[发明专利]一种膏体充填系统及其双模式联合布置方法

说明书

本发明涉及绿色开采技术领域，尤其是配备了井下矸石分选而又达不到充填需矸能力的煤矿使用，特别涉及一种基于井下矸石分选的膏体充填系统及其双模式联合布置方法，包括地面膏体制备及输送系统Ⅰ、井下矸石制备及运输系统Ⅱ、井下充填中转系统Ⅲ和工作面充填系统Ⅳ。将分选出来矸石在井下就地制成膏体材料完成采空区充填，系统简单，避免了传统充填方式仍需将选矸提升至地面的缺点；而A、B双模式可以有效对井下选矸不足以支撑充填量时进行补充，有利于保证充填工作的稳定、高效；能够有效控制地表变形释放“三下”压煤，又能兼顾矸石不升井和处理地面矸石废弃物的目的，绿色生态效应显著。

技术领域

本发明涉及绿色开采技术领域，尤其是配备了井下矸石分选而又达不到充填需矸能力的煤矿使用，特别涉及一种基于井下矸石分选的膏体充填系统及其双模式联合布置方法。

背景技术

随着优质煤炭资源的逐步消耗和环境保护意识的进一步提升，传统垮落法开采方式产生的矛盾越来越突出，尤其是在华北地区，大多煤矿不同程度的面临密集建（构）筑物群下采煤和煤矿矸石地面排放的问题。而充填开采作为重要的绿色开采手段，将矸石作为骨料充填到井下采空区，既能有效控制地表下沉，又可以合理消耗地面矸石，成功实现控制地表沉陷、释放“三下”压煤、处理矸石废弃物和绿色生态等多重效果。目前国内相对成熟的主要有固体、膏体、超高水三种充填材料，膏体充填因具有充填体压缩率低、地面减沉效果好、开采条件适应性强等优点而被最广泛应用，是华北地区最主要的充填方式。

为满足工作面充填能力较大（一般为150~200m³/h）的需要，制备膏体材料的充填站一般设置在地面。但随着井下矸石分选技术的成熟，大约90%以上的矸石可以在井下完成分选，将这些分选出来的矸石提升至地面制成膏体再运送至井下势必会造成运输环节的折返和生产成本的增加，而如果将地面充填站全套系统全部移至井下不仅占用空间太过巨大难以布置，且还会出现井下选矸不足以支撑充填量需要外来矸石补充的问题。因此，如何简洁、高效的将井下选矸就地制备成稳定的膏体原料无疑具有巨大的实际生产意义和推广价值。

为此，本申请设计了膏体充填系统及其双模式联合布置方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明为了弥补现有技术中的不足，提供了一种基于井下矸石分选的膏体充填系统及其双模式联合布置方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于井下矸石分选的膏体充填系统，包括地面膏体制备及输送系统Ⅰ、井下矸石制备及运输系统Ⅱ、井下充填中转系统Ⅲ和工作面充填系统Ⅳ，其中：

所述地面膏体制备及输送系统Ⅰ包括矸石破碎机、筛分机、矸石转载皮带、矸石成品仓、矸石成品输送皮带、水泥仓、粉煤灰仓、添加剂仓、水池、搅拌机以及其他辅助工程，地面矸石经矸石破碎机、筛分机的破碎、筛分和二次破碎环节达到粒径级配要求的矸石骨料由矸石转载皮带输送至矸石成品仓，罐车将散装水泥/粉煤灰运来后通过风力打入水泥仓/粉煤灰仓，矸石（A模式不参与）、水泥、粉煤灰、添加剂、水分别完成定量称取计量后，由自动化控制系统自动控制底部卸料至搅拌机内，制备形成质量合格的浆液（A模式）或膏体（B模式），通过溜槽自流进入充填管路中；

所述井下矸石制备及运输系统Ⅱ包括原矸仓、矸石转载皮带、矸石破碎机、筛分机和水平矸石缓冲仓，井下分选和掘进的矸石首先进入井下原矸仓，仓底设给料机，出来的原矸通过矸石转载皮带运至井下充填中转站前端，经矸石破碎机、筛分机的破碎、筛分和二次破碎达到粒径级配要求的矸石骨料进入水平矸石缓冲仓；

井下充填中转系统Ⅲ包括井下搅拌机、井下输送泵以及连接切换装置，A模式状态下由地面自流过来的浆液和水平矸石缓冲仓中的矸石骨料按一定比例输送至井下搅拌机内进行搅拌后经井下输送泵进行加压输送至作业地点，B模式状态下通过切换装置直接将地面过来的膏体自流至井下输送泵进行加压输送至作业地点，切换装置一路直接与输送泵连接，一路与搅拌站连接；

工作面充填系统Ⅳ设有充填管道、充填支架及封闭隔离设备，待工作面推进一定距离以后首先对采空区充填空间进行密封，然后利用压力将充填材料注入采空区进行封闭充填。