[发明专利]一种露天边帮煤采空区气力充填系统及工艺

权利要求书

1.一种露天边帮煤采空区气力充填工艺，基于一种露天边帮煤采空区气力充填系统，所述系统主要由矸石仓（1）、入料振动筛（2）、入料皮带机（3）、履带破碎机（4）和气力充填设备（5）组成，矸石仓（1）通过入料振动筛（2）与入料皮带机（3）的入料端相连，入料皮带机（3）的出料端与履带破碎机（4）的入料口相连，履带破碎机（4）通过螺旋输送机（4-10）与气力充填设备（5）相连；其特征是：所述的气力充填设备（5）包括气力充填泵（5-2）、推送液压缸（5-3）、气力充填管（5-4）、高压气力进口（5-5）、首节充填管（5-9）以及入料斗（5-10），气力充填泵（5-2）上设有高压气力进口（5-5），气力充填泵（5-2）安装于推送液压缸（5-3）上端，与推送液压缸（5-3）一起运动，气力充填泵（5-2）上的入料斗（5-10）位于螺旋输送机（4-10）的出料口下方，气力充填泵（5-2）出口通过快速接头与气力充填管（5-4）相连，多组气力充填管（5-4）首尾相连，最后与首节充填管（5-9）相连；

所述的气力充填管（5-4）包括双层管Ⅰ（5-4-4），双层管Ⅰ（5-4-4）的两端部分别具有一个快速接头Ⅰ（5-4-5）和一个快速接头对接头，双层管Ⅰ（5-4-4）的内外管通过两个套装在其外部两端的加固盘Ⅰ（5-4-2）进行加固，在每个加固盘（5-4-2）的下方均安装有支撑轮Ⅰ（5-4-3）；

所述的首节充填管（5-9）包括双层管Ⅱ（5-9-7）和推板（5-9-1），双层管Ⅱ（5-9-7）的内外管通过两个套装在其外部两端的加固盘Ⅱ（5-9-5）加固，在每个加固盘Ⅱ（5-9-5）的下方均安装有支撑轮Ⅱ（5-9-6）；双层管Ⅱ（5-9-7）的一端是快速接头Ⅱ（5-9-8），另一端与推板固定连接，在推板（5-9-1）上开有两组照明摄像孔和一组通风口（5-9-4），两组照明摄像孔分别位于推板（5-9-1）的左右两端上方，每组照明摄像孔内都安装红外测距仪及监控摄像头（5-9-2）和多组LED灯（5-9-3），通风口（5-9-4）位于推板（5-9-1）中上方；

所述的气力充填设备（5）还包括吊车（5-6），吊车（5-6）设于气力充填设备（5）一侧；

所述的气力充填设备（5）通过支撑液压缸固定在地面上，支撑液压缸由两组前支撑液压缸（5-8）和两组后支撑液压缸（5-1）组成，分别位于气力充填设备（5）前、后方；

所述的履带破碎机（4）包括车架平台以及安装在其上的破碎机构和输送机构，破碎机构位于输送机构上方；破碎机构由破碎电机（4-1）、破碎减速器（4-2）、破碎轴承座（4-3）和破碎对辊（4-7）组成，破碎电机（4-1）安装在车架平台的电机座上，通过破碎减速器（4-2）与破碎轴承座（4-3）连接，构成破碎动力传输组，两组破碎动力传输组左右布置，分别与破碎对辊（4-7）的两组齿辊连接；输送机构由输送电机（4-4）、输送减速器（4-5）、输送传动箱（4-6）、输送螺旋（4-8）和螺旋输送机（4-10）组成，输送电机（4-4）安装在车架平台上，通过安装在车架平台上的输送减速器（4-5）与输送传动箱（4-6）连接，构成输送动力传输组，输送动力传输组通过输送传动箱（4-6）与两组输送螺旋（4-8）连接；输送螺旋（4-8）的出料端与螺旋输送机（4-10）的入料端相连；

