[發(fā)明專利]基于TBM的煤礦資源流相開(kāi)發(fā)裝備及開(kāi)發(fā)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610590001.5
• 申請(qǐng)日: 2016-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106089208B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝和平;高明忠;鞠楊;高峰;張茹;邱治強(qiáng);李安強(qiáng);汪文勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C41/18
• 分類號(hào): E21C41/18;E21F15/06;C10J3/00;B03B5/00
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司51202
• 代理人: 黃幼陵,郭萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦資源開(kāi)采與利用領(lǐng)域，特別涉及基于TBM的煤礦資源流相開(kāi)發(fā)裝備以及基于TBM的煤礦資源流相開(kāi)發(fā)方法。

背景技術(shù)

隨著地球淺部煤礦資源的逐漸枯竭，煤礦資源的開(kāi)發(fā)不斷地走向地球深部。目前煤礦資源的開(kāi)采深度已達(dá)到了1500米，現(xiàn)有煤礦資源開(kāi)采都采用的是固相開(kāi)發(fā)的方式，需要大量的人力下井開(kāi)采，將開(kāi)采出的煤礦運(yùn)送至地表，配合地表的選礦廠對(duì)所開(kāi)采出的煤礦進(jìn)行篩選，配合地表的熱力發(fā)電廠和氣化車間進(jìn)行發(fā)電和生產(chǎn)煤氣，這種開(kāi)發(fā)方式主要存在以下不足：

(1)將井下開(kāi)采出的煤礦運(yùn)送至地面，需要占用大量的地面空間來(lái)存放，在地面修建選礦廠、熱力發(fā)電廠以及氣化車間等設(shè)施也需要占用大量的空間，并且，熱力發(fā)電會(huì)產(chǎn)生大量煤渣，而當(dāng)煤礦品位較低時(shí)，選礦會(huì)產(chǎn)生大量的尾礦，這些煤渣和尾礦通常也是堆放在地面，等待另行處理，這也會(huì)占用大量的空間，以上這些會(huì)導(dǎo)致煤礦的開(kāi)采及后續(xù)的轉(zhuǎn)化利用需要大量征地，存在著成本高昂的問(wèn)題；(2)將井下開(kāi)采出的煤礦運(yùn)送至地面，需要消耗大量的能量，并且，隨著地面地質(zhì)情況的不同，某些煤礦的開(kāi)采點(diǎn)與地面上的選礦廠、熱力發(fā)電廠、氣化車間等的布置相對(duì)分散，通常需要依靠軌道在各個(gè)工序之間進(jìn)行物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，這些也會(huì)導(dǎo)致能耗過(guò)高的問(wèn)題；(3)地面選礦廠、熱力發(fā)電廠工作過(guò)程中產(chǎn)生的矸石、廢渣、粉塵、CO₂等廢氣較多，會(huì)加重地表污染；(4)地面選礦廠、熱力發(fā)電廠、地面運(yùn)輸軌道等設(shè)施的建設(shè)與維護(hù)都需要高昂的成本；(5)大量的人力下井開(kāi)采，機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)密集程度高，加之井下條件惡劣，安全事故頻發(fā)，人員傷亡率高；(6)由于需要大量的人力下井開(kāi)采，而隨著開(kāi)采深度的增加，地下工作環(huán)境會(huì)變得越來(lái)越惡劣，例如，高溫等問(wèn)題，當(dāng)開(kāi)采深度增加到一定程度時(shí)，地下環(huán)境已不適合人力生存和工作，據(jù)估算，目前煤礦資源的固相開(kāi)采方式的極限深度是無(wú)法超過(guò)6000米的，要實(shí)現(xiàn)對(duì)深度超過(guò)6000米的煤礦資源的開(kāi)采利用是人類可望不可及的奢望。

