[发明专利]一种条带相间无煤柱连续充填开采装置及方法

说明书

本发明涉及煤矿开采充填技术领域，具体涉及一种条带相间无煤柱连续充填开采装置及方法，包括煤层和顶板和充填组件，充填组件包括中转站、输送构件、充填液压支架和刮板输送机；通过在充填开采中加入具有较好的孔隙率和重金属固化功能的重金属吸附固化材料，充填液压支架将煤基固废材料和重金属吸附固化材料依次连续输送到采空区，经夯实系统夯实后配合传统的煤基固废充填材料形成间隔循环、条带相间的新型充填墙体，在满足充填支护强度的同时达到重金属固化，减弱了地下水污染对矿井生产和矿区生态环境的影响，同时实现工作面间无煤柱连续开采，为矿区带来良好的经济效益和环境效益，促进煤炭安全绿色开采。

技术领域

本发明涉及煤矿开采充填技术领域，具体涉及一种条带相间无煤柱连续充填开采装置及方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，煤炭开采量逐年升高并长期维持在40亿吨/年的高开采量，但与此同时也伴随着煤矸石、粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏等煤基固废材料的大量产生。

而充填采煤技术由于其对地表的控制效果较好、处置固废量大而被广泛应用。但是诸如煤矸石、粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏等煤基固废充填材料本身存在较多的重金属，当长期充填于采空区后会被矿井水长期浸泡，产生淋溶作用，进而造成重金属迁移而污染地下水，严重破坏井上井下的水生态环境。

现目前研究发现煤矸石、粉煤灰与水泥、水及重金属之间连续发生的多种复杂的物理化学反应抑制了重金属的浸出，具有重金属固化的作用。因此在充填开采过程中，亟需一种充填开采作业时可以有效固化重金属的环境友好型充填开采装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种条带相间无煤柱连续充填开采装置及方法，解决了现有的充填材料长期充填于采空区后被矿井水长期浸泡，产生淋溶作用，进而造成重金属迁移而污染地下水，严重破坏井上井下的水生态环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种条带相间无煤柱连续充填开采装置，包括煤层和顶板，所述顶板设置在所述煤层上，

还包括充填组件，

所述充填组件包括中转站、输送构件、充填液压支架和刮板输送机，所述中转站用于释放重金属吸附固化材料和煤基固废材料，所述输送构件用于运输所述中转站释放的材料，所述充填液压支架用于对材料进行夯实形成充填墙体，所述刮板输送机用于牵引所述充填液压支架移动。

其中，所述中转站包括第一中转仓和第二中转仓，所述第一中转仓和所述第二中转仓分别用于存放重金属吸附固化材料和煤基固废材料。

其中，所述输送构件包括运料刮板输送机和充填刮板输送机，所述运料刮板输送机分别与所述第一中转仓和所述第二中转仓连接；所述充填刮板输送机与所述运料刮板输送机连接。

其中，所述充填刮板输送机具有卸料口，所述卸料口位于所述充填刮板输送机的底部。

其中，所述充填墙体包括重金属固化墙体和煤基固废承压墙体。

一种条带相间无煤柱连续充填开采方法，包括以下步骤，

在地上配料仓中制备重金属吸附固化材料和煤基固废材料，并在制备完成后将材料输送储存至井下的中转站中；

工作面采煤机在割煤完毕后，所述中转站首先释放所述重金属吸附固化材料，所述重金属吸附固化材料经运料刮板输送机输送至所述充填刮板输送机；

打开所述充填刮板输送机底部的卸料口释放所述重金属吸附固化材料，同时通过充填液压支架后部的夯实机构对所述重金属吸附固化材料进行夯实，形成重金属固化墙体；

当所述重金属吸附固化材料夯实完成后，所述中转站接着释放所述煤基固废材料，通过上述相同的方式对所述煤基固废材料进行夯实，并形成煤基固废承压墙体，完成一垛充填墙体的充填；