一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202410259621.5 | 申请日 | 2024-03-07 | 公开(公告)号 | CN117967389A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 中国矿业大学; 深圳大学; | 发明人 | 周楠; 张吉雄; 李百宜; 丁鹿玮; 方坤; 孙志辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法，包括：在液压 支架 后方铺设轨道并设置喷浆装置；前方工作面割 煤 、移架并推移刮板 输送机 后推移喷浆轨道，并在第一个液压支架后方投放煤矸石颗粒；开始喷浆，煤矸石与料浆固结形成充填体，新形成的充填体厚度达到0.3m时停止喷浆和煤矸石落料；而后将喷浆装置移动至下一液压支架后方，在此处开启煤矸石落料并向煤矸石喷洒料浆，如此循环直至工作面采煤和充填作业完成。本方法简单安全高效，可执行架后自移式的喷浆作业，能够在煤矸石落料的同时，自由往返喷洒快速粘凝材料，煤矸石与快速粘凝材料共同形成充填体，实现高效充填开采。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法，其特征在于，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法技术领域[0001] 本发明涉及高效充填开采技术领域，具体涉及一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法。 背景技术[0002] 高效充填开采技术的提出为进一步实现高效充填开采提供了方向，该技术的重要内容为将破碎后的煤矸石运输采空区落料，而后向煤矸石喷洒快速粘凝材料，快速粘凝材料迅速膨胀、固结，与煤矸石形成高孔隙充填体，从而使充填作业高效化。喷浆装置的设计和布置是实现该技术的关键所在，然而煤矿井下目前使用的喷浆机的移动工序往往较为繁琐且移动范围局限，另外，当所需喷浆范围较大时，通常采用多台喷浆机协同喷浆的方式扩大喷浆范围，导致煤炭开采成本居高不下。为此，为了达到低成本、高效及时地喷浆并简化喷浆装置移动工序，同时形成切实可行的喷浆方法，因此亟需一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法，有效解决高效充填开采技术实现所面临的问题。 发明内容[0003] 针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法，其能够低成本、高效及时地喷浆并简化喷浆装置移动工序。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： [0005] 本发明提供一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法，包括以下步骤： [0006] S1、在工作面液压支架后方铺设两排固定在一起的喷浆轨道，喷浆轨道4由多节轨道单元拼接而成； [0007] S2、在喷浆轨道上设置运行小车，运行小车上安装喷浆装置，运行小车底部与喷浆轨道适配的行走轮分别采用单独的电机进行驱动； [0008] S3、前方工作面割煤、移架并推移刮板输送机之后，按照刮板输送机相同的移动方式推移喷浆轨道，并在第一个液压支架后方投放煤矸石颗粒； [0009] S4、根据喷浆出料情况进行调试，设置喷浆装置的喷浆压强参数； [0010] S5、在向采空区投放煤矸石颗粒的同时，由喷浆装置喷洒快速粘凝材料，与煤矸石混合形成充填体煤矸石与料浆固结形成充填体，新形成的充填体达到一定厚度时停止喷浆和煤矸石落料； [0011] S6、将喷浆装置移动至下一液压支架后方，在此处开启煤矸石落料并向煤矸石喷洒料浆，如此循环直至工作面采煤和充填作业完成。在此过程中喷浆装置可移动至喷浆轨道任意位置进行喷浆，可用于料浆补喷或其他功能需求。 [0012] 优选地，轨道单元包括轨道底座，轨道底座的中部设有用于连接液压支架的架轨连接部件，轨道底座上端开有凹槽并嵌入有齿轨，齿轨选用具有弹性的塑胶制作，能够弯曲。相邻两个轨道单元之间铰接并能够实现最小10°之内的水平转向。 [0013] 优选地，步骤S3中，液压支架控制轨道单元的移动，在割煤后同步移动刮板输送机和喷浆轨道。 [0014] 优选地，两个喷浆轨道之间通过若干平行固连杠连接在一起，并排布置的两个轨道单元之间设置最少个平行固连杠。 [0015] 优选地，所述轨道单元的两端设有连接环，相邻两个轨道单元之间通过连接环铰接。 [0016] 优选地，所述运行小车底部的行走轮上适配有转向轮壳，用于对其进行防护。 [0017] 优选地，步骤S5中，新形成的充填体厚度达到0.3m时停止喷浆和煤矸石落料。 [0018] 本发明的有益效果在于： [0019] 1、在液压支架后方设置可弯曲可移动的喷浆轨道，并设计相匹配的喷浆装置，能够实现喷浆装置自移，利用单台喷浆装置的往复移动及时满足大范围喷浆需求，解决了喷浆机布置和转移的难题。 [0020] 2、喷浆轨道的移动可与刮板输送机的推移工序相同，能够使喷浆轨道随工作面的推进而推移，且移动工序简单易操作。同时，大大减少了喷浆装置数量，降低煤炭开采成本，从而提高矿井收益率。 [0021] 3、另外，喷浆装置与喷浆轨道通过齿轮啮合的方式移动，有利于适应不同的工作面坡度，规避普通轨道滑轨问题。整个装置结构简单，安全高效，能够满足高效充填开采技术的功能需求，在本技术领域内具有广泛的实用性。附图说明 [0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0023] 图1为本发明实施例提供的喷浆装置沿喷浆轨道移动的示意图； [0024] 图2为本发明实施例提供的轨道单元的结构示意图； [0025] 图3为本发明实施例提供的运行小车的结构示意图。 [0026] 附图标记说明： [0027] 1‑煤层，2‑液压支架，3‑充填体，4‑喷浆轨道，5‑采煤机，6‑快速粘凝材料，7‑喷浆移动装置，8‑刮板输送机，10‑齿轨，，12‑平行固连杠，13‑轨道底座，15‑连接环，16‑喷浆装置，17‑转向轮壳，18‑运行小车，20‑移动轮，21‑架轨连接部件。 具体实施方式[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0029] 如图1至图3所示，一种矸石高孔隙充填材料架后自移式充填方法，属于煤矿充填开采技术领域，喷浆装置16与液压支架2相互配合，在前方煤层开采煤层1的同时完成后方采空区充填作业；包括以下步骤： [0030] S1、在工作面液压支架2后方铺设两排固定在一起的喷浆轨道4，喷浆轨道4由多节轨道单元拼接而成； [0031] 轨道单元包括轨道底座13，轨道底座13的中部设有用于连接液压支架2的架轨连接部件21，轨道底座13上端开有凹槽并嵌入有齿轨10，齿轨10选用具有弹性的塑胶制作，能够弯曲。相邻两个轨道单元之间铰接并能够实现最小10°之内的水平转向。 [0032] 两个喷浆轨道4之间通过若干平行固连杠12连接在一起，并排布置的两个轨道单元之间设置最少2个平行固连杠12。 [0033] 所述轨道单元的两端设有连接环15，相邻两个轨道单元之间通过连接环15铰接。 [0034] S2、在喷浆轨道4上设置运行小车18，运行小车18上安装喷浆装置16，运行小车18底部与喷浆轨道4适配的行走轮20分别采用单独的电机进行驱动； [0035] 所述运行小车18底部的行走轮20上适配有转向轮壳17，用于对其进行防护。运行小车18、喷浆装置16、喷浆轨道4组成喷浆移动装置7。 [0037] S3、前方工作面割煤、移架并推移刮板输送机8之后，按照刮板输送机8相同的移动方式推移喷浆轨道4，并在第一个液压支架2后方投放煤矸石颗粒；液压支架2控制轨道单元的移动，在割煤后同步移动刮板输送机8和喷浆轨道4。 [0038] S4、根据喷浆出料情况进行调试，设置喷浆装置16的喷浆压强参数； [0039] S5、在向采空区投放煤矸石颗粒的同时，由喷浆装置16喷洒快速粘凝材料，与煤矸石混合形成充填体煤矸石与料浆固结形成充填体3，新形成的充填体3达到0.3m厚度时停止喷浆和煤矸石落料；快速粘凝材料选用公开号为CN117263581A的一种矸石快速高效胶结的高孔隙充填材料的制备方法里公开的快速粘凝胶结材料； [0041] S6、将喷浆装置16移动至下一液压支架2后方，在此处开启煤矸石落料并向煤矸石喷洒料浆，如此循环直至工作面采煤和充填作业完成。在此过程中喷浆装置16可移动至喷浆轨道4任意位置进行喷浆，可用于料浆补喷或其他功能需求。 [0042] 本方法设计简单，安全高效，可执行架后自移式的喷浆作业，能够在煤矸石落料的同时，自由往返喷洒快速粘凝材料，煤矸石与快速粘凝材料共同形成充填体，实现高效充填开采。 |
||||||