基于上述技術(shù)現(xiàn)狀，若能顛覆現(xiàn)有的煤礦資源開(kāi)發(fā)技術(shù)，研發(fā)出煤礦資源流相開(kāi)發(fā)裝備及開(kāi)發(fā)方法，實(shí)現(xiàn)人不下井、煤不升井的煤礦資源開(kāi)采與利用，對(duì)于解決現(xiàn)有煤礦開(kāi)采方式存在的能耗高、成本高、開(kāi)采人員安全、環(huán)境污染以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)深地開(kāi)采等問(wèn)題都將產(chǎn)生積極的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于TBM的煤礦資源流相開(kāi)發(fā)裝備及開(kāi)發(fā)方法，以提高煤礦資源開(kāi)發(fā)的安全性、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度及環(huán)境污染，降低煤礦資源的開(kāi)發(fā)能耗及成本，實(shí)現(xiàn)深地煤礦資源的開(kāi)采。

本發(fā)明提供的基于TBM的煤礦資源流相開(kāi)發(fā)裝備，包括含有刀盤、流相開(kāi)發(fā)箱的全斷面掘進(jìn)機(jī)，第一輸送帶、第五輸送帶、煤氣輸出管道，以及安裝在流相開(kāi)發(fā)箱內(nèi)的煤礦選洗器、第二輸送帶、發(fā)電機(jī)組、第三輸送帶、第四輸送帶、充填料加工室、氣化裝置和無(wú)線輸電設(shè)備；

所述第一輸送帶的一端與全斷面掘進(jìn)機(jī)中刀盤的煤礦輸出端相接，另一端與煤礦選洗器的進(jìn)料口相接；所述第二輸送帶的一端與煤礦選洗器的普通煤出口相接，另一端與發(fā)電機(jī)組的燃料室相接；所述第三輸送帶的一端與煤礦選洗器的精煤出口相接，另一端與氣化裝置的進(jìn)料口相接；所述第四輸送帶的一端與發(fā)電機(jī)組的煤渣輸出口相接，另一端與充填料加工室的進(jìn)料口相接；所述第五輸送帶的一端與充填料加工室的出料口相接，另一端與煤礦采空區(qū)相接；所述煤氣輸出管道與氣化裝置的煤氣輸出口連接，將精煤氣化形成的煤氣輸送至煤氣儲(chǔ)存室；所述無(wú)線輸電設(shè)備與發(fā)電機(jī)組電連接，將發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)的電力輸送至地表面，所述全斷面掘進(jìn)機(jī)、煤礦選洗器、氣化裝置、充填料加工室和各輸送帶的動(dòng)力部件分別通過(guò)傳輸線與發(fā)電機(jī)組電連接，從發(fā)電機(jī)組獲取工作電流。

上述裝備中，所述煤氣儲(chǔ)存室可設(shè)置在地表面，也可設(shè)置在接近地表面的地下。

上述裝備中，所述充填料加工室中設(shè)有物料儲(chǔ)存區(qū)和充填料加工區(qū)，物料儲(chǔ)存區(qū)包括水泥、膠固粉和水儲(chǔ)存區(qū)，分別用于儲(chǔ)存水泥、膠固粉和水，各儲(chǔ)存區(qū)分別通過(guò)管件與地表的水泥、膠固粉和水補(bǔ)充點(diǎn)連接，用于向充填料加工室補(bǔ)給水泥、膠固粉和水，為了適應(yīng)地下開(kāi)采面的不斷向前推進(jìn)，連接充填料加工室中的各儲(chǔ)存區(qū)與地表面的水泥、膠固粉和水補(bǔ)充點(diǎn)的管件可在地表進(jìn)行加長(zhǎng)處理；所述充填料加工區(qū)中安裝有混合設(shè)備，用于將煤渣、水泥、膠固粉和水混合形成充填料。

上述裝備中，所述TBM(Tunnel Boring Machine的縮寫)為全斷面掘進(jìn)機(jī)，全斷面掘進(jìn)機(jī)的型號(hào)根據(jù)工程的地質(zhì)情況、開(kāi)采深度等實(shí)際情況進(jìn)行選擇。