[发明专利]一种控制采空区底板突水的袋式充填系统及其充填方法

说明书

本发明公开了一种控制采空区底板突水的袋式充填系统及其充填方法，其包括井下矸石破碎站、梭式矿车、第一刮板输送机、转载机、皮带输送机和卸料装置。井下矸石破碎站用于破碎井下原生矸石，梭式矿车用于运送破碎矸石，第一刮板输送机出料端与转载机进料端搭接，转载机出料端与皮带输送机搭接，皮带输送机与卸料装置滑动连接。该充填系统及其充填方法可实现原生矸石的井下破碎、矸石不升井，减少提升和转运环节，降低矿井生产成本；可将矸石袋自动堆叠到采空区，自动化程度高；可实现矸石的井下安全处置，减少土地压占量，减轻环境污染；采空区矸石袋堆叠整齐，接顶效果好，空隙率小，充填率高，可控制围岩运动，防止底板突水效果好。

技术领域

本发明涉及一种煤矿采空区充填系统及其充填方法，尤其涉及一种控制采空区底板突水的袋式充填系统及其充填方法。

背景技术

我国煤矿“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤比较普遍。据统计，国有重点煤矿压煤总量约138亿t，其中建筑物下压煤近90亿t。随着村镇规模的不断扩大，实际压煤量远高于这一数字。而且，这部分储量主要分布于工业基础较好、开发条件较优越、生产与需求矛盾突出、经济较发达的东部地区，如山东、河南、河北、安徽、江苏等省份。以山东为例：山东煤炭有上百年的开采历史，加之全省村庄、建筑物稠密，有压煤村庄1949个，村庄压煤量占可采储量的60%。据山东省煤炭工业局局长乔乃琛介绍，如不采取保护性开采措施，剩余煤炭可采储量难以维持20年，因此，如何解放“三下”压煤，延长老煤矿企业矿井服务年限成为影响我国能源安全和社会稳定的重要课题。

煤矸石是煤炭生产和洗选过程中产生的废弃物，每年排放量相当于煤炭产量的10%～15%。目前全国煤矸石总积存量已达45亿t，形成矸石山1700多座，占地3万多ha，而且正以每年1亿t的速度增长。煤矸石长期堆存，占用大量土地，污染水源，且自燃后生成H₂S、SO₂等有害气体，对生态环境构成巨大危害。如何实现煤矸石的安全、合理处置成为关系我国建设资源节约型、环境友好型社会的关键问题。对此，有学者提出了“矸石充填”的概念，既实现了煤矸石的安全处置，又解放了“三下”压煤。

矸石充填是将井下原生矸石或地表矸石山矸石转运至井下采空区，用矸石充填采空区，达到控制上覆岩层运动，减缓地表下沉的目的。现有的矸石充填系统主要分为三种：（1）“抛矸”，其是通过胶带输送机或刮板输送机将矸石输送至采空区，存在充填欠接顶量大，充填率低，矸石堆空隙率大，压缩量大，控制上覆岩层运动，减缓地表下沉效果差的缺点；（2）“抛矸+捣实”，是待矸石输送至采空区后利用综采液压支架后方安置的捣实机构对矸石进一步捣实，其与“抛矸”方式相比，其充填率有所提高，矸石堆空隙率减小，但仍存在欠接顶量，且系统需安装较多的捣实机构，系统复杂、自动化程度低；（3）“翻袋充填”，其是将矸石装袋后通过翻袋机构将袋装矸石抛至采空区，存在矸石袋堆积无序，相互间存在较大空隙，空隙率大，控制上覆岩层运动和减缓地表下沉效果较差的缺点。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提出了一种控制采空区底板突水的袋式充填系统及其充填方法，该充填系统及其充填方法可实现原生矸石的井下破碎、矸石不升井，减少提升和转运环节，降低矿井生产成本；可将矸石袋自动堆叠到采空区，自动化程度高；可实现矸石的井下安全处置，减少土地压占量，减轻环境污染；采空区矸石袋堆叠整齐，接顶效果好，空隙率小，充填率高，控制围岩运动，防止底板突水效果好。

本发明技术方案包括：

一种控制采空区底板突水的袋式充填系统，其包括井下矸石破碎站、梭式矿车、第一刮板输送机、转载机、皮带输送机和卸料装置，所述井下矸石破碎站用于破碎井下原生矸石，优化破碎矸石粒径级配，减小空隙率，所述梭式矿车用于运送破碎矸石；

所述第一刮板输送机出料端与所述转载机进料端搭接，所述转载机出料端与所述皮带输送机搭接，所述皮带输送机与所述卸料装置滑动连接。