[發(fā)明專利]井下矸石泵送充填系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810019494.2
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN101215976A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建平;杜長龍;滕廣林;蔡津玲;方樹鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21F15/10
• 分類號: E21F15/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 黃雪蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及井下矸石泵送充填系統(tǒng)及方法，尤其適用于煤礦井下工作面采空區(qū)及“三下”采煤的回填。

背景技術(shù)

礦產(chǎn)資源是人類社會的寶貴財(cái)富，是人類社會賴以生存和發(fā)展不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，但礦產(chǎn)資源的過度開發(fā)不可避免地會導(dǎo)致礦山原有的生態(tài)環(huán)境改變：如植被破壞、廢石成山、地下水下降、占用良田、河道改遷、地表塌陷、水質(zhì)污染、污水排放以及大量尾礦堆放等。而煤炭生產(chǎn)排出的大量矸石堆積成矸石山，占用了大量農(nóng)田和綠地，形成地表污染。因此，盡量使礦山固體廢料不向地面排放和采空區(qū)被有效地充填，已是急待研究解決的重大課題。

近十多年來，一些采礦工業(yè)發(fā)達(dá)的國家均致力于研究開發(fā)高效低耗的充填技術(shù)，以滿足大力推廣應(yīng)用充填采礦工藝進(jìn)而達(dá)到提高資源效率、保護(hù)遠(yuǎn)景資源和保護(hù)自然環(huán)境的目的。

國內(nèi)外礦山充填技術(shù)的發(fā)展均經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，但國內(nèi)的發(fā)展要比國外滯后10～20年，在后階段，由于吸取了國外的經(jīng)驗(yàn)，因而其差距已逐步縮小。

第一階段：國外在20世紀(jì)40年代以前，以處理廢棄物為目的，在完全不了解充填物料性質(zhì)和使用效果的情況下，將礦山廢料送入井下空區(qū)。國內(nèi)在上世紀(jì)50年代以前，均是以處理廢棄物為目的的廢石干式充填工藝，廢石干式充填采礦法曾在50年代初期成為我國主要的采礦方法之一。但于1956年以后，隨著回采技術(shù)的發(fā)展，廢石干式充填因其效率低、生產(chǎn)能力小和勞動強(qiáng)度大，滿足不了回采技術(shù)發(fā)展的需要。

第二階段：20世紀(jì)40～50年代，澳大利亞和加拿大等國的一些礦山開發(fā)并應(yīng)用了水砂充填技術(shù)。從此真正開始將礦山充填納入采礦計(jì)劃，成為采礦系統(tǒng)的一個組成部分，并且對充填料及其充填工藝開展了研究。這一階段主要是將尾礦借助水力充入井下采空區(qū)，其充填料的輸送濃度較低，需要在采場大量脫水。國內(nèi)礦山從60年代才開始采用水砂充填工藝。

第三階段：60～70年代，開始應(yīng)用和研發(fā)尾礦皎結(jié)充填技術(shù)。由于非膠結(jié)充填體無自立能力，難以滿足采礦工藝高回采率和低貧化率的需要，因而在水砂充填工藝得以發(fā)展并推廣應(yīng)用后，就開始發(fā)展采用膠結(jié)充填技術(shù)。國內(nèi)初期的膠結(jié)充填均為傳統(tǒng)的混凝土充填，即完全按建筑混凝土的要求和工藝制備和輸送膠結(jié)充填料。

第四階段：20世紀(jì)80～90年代，隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，原充填工藝已不能滿足回采工藝的要求和進(jìn)一步降低采礦成本或環(huán)境保護(hù)的需要，因而發(fā)展了高濃度充填技術(shù)、膏體充填、塊石砂漿膠結(jié)充填和全尾礦膠結(jié)充填等新技術(shù)。高濃度充填是指充填料到達(dá)采場后，雖有多余水分滲出，但其多余水分的滲透速度很低、濃度變化較慢的-種充填方式。該充填工藝由于效率低、成本高、勞動強(qiáng)度大，嚴(yán)重制約了推廣應(yīng)用。

另外，在煤礦開采中把矸石從井下運(yùn)到地面以及把充填物從井上運(yùn)輸?shù)骄拢枰度氪罅康馁Y金。因此，實(shí)施井下矸石充填不僅能減少井下矸石運(yùn)輸提升量，緩解礦井輔助運(yùn)輸壓力，而且能減少地面矸石占地面積，有利益于保護(hù)自然環(huán)境。

目前，許多煤礦多采用由翻矸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、拋矸機(jī)等設(shè)備組成的井下矸石充填系統(tǒng)，將煤矸石直接在井下充填廢棄巷道或采煤面液壓支架后的采空區(qū)。但由于該系統(tǒng)要求充填巷內(nèi)矸石輸送機(jī)在矸石充填過程中不斷外移、機(jī)架不斷拆除、皮帶不斷縮短、機(jī)尾卸矸點(diǎn)與矸石充填部搭接，影響了生產(chǎn)效率，加大了工人的勞動強(qiáng)度；另外，皮帶輸送矸石，需要在主巷道旁邊再掘進(jìn)一個巷道，其成本高，而且充填區(qū)充填容積率低、粉塵大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，充填效果好，成本低，不需要增加掘進(jìn)巷道，即實(shí)現(xiàn)可遠(yuǎn)距離輸送矸石的井下矸石泵送充填系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的井下矸石泵送充填系統(tǒng)，包括給矸機(jī)，皮帶輸送機(jī)，在給矸機(jī)與皮帶輸送機(jī)之間設(shè)有一二級齒輥破碎機(jī)，給矸機(jī)斜置在矸石倉下方，給矸機(jī)向二級齒輥破碎機(jī)中送矸的前進(jìn)方向上設(shè)有除鐵器；皮帶輸送機(jī)的前方設(shè)有一強(qiáng)力液態(tài)攪拌機(jī)，皮帶輸送機(jī)斜置在二級齒輥破碎機(jī)與強(qiáng)力液態(tài)攪拌機(jī)之間；強(qiáng)力液態(tài)攪拌機(jī)旁設(shè)有輸送泵，輸送泵上連接有流動稠料矸石的輸送管。

所述的二級齒輥破碎機(jī)包括上下粗細(xì)兩組齒輪減速傳動機(jī)構(gòu)和兩組破碎齒輥。

本發(fā)明的井下矸石泵送充填方法，在給矸機(jī)運(yùn)送矸石的過程中，采用除鐵器對矸石進(jìn)行除鐵，除鐵后的矸石被送入二級齒輥破碎機(jī)中進(jìn)行粗細(xì)兩級破碎，破碎后的矸石通過皮帶輸送機(jī)運(yùn)送至強(qiáng)力液態(tài)攪拌機(jī)中加水進(jìn)行攪拌，將攪拌成流動稠料后的矸石經(jīng)輸送泵泵入輸送管，由輸送管將流動稠料矸石送至充填巷道。