[发明专利]一种薄煤层破碎顶板拖管式充填系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿充填用系统，尤其涉及一种适用于薄煤层破碎顶板的拖管式充填系统。

背景技术

薄煤层煤田在我国的煤矿中非常常见，如黄河北薄煤田就属于典型的薄基岩、厚表土层煤层。其薄煤层主要指七、十层煤，基岩厚度一般为30～40米，表土层厚度一般为200m左右，煤层厚度仅为1.2m左右，倾角小，瓦斯高，涌水量大，顶板异常破碎，地表为黄河北冲积平原，井田内地势平坦，潜水位在地表以下1.5米左右，开采后地表下沉系数达0.82，地面建筑物比较密集，井下开采对地表及建筑物影响较大，吨煤利润仅为50元/吨。目前应用的几种充填方式，如膏体充填、高效架后落矸充填、高水充填等，由于充填成本相对较高，膏体充填成本在120元/吨、高效架后落矸充填成本在100元/吨，高水充填成本160元/吨，矿方不能接受。

发明内容

本发明针对薄煤层特殊的地质条件，直接顶随采随冒且异常破碎，老顶来压步距在12～14m左右，即老顶(基本顶)有一定运动的时间和空间，设计一种利用煤层开采后破碎的直接顶作为堵漏墙的“拖管”式充填工艺系统。该系统可以把掘进产生的矸石经过破碎后和一定量的粉煤灰、水泥形成充填料，利用间歇式混凝土泵和管道充填到采空区，达到控制岩层沉陷的目的。

其技术解决方案是：

一种薄煤层拖管式充填系统，包括布置在工作面顺槽中充填主管、高位充填钢管、高压胶管和多根充填管，所述充填主管上设置有变径三通，所述高压胶管通过所述变径三通连接到所述充填主管上；所述充填管并联连接在所述高压胶管上，且所述充填管固定连接在采空区和煤层之间的工作面液压支架上，随液压支架的移动而移动，所述充填管的充填口伸入到采空区中；所述高位充填钢管的一端连接在所述充填主管上，另一端穿过巷帮充填墙伸入到采空区中，所述高位充填钢管的充填口的高度高于所述充填管充填口的高度。

优选所述充填管的数量与工作面液压支架的数量相同，每架液压支架上设置一根充填管。

优选每根充填管均设置有阀门和流量、压力传感器。

优选所述充填主管上设置有阀门和流量、压力传感器。

优选所述高位充填钢管的充填口贴近采空区底板设置。

优选所述高位充填钢管的直径大于充填管的直径。

本发明的有益效果是：在不需要改造支架和构造堵漏墙的情况下，直接向采空区充填，减少了上覆岩层的运动，达到了控制地表沉陷的目的；充填管随工作面的推进直接跟随支架向前移动，提高了充填效率；通过高位注浆管，直接充填采空区顶板冒落带，使冒落带与破碎的上覆岩层通过注浆粘接在一起，减小了上覆岩层对巷帮充填墙的压力，保护了巷帮充填墙。

附图说明

附图1为本发明所述薄煤层拖管式充填系统的结构示意图。

具体实施方式

参见附图1，一种薄煤层拖管式充填系统，包括布置在工作面顺槽中充填主管、高位充填钢管、高压胶管和多根充填管，充填主管和高位充填钢管可以选用普通钢管，直径根据井下充填需要自由选取，高压胶管的耐压性能要能满足充填压力的需要，充填管选用井下普通的充填花管即可，充填主管上的中部设置变径三通，高压胶管通过变径三通连接到充填主管上，多根充填管并联连接在高压胶管上，同时充填管固定连接在采空区和煤层之间的工作面液压支架上，随液压支架的移动而移动，形成“拖管式”充填系统，充填管的充填口(花管端)伸入到采空区中，优选充填管的数量与工作面液压支架的数量相同，即每架液压支架上设置一根充填管；高位充填钢管的一端连接在所述充填主管上，另一端，也就是充填口端穿过巷帮充填墙伸入到采空区中，高位充填钢管的充填口的高度要高于充填管充填口的高度，优选其紧贴采空区顶板设置，也就是说尽可能的靠近采空区顶板，为保证顶板的充填效果，可以设置高位充填钢管的直径大于充填管的直径。

为检测充填量和充填速度，可以在每根充填管和充填主管上设置流量、压力传感器，通过控制系统，如计算机、PLC等设备监控充填状况，同时还可以在每根充填管和充填主管上设置阀门，当需要停止某处的充填时，关闭相关位置的充填管上的阀门即可，当需要停止整个充填时，则关闭充填主管上的阀门。

在充填过程中，随着采煤工作面的推移，开启各路阀门，充填管对采空区进行充填，同时高位充填钢管直接充填采空区顶板冒落带，使冒落带与破碎的上覆岩层通过注浆粘接在一起，减小了上覆岩层对巷帮充填墙的压力，保护了巷帮充填墙；当工作面前移时，液压支架随采煤工作面的移动而向前移动，液压支架上的充填管也随之向前移动，这时，可以人工移动高位充填钢管，将其调节到合适位置，开始下一阶段的充填过程。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。