[發明專利]一種露天端幫壓煤充填開采系統

有效

• 申請號: 201910246912.X
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109882240B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 周楠;張吉雄;孟國豪;李猛;張衛清
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21F15/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發明公開了一種露天端幫壓煤充填開采系統，包括掘進自動割煤、自動布管、封閉巷口、管道自動充填、滿巷自動監測。掘進機掘進割煤時，伸出機械臂拖動充填管路前進，管路自動布置在巷道一側底端，回采結束后，隨掘進機后撤機械臂與充填管路分離，管路便留在原地，即實現自動布管；在充填巷道對應的平盤上設置監測管路，待膠結充填料充滿巷道后，通過監測管路發出信號，充填泵停止向充填管路泵送料漿，從而完成巷道充填，即實現滿巷自動監測。該工藝將膠結充填采煤工藝和端幫掘進采煤工藝相結合，利用無人化充填工作面將露天端幫壓煤開采出來，實現自動化布管、滿巷自動監測。

技術領域

本發明屬于礦山充填開采工藝領域，具體涉及一種露天端幫壓煤充填開采系統。

背景技術

我國部分露天煤礦因為開采強度大，開采時間長，露天境界內易開采的煤炭資源已經基本被開采完畢。但是礦坑邊坡壓占大量煤炭資源，如果放棄不采會造成煤炭資源的嚴重浪費，不利于煤礦的可持續發展，同時使國家遭受重大的資源損失；且遺留的煤炭長時間與氧氣接觸風化，易產生自然發火，對周邊自然環境及村落安全造成嚴重威脅。

一般回收邊坡壓煤的主要方法是進行端幫開采，但在頂板不完整，強度不夠的情況下進行端幫開采容易造成煤層頂板大面積冒落，從而損毀機器，危害人員安全；在端幫開采過程中需要留設大量的煤柱用于維護采礦安全，煤柱留設又會影響煤炭采出率，易產生自然發火災害；且端幫開采又會導致地表沉陷，邊坡管理困難。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種露天端幫壓煤充填開采系統，以克服現有開采方式的不足，既能夠實現大量煤炭資源的回收，又能夠減少地表沉陷，確保采場安全與邊坡穩定。

本發明采用的技術方案為：

本發明一種露天端幫壓煤充填開采系統，具有以下組成：掘進機在端幫臺階下自動掘進巷道割煤，所述掘進機鉸接的機械臂連接充填管路的出口端，拖動其鋪設在巷道中；所述充填管路的入口端連接外部的充填泵；所述充填泵外接二位三通電磁閥的入口P，所述二位三通電磁閥的兩個出口A、B分別連接巷道內的充填管路與外部的廢水池；在巷道對應的平盤上垂直鉆孔至采空區，埋設監測管路，高出平盤的監測管路內部兩側分別設置電極，外接電線至所述二位三通電磁閥的電磁鐵。

進一步的，所述機械臂由均呈“L”形的鉸支臂和固支臂在頂部鉸接組成，所述固支臂的垂直段和水平段固接；所述鉸支臂匹配置于固支臂內側，由伸縮段和水平段鉸接組成，水平段上設有若干穿銷孔；

所述充填管路的前端安裝加強箍，所述加強箍焊接有外伸平臺，其上設有與所述鉸支臂水平段上對應匹配的穿銷孔。

所述鉸支臂的伸縮段由上下兩段大、小管套接組成。

所述監測管路由PVC管制成，上口高出平盤200mm，管路內兩側與平盤地表同一水平的位置處對稱布設兩個電極，電極相互不導通。

進一步的，本發明一種露天端幫壓煤充填開采系統，包括以下步驟：

(1)掘進自動割煤：掘進機自動掘進割煤，煤由膠帶輸送機運出巷道；

(2)自動布管：掘進機伸出機械臂拖動充填管路，隨掘進機不斷推進，充填管路自動布置在巷道一側底端，當掘進機推至停采線時，停止割煤，設備撤出充填巷，充填管路留在巷道中；

(3)封閉巷口：在巷道入口架設充填袋，利用充填袋充填膨脹，封閉巷道入口；

(4)管道自動充填：開啟充填泵，進行管道充水、灰漿推水、膠結充填料推灰漿、泵送膠結充填料各充填工序；

(5)滿巷自動監測：待膠結充填料充滿巷道后，監測管路內充滿膠結充填料，連通兩側電極，通過監測管路發出信號至二位三通電磁閥，控制充填泵停止向充填管路泵送料漿，實現滿巷自動監測，完成巷道充填。

進一步的，所述自動布管工藝為：