[发明专利]一种井下矸石充填设备及应用所述设备的充填方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下矸石充填设备、以及应用所述设备的充填方法。

背景技术

随着我国对煤炭资源开发的逐年激增,对环境造成了巨大的破坏，采煤区地面出现塌方现象严重，如何能够高效环保的开采煤成为当今煤炭行业面临的主要问题之一。现在，人们主要是利用采煤过程中产生的矸石进行充填开采，以缓解对环境造成的破坏，目前，常用的三种充填开采方式为：矸石填充、走向条带填充和倾斜条带填充；矸石填充方式矸石用量大、充填繁琐与效果不理想等缺点，走向条带填充和倾斜条带填充虽然具有节约矸石，单体混凝土墙体强度高的特点，然而整体支撑强度不高，采空区密闭性不好，不利于通风控制。基于此，迫切需要提出一种更好的充填开采方式，以提高采空区的支撑能力，降低地表沉陷度。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种井下矸石充填设备，能够充分利用采煤过程中产生的矸石，有效提高采空区的支撑能力，以降低地表的沉陷度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种井下矸石充填设备，包括：

充填机构，内部设置有充填模板和移动充填泵站，充填模板包括沿倾向设置的固定板和若干个垂直设置在固定板上的走向充填模板，在相邻两个走向充填模板之间分别设置有走向充填区或倾向充填区，且所述走向充填区和倾向充填区间隔设置；在设置所述倾向充填区的相邻两走向充填模板之间设置有能自动开合的倾向充填模板，当倾向充填模板闭合时，由倾向充填模板、两相邻走向充填模板和固定板之间围成所述倾向充填区，并由所述移动充填泵站同时对所述走向充填区与倾向充填区进行充填，当倾向充填模板打开时，移动充填泵站不进行充填，整个充填机构沿走向方向移动；

行走机构，包括工作面液压支架与设置在所述工作面液压支架和所述固定板之间的牵引部件，所述充填机构在所述牵引部件的作用下沿走向方向移动。

优选地，所述倾向充填模板的一侧边沿通过转轴设置在与该倾向充填模板邻接的两走向充填模板中的一个走向充填模板上，并通过开合液压千斤顶实现所述倾向充填模板的开合动作，倾向充填模板的长度与该倾向充填模板邻接的两走向充填模板之间的间隔相等。

优选地，所述顶层走向充填模板、底层走向充填模板在分别与采空区顶板或底板接触的一侧表面上设置有柔性缓冲垫层。

优选地，所述走向充填模板和倾向充填模板内部均布置有矸石混凝土输送管路、输水管路与输油管路，在走向充填模板和倾向充填模板表面上对应的开设有注浆孔、喷水孔与喷油孔，所述矸石混凝土输送管路、输水管路与输油管路共同连接到所述移动充填泵站上。

优选地，所述牵引部件采用行走液压千斤顶。

本发明还提出了一种井下矸石充填方法，应用上述充填设备，其包括如下工作步骤：

a、开合液压千斤顶动作，闭合倾向充填模板，此时，由倾向充填模板、两相邻走向充填模板和固定板之间围成所述倾向充填区；

b、由输油管路通过喷油孔向倾向充填模板与走向充填模板进行喷油操作，利于脱模；

c、待倾向充填模板与走向充填模板润滑后，由矸石混凝土输送管路通过注浆孔向倾向充填区与走向充填区内部注满浆液；

d、待浆液达到第一设定凝固强度后，由输水管路通过喷水孔向倾向充填模板与走向充填模板进行喷水操作，利于脱模；

e、待浆液继续凝固到第二设定凝固强度后，开合液压千斤顶动作并配合高压喷水操作进行脱模，倾向充填模板打开；

f、工作面液压支架，通过行走液压千斤顶带动包括倾向充填模板与走向充填模在内的整个充填模板沿走向方向移动指定距离，一次充填过程完成；

g、下一次充填过程开始，返回执行步骤a操作。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明述及的井下矸石充填设备，行走机构与充填机构之间通过牵引部件发生联动，达到采煤工作与矸石充填的同步，利于克服现有技术中行走设备与充填设备分开设置时需要为充填设备预留足够的工作空间的缺陷，提高了工作效率；另外，本发明中的井下矸石充填设备，在采空区进行纵横填充，在充分利用矸石的情况下，增强了采空区的支撑能力，有效降低了地表沉陷度，同时增强了采空区的密闭效果。

作为本发明的一种优选改进，所述顶层走向充填模板、底层走向充填模板在分别与采空区顶板或底板接触的一侧表面上设置有柔性缓冲垫层，一方面便于整个充填模板的移动，另一方面缓冲采空区顶板对充填模板的挤压力避免造成整个充填模板的损坏。

附图说明