[发明专利]一种煤矿井下选磨泵充一体化矸石浆体充填系统及方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下选磨泵充一体化矸石浆体充填系统及方法。该系统包括煤矿井下煤矸分选系统、矸石浆体制备系统和矸石浆体立体充填系统。充填方法为，首先将井下采煤系统生产出的原煤在井下进行煤矸分选，分选后的精煤提升至地面，分选后的矸石进入矸石破碎系统；将矸石破碎至合格粒径后输送至研磨制浆系统，研磨成微小颗粒后加水制成无临界流速矸石浆体；矸石浆体在汇浆池中存储搅拌，与此同时利用工业充填泵将矸石浆体通过管路输送至采煤工作面回采巷道，并通过临位注浆和低位灌浆的方式将矸石浆体充填至采空区中。本发明可避免矸石无效提升，将矸石就地在井下处理，工艺简单、安全可靠、高能低耗，是一种绿色高效的矸石井下充填方法。

技术领域

本发明属于煤矿固体废弃物处理领域，具体涉及一种煤矿井下选磨泵充一体化矸石浆体充填系统及方法。

背景技术

我国煤炭资源大规模生产和利用的过程中会产生大量的固体废弃物——煤矸石，产量约3～6亿吨/年。目前国内现有的固废处理技术主要包括煤矸石综合利用和煤矸石井下充填。

煤矸石综合利用技术的方式有多种，一般依据固废综合利用的技术和方法将其划分为两类。一是直接利用型，如将属于Ⅰ类一般固废的煤矸石回填矿区沉陷区后进行复垦，或将其用于公路路基、铁路基床；二是综合利用型，如将发热量高的煤矸石进行燃烧发电，并将燃烧后形成的锅炉灰渣制砖制陶。但由于煤矸石物化性质存在明显的地域差异性，仅少部分煤矸石具有综合利用价值，所以该方法无法大规模处理煤矸石固废。

煤矸石井下充填技术主要包括综合机械化固体充填技术、膏体充填技术和掘巷充填技术，以上三种充填技术中，综合机械化固体充填技术矸石处理能力最大，目前国内已有工程中矸石最大处理能力约为50万吨/年，但在目前煤炭资源大规模高产高效生产的背景下，现有的固体废弃物处理技术能力无法匹配矿山企业固废生产速度。与此同时，现有的煤矸石井下充填技术中充填工艺与采煤工艺相互独立、相互制约，无法实现“采-充”平行。

另一方面，上述的煤矸石综合利用技术和固废井下充填技术均是将原煤提升至地面洗选出矸石后进行处理，矸石的无效提升影响煤矿生产效率、提升费用高。采用井下选磨泵充一体化矸石浆体充填技术后，可将煤矸石在井下分选、充填，该方法可实现“采-充”平行作业，同时可将矿井水在井下就地利用，减少矿井水外排。因此实施井下选磨泵充一体化矸石浆体充填技术能减少矸石无效提升和矿井水外排，实现矸石和矿井水规模化、经济化的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下选磨泵充一体化矸石浆体充填系统及方法，克服现有煤矸石井下充填技术中矸石无效提升、矸石处理能力不足、“采-充”无法平行作业、矿井水地面外排等问题，实现矸石和矿井水规模化、经济化的处理。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种煤矿井下选磨泵充一体化矸石浆体充填系统，包括煤矿井下煤矸分选系统、矸石浆体制备系统Ⅱ和矸石浆体立体充填系统Ⅲ；其中，所述井下煤矸分选系统Ⅰ的原煤来自于采煤工作面采煤系统和掘进工作面采煤系统，由采、掘设备采出并通过原煤带式输送机将其转载至井底煤仓上口；井下煤矸分选系统包括正弦筛、原煤转载皮带、煤矸分选设备、返煤皮带和矸石仓；原煤通过正弦筛后末煤直接进入煤仓，块煤通过原煤转载皮带进入煤矸分选设备进行分选，分选后的矸石进入矸石仓，分选后的精煤通过返煤皮带返回煤仓；

所述井下矸石浆体制备系统Ⅱ包括矸石破碎机、矸石转载皮带、矸石上料皮带、研磨制浆机、渣浆泵、存储搅拌池；矸石从矸石仓下口由矸石转载皮带输送至矸石破碎机，将矸石破碎后由矸石上料皮带输送至研磨制浆机进行研磨制浆，制成的矸石浆体由渣浆泵泵送至存储搅拌池中；

所述矸石浆体立体充填系统Ⅲ包括工业充填泵、矸石浆体输送管路及钻机钻具；存储搅拌池中的矸石浆体在工业充填泵的动力作用下将矸石浆体依次输送至辅助运输大巷、工作面运输巷和工作面辅运巷，再经低位灌浆浆体输送管路、邻位注浆浆体输送管路、仰斜钻孔后，最终注入到采空区。