專利名稱：采煤與矸石膠結(jié)條帶充填同步進行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦開采，尤其涉及充填開采技術(shù)。
背景技術(shù)：
所謂充填開采，是利用充填材料將采空區(qū)充滿，支撐采場上覆巖層，減少覆巖垮落變形，實現(xiàn)煤炭安全開采的一種采煤方法。充填開采是實現(xiàn)煤礦綠色開采的重要途徑，在消化井下矸石、維護地面環(huán)境、防治采場重大災(zāi)害事故發(fā)生方面有突出貢獻。充填開采在煤礦與金屬礦領(lǐng)域均有應(yīng)用。充填方法多種多樣，按充填料漿的性質(zhì)，可分為膠結(jié)充填、非膠結(jié)充填。膠結(jié)充填就是以粉碎的廢棄矸石為充填材料，以水泥漿或砂漿作為膠結(jié)介質(zhì)，以不脫水的似膏體狀充填采空區(qū)。非膠結(jié)充填就是完全以廢棄矸石為充填材料充填采空區(qū)。由于膠結(jié)充填易于輸送，充填密實，所以以膠結(jié)充填應(yīng)用居多。按充填地域可分為全采空區(qū)充填和帶狀充填。帶狀充填就是在全部開采的采空區(qū)內(nèi)，間隔一定距離建立條帶狀充填包，充一·條，留一條，已達到節(jié)約充填成本，控制采場礦山壓力的目的。膠結(jié)充填和帶狀充填的組合就是矸石膠結(jié)條帶充填。矸石膠結(jié)條帶充填又區(qū)分為地面充填和井下充填。地面充填是在井上布置充填系統(tǒng)，由井上通過管道將矸石充填料輸送到井下采空區(qū)；井下充填是井下的矸石不上井，在井下建立充填工作站布置充填系統(tǒng)，在井下直接將矸石充填料充填采空區(qū)。在井下建立充填工作站，雖然解決了矸石不上井問題，但井下矸石一般來自掘進巷道，需要通過多個運輸環(huán)節(jié)運到充填工作站，從充填工作站到采空區(qū)再布置充填管路，所以仍帶來許多麻煩，也無法實現(xiàn)充填與工作面推進同步化。目前這種方法耗費時間、資金成本較大，且不利于煤礦高產(chǎn)高效的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種采煤與矸石膠結(jié)條帶充填同步進行方法，以及用于該方法的充填系統(tǒng)。技術(shù)方案是，一種采煤與矸石膠結(jié)條帶充填同步進行方法，采取以下步驟第一步，首先，采煤機按常規(guī)方法由開切眼進刀推進，當(dāng)采煤工作面推進后的采空區(qū)為設(shè)計的冒落帶的寬度時，此時為充填條帶的位置，將充填支架移動到充填位置，在充填支架的保護下由人工放置充填包；同時工作面繼續(xù)推進；第二步，當(dāng)工作面再推進一定距離，且該距離達到能夠布置挖掘機和充填系統(tǒng)的寬度時，將挖掘機和充填設(shè)備運至充填支架下組裝，調(diào)試；所述的挖掘機是能夠挖出底板巖石的機械，亦稱掘底機；所述的充填系統(tǒng)為移動式，拖拉在掘底機后面，由掘底機牽引一起行進；充填系統(tǒng)包括依次布置的刮板運輸機、粉碎機、攪拌機和注漿機。第三步，采煤機采煤的同時,掘底機同時掘底,掘底機掘出的底板巖石由刮板輸送機輸送至粉碎機，粉碎機按要求粉碎成一定粒度，然后輸送到攪拌機，同時向攪拌機中加入的一定比例的膠結(jié)料，攪拌成均勻的混合充填材料，混合充填材料進入注漿機，注漿機加壓經(jīng)管道輸送至充填包中；凝固定型后形成穩(wěn)固的第一個充填條帶，支護采空區(qū)頂板；第四步，第一條充填條帶充填完畢后，將掘底機和充填系統(tǒng)牽引至巷道內(nèi)暫時停放，此時工作面繼續(xù)向前推進，當(dāng)推進距離為基本頂垮落步距時，將掘底機和充填系統(tǒng)重新牽引至充填支架下，進行第二條充填條帶的充填作業(yè)；如此循環(huán)，邊采煤邊充填，直至采煤工作面進行米完。