[发明专利]井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法

说明书

本发明公开一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法。该系统包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填材料称重与搅拌装置、井下充填料浆输送装置与浇筑装置、PLC控制装置；充填方法为：掘进工作面与开采工作面产生的原煤运抵采区原煤煤仓，分离出来的精煤运至精煤煤仓并由主井提升，分离出的矸石进入矸石破碎机，经二级粉碎后的矸石进入矸石筛分装置；各充填原材料分别进入配料斗，干拌均匀后加过滤后的矿井水搅拌成充填料浆；充填料浆由搅拌运输车运输到充填工作面后，经可移动充填泵车浇筑进充填模板，并用振捣装置振捣均匀。本发明减轻了矿井运输与提升压力，提高了工作效率，实现了煤矿废弃物的采充平衡。

技术领域

本发明涉及一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法，属于矿山开采领域；适用于采用胶结充填开采的矿井，尤其适用于矸石胶结构造充填开采矿井。

背景技术

我国很多煤矿都存在着大量的“三下”压煤，采用传统的垮落法容易造成上覆岩层破坏与地表沉陷，进而引起地表植被破坏，地下水位下降，破坏生态环境。近年来，随着充填开采的力度不断扩大，地下资源开采带来的包括矸石排放、地表沉陷与地下水流失等在内的环境问题得到很好的解决。但随着地面矸石山被充填采煤不断的消耗，由充填开采引起的固体废弃物采充不平衡导致充填采煤成本增高，采煤工序与充填工序相互干扰降低了煤矿生产效率等弊端日益凸显，采用部分充填可减少充填材料用量、降低充填成本，同时减少充填工序的时间、提高生产效率。矸石胶结充填材料通过合理的配比具有较高的强度，可以满足部分充填的强度要求，达到良好的充填效果。另一方面，随着井下机械自动化装备的发展，井下一体化充填采煤已经成为煤矿开采的趋势，因此，实施煤矸井下分选、矸石胶结充填材料井下制备，能够有效地缓解矿井的辅助提升压力、合理处理矸石废弃物和矿井水，具有显著的经济、技术和环境效益。

发明内容

本发明旨在提供一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法，包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填原材料配比与搅拌装置、井下充填料浆输送与浇筑装置。该系统应用于使用矸石胶结充填开采的矿井，尤其是巷道沿顶底板岩层掘进或开采煤层夹矸较多的矸石胶结构造充填矿井。可以做到矸石不升井、矿井水合理利用、料浆短距离输送、非连续充填、随充随停等，减轻矿井运输与提升压力，实现采煤工序与充填工序在空间和时间上的分离，提高充填开采工作效率，充分利用煤矿固体废弃物与矿井水，实现煤矿废弃物的采充平衡。

本发明提供的一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统及方法，其特征是整套系统位于井下，各分系统分别位于不同的硐室内；所述硐室可设置在矿井中央变电所与中央水房附近，也可设置在采区变电所和采区水房附近，井底硐室较为集中，需做高强锚网喷支护；根据年产煤能力的大小，500万吨以上的大型矿井可设置在采区变电所和采区水房附近，500万吨以下的中小型矿井可设置在中央变电所与中央水房附近。

本发明提供了一种井下采选筛拌充一体化矸石胶结构造充填系统，包括井下煤矸分离装置、井下矸石破碎与筛分装置、井下充填材料称重与搅拌装置、井下充填料浆输送装置与浇注装置以及PLC控制装置，各机械装置分别与各自的PLC控制器连接。

所述井下煤矸分离装置包括原煤输送皮带、原煤煤仓、原煤上料皮带、煤矸分离装置、精煤输送皮带、矸石输送皮带；原煤通过原煤输送皮带由工作面运抵采区原煤煤仓，通过原煤上料皮带进入煤矸分类装置，分离出来的精煤通过精煤输送皮带运至主井井口上井，分离出来的矸石通过矸石输送皮带进入矸石破碎与筛分装置；所述煤矸分离的方法包括：煤矸选择性破碎方法、冲击式破碎分离、液压式自动分选、重介质选煤法、动筛跳汰法、柔性空气室跳汰法、弹道式煤矸分选、风选、伽马射线分选等；井下煤矸分离装置布置在位于中央或采区变电站旁，由原煤储存仓和煤矸分离硐室组成，煤矸分离硐室位于原煤储存仓下方；