且所述距离传感器用于检测检测充填物料是否接触采空区的顶板
。
[0020]本专利技术实施例的充填工艺基于上述任一实施例的煤矿采空区充填系统，并包括以下步骤：
[0021]S1
：运输皮带将骨料输送至刮板输送机，刮板输送机向采空区投放所述骨料；
[0022]S2
：打开上位胶凝剂管和上位早强剂管的阀门，并向采空区上部的骨料喷洒胶凝剂和早强剂；
[0023]S3
：打开下位胶凝剂管和下位早强剂管的阀门，并向采空区下部的骨料喷洒所述胶凝剂和所述早强剂；
[0024]S4
：驱动捣实机构动作，先捣实上部充填物料，然后捣实下部充填物料，当所述充填物料接触顶板时，停止驱动捣实机构；
[0025]S5
：驱动液压支架前进一个割煤步距，然后重复所述步骤
S1
‑
S4。
[0026]在一些实施例中，所述步骤
S4
中，通过距离传感器监测所述充填物料是否接触顶
板
。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例的煤矿采空区充填系统的俯视图
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤矿采空区充填系统，其特征在于，包括：液压支架；刮板输送机，所述刮板输送机设置于所述液压支架靠近采空区的一侧，所述刮板输送机用于向采空区投放骨料，所述刮板输送机上设置有胶凝剂管路和早强剂管路，所述胶凝剂管路和所述早强剂管路分别用于喷洒胶凝剂和早强剂；运输皮带，所述运输皮带与所述刮板输送机相连，且所述运输皮带用于向所述刮板输送机运输所述骨料；胶凝剂系统，所述胶凝剂系统包括制备硐室和第一输送管路，所述制备硐室用于制备所述胶凝剂，所述第一输送管路连接在所述制备硐室和所述胶凝剂管路之间并用于输送所述胶凝剂；早强剂系统，所述早强剂系统包括容器和第二输送管路，所述第二输送管路连接在所述容器和所述早强剂管路之间并用于输送早强剂；捣实机构，所述捣实机构设置于所述液压支架，且所述捣实机构用于捣实所述骨料
。2.
根据权利要求1所述的煤矿采空区充填系统，其特征在于，所述胶凝剂管路包括上位胶凝剂管和下位胶凝剂管，所述早强剂管路包括上位早强剂管和下位早强剂管，所述上位胶凝剂管和所述上位早强剂管用于向采空区上部的骨料喷洒所述胶凝剂和所述早强剂，所述下位胶凝剂管和所述下位早强剂管用于向采空区下部的骨料喷洒所述胶凝剂和所述早强剂
。3.
根据权利要求1所述的煤矿采空区充填系统，其特征在于，所述刮板输送机间隔设置有多个放料口，所述放料口能够打开或者闭合，所述放料口打开时所述刮板输送机向所述采空区投放所述骨料
。4.
根据权利要求3所述的煤矿采空区充填系统，其特征在于，所述胶凝剂管路和所述早强剂管路均间隔设置有多个喷洒口，且所述喷洒口处设置有阀门，所述阀门用于控制所述喷洒口的启闭
。5.
根据权利要求4所述的煤矿采空区充填系统，其特征在于，包括驱动电机组，所述驱动电机组包括第一电机和第二电机，所述胶凝剂输送管路和所述早强剂输送管路连接在所述第一电机和所述第二电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：何团，崔春阳，李春元，李向上，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：