為實現(xiàn)本方法，本發(fā)明提出了一種井下移動式掘底矸石膠結(jié)條帶充填系統(tǒng)，其特征在于，它是在井下采煤工作面液壓支架的后探梁下面布置有掘底機和拖板車，拖板車拖掛在掘底機后面，拖板車上布置有充填系統(tǒng)，充填系統(tǒng)包括依次布置的刮板輸送機、粉碎機、攪拌機和注漿機，注漿機與充填膠結(jié)條帶之間布置有輸送管路。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，優(yōu)點是I、充填系統(tǒng)與生產(chǎn)、支護系統(tǒng)形成了整體的工作系統(tǒng)。充填與生產(chǎn)能夠同時進行，大大提高了充填效率。
·料直接來源于掘底板，免去了將矸石運至地面粉碎攪拌后運至井下或者從地面尋找矸石來源的所帶來的費用以及運輸問題。3、掘底機牽引粉碎機、攪拌機、注漿機，各設(shè)備通過車輪實現(xiàn)前后移動轉(zhuǎn)彎，這樣可充填系統(tǒng)始終處于支護系統(tǒng)的保護之下。4、充填條帶由一個個的充填包組成，充填包在充填支架移動到充填位置時由人工在充填支架的保護下放置，操作簡單，大大降低了工人的勞動強度，既靈活快捷又安全高效。本發(fā)明不僅將充填機械設(shè)備轉(zhuǎn)移至井下，減少了地面場地布置，而且充分利用了井下掘底板的矸石，解決了充填材料來源問題，并減少了充填材料的運輸環(huán)節(jié)，形成了與工作面同時移動的充填系統(tǒng)，井下充填更為快捷有效，同時可實現(xiàn)邊采煤邊充填的高效作業(yè)流程。


圖I是本發(fā)明的矸石膠結(jié)條帶布置示意圖。圖2是實施例主視圖示意圖。圖3是實施例側(cè)視圖示意圖。 圖例說明I-掘底機，2-刮板運輸機，3-粉碎機，4-攪拌機，5-注漿機，6_注漿輸送管路，7-拖板車，8-液壓支架。L代表冒落帶的寬度。
具體實施例方式參照附圖，進一步說明本發(fā)明實施例的方法。本發(fā)明矸石膠結(jié)條帶布置如圖I、圖3所示，它是在采空區(qū)每間隔一定距離布置一條矸石膠結(jié)條帶，具體施工步驟如下第一步，首先，采煤機按常規(guī)方法由開切眼進刀推進，當(dāng)采煤工作面推進后的采空區(qū)為設(shè)計的冒落帶的寬度時，此時為充填條帶的位置，將充填支架移動到充填位置，在充填支架的保護下由人工放置充填包；同時工作面繼續(xù)推進；其中，冒落帶的寬度L為抗壓強度超過60MPa的堅硬頂板冒落帶的寬度L = 20m;抗壓強度介于30 60MPa的中等堅硬頂板冒落帶的寬度L = IOm ;抗壓強度小于30MPa的軟弱頂板冒落帶的寬度L = 5m。第二步，當(dāng)工作面再推進一定距離，且該距離達到能夠布置掘底機I和充填系統(tǒng)的寬度時，將掘底機I和充填設(shè)備運至充填支架下組裝，調(diào)試；所述的充填系統(tǒng)包括依次布置的刮板運輸機2、粉碎機3、攪拌機4和注漿機5，充填系統(tǒng)為移動式，拖拉在掘底機I后面，由掘底機I牽引一起行進；充填系統(tǒng)的布置如圖2所示；第三步，采煤機采煤的同時，掘底機I同時掘底，掘底機I掘出的底板巖石由刮板輸送機2輸送至粉碎機,粉碎機3按要求粉碎成一定粒度,然后輸送到攪拌機4,同時向攪拌 機4中加入的一定比例的膠結(jié)料和水，攪拌成均勻的混合充填材料，混合充填材料進入注漿機5，注漿機加壓經(jīng)管道輸送至充填包中；凝固定型后形成穩(wěn)固的第一條充填條帶，支護采空區(qū)頂板；上述混合充填材料的煤矸石膠結(jié)材料=6 : I (重量比)，加水后，應(yīng)混合成濃度為60wt%的膏體料漿。第四步，第一條充填條帶充填完畢后，將掘底機I和充填系統(tǒng)牽引至巷道內(nèi)暫時停放，此時工作面繼續(xù)向前推進，當(dāng)推進距離為基本頂垮落步距時，將掘底機I和充填系統(tǒng)重新牽引至充填支架下，進行第二條充填條帶的充填作業(yè)；如此循環(huán)，邊采煤邊充填，直至采煤工作面進行采完。