所述露天边帮煤采空区气力充填系统的充填工艺，步骤如下：

1）进行接管作业，履带破碎机（4）拖动气力充填设备（5）至露天采空区外部，两组前支撑液压缸（5-8）和两组后支撑液压缸（5-1）伸出，支撑地面以固定气力充填设备（5）；

2）吊车（5-6）将首节充填管（5-9）吊入气力充填设备（5）内，首节充填管（5-9）的尾端与推送液压缸（5-3）前端的快速接头相连，并通过卡箍固定，首节充填管（5-9）前端的推板（5-9-1）对准所充填采空区；

3）向推送液压缸（5-3）供油，推送液压缸（5-3）伸出并推动首节充填管（5-9）进入采空区，待首节充填管（5-9）进入采空区后，推送液压缸（5-3）停止供油；

4）解除卡箍使快速接头脱离，同时推送液压缸（5-3）回缩至原位，吊车（5-6）将气力充填管（5-4）吊入气力充填设备（5）内，气力充填管（5-4）的尾端与推送液压缸（5-3）前端的快速接头相连，气力充填管（5-4）前端的快速接头Ⅰ（5-4-5）与上一节气力充填管（5-4）相连，前后均通过卡箍固定；

5）向推送液压缸（5-3）供油，推送液压缸（5-3）伸出并推动气力充填管（5-4）进入采空区，待气力充填管（5-4）进入采空区后，推送液压缸（5-3）停止供油，通过红外测距仪及监控摄像头（5-9-2）判断首节充填管（5-9）的位置，重复步骤4），直至推送液压缸（5-3）回缩至原位时，首节充填管（5-9）与采空区底端之间的距离为一节气力充填管（5-4）长度；

6）进行矸石充填作业，安装履带破碎机（4）的螺旋输送机（4-10），使螺旋输送机（4-10）的入料端正对气力充填设备（5）的入料斗（5-10）；

7）安装入料振动筛（2）和入料皮带机（3），将矸石从矸石仓（1）运送至履带破碎机（4）的入料口，履带破碎机（4）启动，将矸石进行破碎，并通过两组输送螺旋（4-8）和螺旋输送机（4-10）输送至气力充填设备（5）的入料斗（5-10）；

8）向气力充填设备（5）的高压气力进口（5-5）通入高压空气，开启气力充填泵（5-2）将进入入料斗（5-10）的矸石颗粒通过多组气力充填管（5-4）输送至首节充填管（5-9）内，并最终充填采空区；

9）持续气力充填作业，同时通过红外测距仪及监控摄像头（5-9-2）判断采空区充填情况，所留采空区即将充满时，停止螺旋输送机（4-10），将矸石颗粒暂时存储在履带破碎机（4）内；

10）当首节充填管（5-9）无大量矸石颗粒喷出时，关闭高压气力进口（5-5）并暂停气力充填泵（5-2），推送液压缸（5-3）缓慢向前伸出，以推动多组气力充填管（5-4）和首节充填管（5-9）压实充填区域；

11）待充填区域压实后，推送液压缸（5-3）回缩至原位，解除气力充填设备（5）内气力充填管（5-4）两端的卡箍，使其两端的连接脱离，采用吊车（5-6）吊离该气力充填管（5-4）后，推送液压缸（5-3）伸出与上一节气力充填管（5-4）相连，并用卡箍固定后，推送液压缸（5-3）拖动剩余的气力充填管（5-4）和首节充填管（5-9）退出煤层；

12）待推送液压缸（5-3）回缩至原位后，重复步骤8）-11），直至所有气力充填管（5-4）和首节充填管（5-9）退出采空区，完成充填作业；

13）气力充填设备（5）的两组后支撑液压缸（5-1）和两组前支撑液压缸（5-8）退回，解除气力充填设备（5）固定状态，重复步骤1），直至完成所有边帮煤采空区的充填工作。