[发明专利]薄煤层炮采工作面充填采煤方法及相关设备

说明书

技术领域

本发明薄煤层炮采工作面充填采煤方法及相关设备，属于薄煤层采煤及充填设备技术领域，具体涉及一种薄煤层炮采工作面充填采煤的方法及相关设备。

背景技术

煤炭开采既为人类生存提供了能源，同时也对人类环境产生了严重负面影响。煤炭开采不仅在井下形成采空区，造成地表面塌陷，使地面建筑及公路损坏，而且大量废弃物(矸石占主要)从井下排出，一是需要占用大量的土地，二是矸石山自燃又严重污染环境。因此传统的煤炭开采方法面临着挑战。钱鸣高院士等我国学者提出煤炭绿色开采的新概念，〔矿区绿色开采技术，中国矿业大学出版社，2002年3月〕孙恒虎等提出高水材料充填技术〔当代胶结充填技术，冶金工业出版社，2008年3月〕，缪协兴等提出固体废物充填技术〔综合机械化固体废物充填采煤方法与技术，中国矿业大学出版社，2010年12月〕，冀中能源邢台矿等矿井进行了废弃物充填开采的研究和工业型试验，并取得了成功。即：把废弃物(矸石)充填到煤炭的采空区，使废弃物(矸石)不再需要升井。煤炭采空区被充填的废弃物(矸石)充满后，就不会造成地表面的塌陷，从而解决了废弃物(矸石)升井形成废弃物(矸石占主要)山占地及污染环境，地表面塌陷造成的地面建筑物及公路的损坏。

但上述研究和工业型试验只在2米以上煤层中进行，薄煤层(1.3米以下)由于开采存在：煤层厚度变化大；操作空间小，工作环境差，效益低等原因。固体废物充填目前尚属空白，特别是含硬质夹矸的不能使用采煤机的薄煤层炮采工作面。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种薄煤层炮采工作面充填采煤方法及相关设备，适用于1.3m以下的薄煤层炮采工作面充填采煤。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：薄煤层炮采工作面充填采煤方法，包括采煤和充填，在同一液压支架掩护下采煤与充填平行作业。

薄煤层炮采工作面充填采煤方法按下述步骤进行：

第一步，掘出原煤运输巷和固体充填材料运输巷；并切眼，形成通风系统；

第二步，在原煤运输巷内安装第一输送机，在开采工作面上至少安装一个液压支架，在液压支架的前方安装第二输送机，第一输送机通过运煤转载机与第二输送机连接。

第三步，在固体充填材料运输巷安装第三输送机，在开采工作面上安装的液压支架后方安装固体充填物料刮板输送机，第三输送机通过桥式转载机与固体充填物料刮板输送机连接。

第一输送机、第二输送机和第三输送机或为刮板输送机，或为胶带输送机。

第三输送机通过投料井与地面固体充填材料输送系统连接，地面固体充填材料输送系统，包括：堆积场所、地面固体充填材料仓和投料井；采用装卸机械把固体充填材料从堆积场所输送到装料漏斗，通过安装在装料漏斗下方的破碎机进行破碎，再通过第四输送机输送到地面固体充填材料仓，再通过安装在地面固体充填材料仓下方的第五输送机输送到投料井，最后通过投料井进入第三输送机。

第四输送机和第五输送机或为刮板输送机，或为胶带输送机。

充填工艺流程为：由固体充填物料刮板输送机将固体充填物料输送至液压支架后端进行充填，充填顺序是由固体充填物料刮板输送机机尾向机头方向进行，当前一个挡料板落下卸料到一定高度后升起，然后下一个挡料板落下，随即启动前一个挡料板所在的液压支架后部的夯实机构，对已卸下的固体充填材料进行夯实，直到夯实为止。当整个开采工作面全部充满，停止第一轮充填，将固体充填物料刮板输送机拉移一个步距，用夯实机构把固体充填物料刮板输送机卸下的充填料全部推到液压支架后上部，使其接顶并压实，最后开启所有的挡料板，对固体充填物料刮板输送机的机头进行充填，第一轮充填完成后将固体充填物料刮板输送机推移一个步距至液压支架前部，开始第二轮充填。

一种根据本发明设计的液压支架，包括：顶梁、支柱和底座，顶梁包括前顶梁和后顶梁，前顶梁与后顶梁铰接成一体，前探梁通过导向滑块机构安装在前顶梁的前端，前探梁呈上翘结构；前顶梁下部安装有挡煤板，挡煤板包括上挡煤板和下挡煤板，上挡煤板铰接在前顶梁的下部，上挡煤板与安装在前顶梁下部的推移装置连接，下挡煤板固定安装在第二输送机靠近液压支架的底座的槽帮上，液压支架的底座后部安装有夯实机构，夯实机构下方安装有伸缩装置，伸缩装置前端连接有固体充填物料刮板输送机。