[发明专利]一种煤矿固体充填材料投料系统

说明书

技术领域

本发明属于矿山采空区充填技术领域，涉及一种煤矿固体充填材料投料系统，具体涉及一种煤矿固体（散料）充填材料垂直投料系统。

背景技术

矿山采空区是采矿后留下的地下空区，如果不进行充填，会造成地面塌陷，带来危险。煤矿井下充填采空区可以减少地面下沉，消除不安全因素。充填开采就是在井下或地面充填材料将采空区充填起来，达到控制地表沉陷，提高煤炭资源的开采率。当前煤矿采空区充填的主要材料是矸石，另外还有煤粉灰和钢渣（冶金渣）。

充填法采煤技术中，固体充填（矸石和粉煤灰散料）是普遍采用的方法，充填技术主要包括充填设备的选择、充填材料选择与制备和充填投料、输送系统等。固体材料投料输送系统一般采用投料孔投送到井下，然后使用煤矿带式输送机或刮板运输机等运输设备运到充填点充填。其中投料系统是实现固体（散料）充填材料安全、高效地输送到井下进行充填的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿固体充填材料投料系统，以扩大煤矿采空区的的投送充填能力，提高充填效果和投送充填的安全性。

本发明煤矿固体充填材料投料系统，包括充填控制室、矸石料仓、煤灰料仓、投料管、井下料仓和井下输送系统。投料管设有矸石入口和粉煤灰入口，矸石料仓与矸石入口连接，煤灰料仓与粉煤灰入口连接。投料管通过井下密闭室与井下料仓连接，井下料仓与井下输送系统连接。井下密闭室设有抗冲击缓冲装置，抗冲击缓冲装置位于井下密闭室的底部。井下输送系统包括输送机和输送巷道，输送巷道连接到充填点。投料管为垂直状态，垂直度为±1%。投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成。井下料仓的下部为向一侧倾斜的底部缩口结构，底部缩口部分形成的角度α为70°～80°，底部缩口壁上套有陶瓷耐磨管。井下料仓的上口安装外泄式导风软管。

    抗冲击缓冲装置为伞形结构，包括缓冲盖、4～12个弹簧、钢梁、底座、支撑板和定位器。钢梁支承支撑板，弹簧固定在支撑板上，弹簧上部与缓冲盖连接。定位器安装在缓冲盖下部的中心。输送机为胶带输送机或刮板输送机。井下料仓装有满仓报警装置和料仓清理装置，满仓报警装置的监控探头位于井下料仓入口以下9～11m处。料仓清理装置为压风快速起闭破拱设备。投料管的直径为通过管道最大物料粒径的4～5倍，优选投料管直径为450～600mm。护孔壁钢管的直径为600～800mm，壁厚为10～14mm。

    煤矿固体充填材料投料系统为封闭空间，投料管下口通过抗冲击缓冲装置与井下料仓紧密连接。封闭的投料系统，投料时下部形成气垫，起到阻尼作用，有利于充填物料的充分混合，减少充填物料对系统管壁的冲击和损伤。投料管为垂向大口径管路，充填材料向井下输送时，充填材料在投料管的流动状态为稀疏气固两相流，中间下落流动相的密度大，速度快，周围密度小，下落相对速度慢，有利于物料的流动和流动中混合，避免堵塞，同时减少和避免充填物料冲刷摩擦管壁。煤矿固体充填材料投料系统用于散料充填材料的输送和充填。

    与现有技术相比，本发明煤矿充填固体材料投料系统具有的优点是：①采用大口径的垂直投料管输送，投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成，扩大了充填材料的投送能力，提高了充填效果和充填的安全性。垂向大口径管路的投料管，有利于充填材料向井下输送，避免堵塞和损伤管壁。②井下料仓的底部缩口壁套有陶瓷耐磨管，陶瓷耐磨管套具有良好润滑性、耐冲击性、耐磨损性和防吸水性，改善了料仓表面的光滑度，防止粘仓发生。③伞形抗冲击缓冲装置可缓解充填材料下落冲击力，降低充填材料的压实度，防止堵仓。④井下料仓的下部缩口角度大于70°，可以防止矸石仓内壁形成的矸石滞留和堵仓的发生。⑤井下料仓安装堵仓报警系统，一旦发生堵仓立即报警，避免堵仓进一步恶化。⑥在井下料仓的上口安设外泄式导风软管，可及时地把井下料仓中的空气排到储料仓外部，防止仓内空气被压缩形成自然拱而堵仓。

附图说明

图1为本发明煤矿固体充填材料投料系统的流程框图；

图2为煤矿固体充填材料投料系统的流程示意图；

图3为抗冲击缓冲装置的结构示意图。

其中：

1—充填控制室、2—粉煤灰入口、3—矸石入口、4—矸石料仓、5—投料管、6—抗冲击缓冲装置、7—井下料仓、8—输送机、9—输送巷道、10—井下密闭室、11—缓冲盖、12—弹簧、13—钢梁、14—底座、15—支撑板、16—满仓报警装置、17—料仓清理装置、18—充填点、19—煤灰料仓、20—定位器、21—底部缩口。

具体实施方式