為實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提出了一種井下移動式掘底矸石膠結(jié)條帶充填系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖2所示；它是在井下采煤工作面液壓支架8的后探梁下面布置有掘底機I和拖板車7，拖板車7拖掛在掘底機I后面，拖板車7上布置有充填系統(tǒng)，充填系統(tǒng)包括依次布置的刮板輸送機2、粉碎機3、攪拌機4和注漿機5，注漿機5與充填膠結(jié)條帶之間布置有注漿輸送管路6。
權(quán)利要求
1.一種采煤與矸石膠結(jié)條帶充填同步進行方法，其特征在于，步驟如下 第一步，首先，采煤機按常規(guī)方法由開切眼進刀推進，當(dāng)采煤工作面推進后的采空區(qū)為設(shè)計的冒落帶的 寬度時，此時為充填條帶的位置，將充填支架移動到充填位置，在充填支架的保護下由人工放置充填包；同時工作面繼續(xù)推進； 第二步，當(dāng)工作面再推進一定距離，且該距離達到能夠布置挖掘機和充填系統(tǒng)的寬度時，將挖掘機和充填設(shè)備運至充填支架下組裝，調(diào)試；所述的挖掘機是能夠挖出底板巖石的機械，亦稱掘底機；所述的充填系統(tǒng)為移動式，拖拉在掘底機后面，由掘底機牽引一起行進；充填系統(tǒng)包括依次布置的刮板運輸機、粉碎機、攪拌機和注漿機； 第三步，采煤機采煤的同時，掘底機同時掘底，掘底機掘出的底板巖石由刮板輸送機輸送至粉碎機，粉碎機按要求粉碎成一定粒度，然后輸送到攪拌機，同時向攪拌機中加入的一定比例的膠結(jié)料，攪拌成均勻的混合充填材料，混合充填材料進入注漿機，注漿機加壓經(jīng)管道輸送至充填包中；凝固定型后形成穩(wěn)固的第一個充填條帶，支護采空區(qū)頂板； 第四步，第一條充填條帶充填完畢后，將掘底機和充填系統(tǒng)牽引至巷道內(nèi)暫時停放，此時工作面繼續(xù)向前推進，當(dāng)推進距離為基本頂垮落步距時，將掘底機和充填系統(tǒng)重新牽引至充填支架下，進行第二條充填條帶的充填作業(yè)；如此循環(huán)，邊采煤邊充填，直至采煤工作面進行采完。
2.如權(quán)利要求I所述的采煤與矸石膠結(jié)條帶充填同步進行方法，其特征在于，所述的移動式充填系統(tǒng)是在井下采煤工作面液壓支架的后探梁下面布置有掘底機和拖板車，拖板車拖掛在掘底機后面，刮板輸送機、粉碎機、攪拌機和注漿機依次布置在拖板車上，注漿機與充填膠結(jié)條帶之間布置有輸送管路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采煤與矸石膠結(jié)條帶充填同步進行方法，首先當(dāng)工作面推進到一定距離時，將挖掘機和充填設(shè)備運至充填支架下組裝、調(diào)試；采煤機采煤的同時，掘底機同時掘底，掘底機掘出的底板巖石經(jīng)充填系統(tǒng)輸送至充填包中；凝固定型后形成支護采空區(qū)頂板的第一個充填條帶；第一條充填條帶充填完畢后，進行第二條充填條帶的充填作業(yè)；如此循環(huán)，邊采煤邊充填，直至采煤工作面進行采完。本發(fā)明不僅將充填機械設(shè)備轉(zhuǎn)移至井下，減少了地面場地布置，而且充分利用了井下掘底板的矸石，解決了充填材料來源問題，并減少了充填材料的運輸環(huán)節(jié)，形成了與工作面同時移動的充填系統(tǒng)，井下充填更為快捷有效，同時可實現(xiàn)邊采煤邊充填的高效作業(yè)流程。
文檔編號E21C41/16GK102877848SQ20121038531
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者文志杰, 湯建泉, 張帥, 陳連軍, 朱祝武 申請人:山東科技大學(xué)