阅读说明：本技术 一种干湿结合的矸石充填方法 (Dry-wet combined gangue filling method ) 是由 施现院 曹忠 赵庆民 孙刚 李秀山 李民 常显东 毕智强 李向阳 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种干湿结合的矸石充填方法,井下选矸、井下破碎、井下分仓储存,湿式充填采用直接向皮带机上的矸石喷洒水泥浆的方式,使用同一种液压支架交替完成干湿充填。具体步骤是：第一步,将开采出的原煤通过井下分选系统进行分选,分选出大颗粒矸石和中颗粒矸石,将大颗粒矸石运往干式充填料仓存储；第二步,将中颗粒矸石运往井下破碎系统,经颚式破碎机破碎后运往湿式充填料仓存储；第三步,将大颗粒矸石和其它充填料经井下充填转载系统运送至采空区充填,完成3至4个干式充填步距；第四步,转载待湿充填矸石完成湿式充填,并在皮带机输送料的同时向皮带机上部的矸石喷洒水泥浆；第五步,重复以上3~4步,直至充采完成。(The invention discloses a dry-wet combined gangue filling method, which comprises the steps of underground gangue selection, underground crushing and underground warehouse storage, wherein wet filling adopts a mode of directly spraying cement paste to gangue on a belt conveyor, and dry-wet filling is alternately completed by using the same hydraulic support. The method comprises the following specific steps: the method comprises the following steps that firstly, mined raw coal is sorted through an underground sorting system, large-particle gangue and medium-particle gangue are sorted, and the large-particle gangue is conveyed to a dry filling bin to be stored; secondly, transporting the medium particle gangue to an underground crushing system, crushing the medium particle gangue by a jaw crusher, and transporting the crushed medium particle gangue to a wet filling bin for storage; thirdly, conveying large-particle gangue and other fillers to a goaf through an underground filling transfer system to fill, and completing 3-4 dry filling steps; fourthly, transferring waste rocks to be wet-filled to finish wet filling, and spraying cement slurry to the waste rocks on the upper part of the belt conveyor while conveying and feeding materials by the belt conveyor; and fifthly, repeating the steps 3-4 until the completion of the filling and the mining.)

一种干湿结合的矸石充填方法

技术领域

本发明涉及一种干湿结合的矸石充填方法。

背景技术

矸石充填开采是解决三下压煤的重要方法，将采煤分拣出的矸石回填井下，既减少了矸石污染环境，又防止了地面沉降，一举两得。现用的矸石充填方法主要使用干式的原矸固体充填和湿式的膏体充填两种方法。原矸固体充填是将井上矸石山上的矸石经颚式破碎机破碎，再由转载系统运至井下采空区充填。这种充填方法最大的好处是充填速度快，使用帯捣实装置的充填支架可以实现前部采煤和后部的充填同步进行，生产效率高；原矸固体充填的不足之处是充填体为离散的矸石，充填料之间没有结合力，填充体越厚、填充体结构强度越小，不能有效支撑采空区上下围岩，采煤影响区地面沉降现象难以消除。湿式的膏体充填法是将井上矸石破碎成颗粒度很小的骨料，然后，在地面的膏体制备器中将这些矸石骨料与水泥浆混合配比制成充填膏体，最后将充填膏体泵送至井下采空区充填。膏体充填的好处是充填体强度高，充实率更是高于90%，充填体抗压强度大于3Mpa，充填效果非常好；膏体充填的不足之处在于充填效率低、成本高。充填膏体凝固需要几个小时，充填速度大大低于采煤速度，造成生产脱节。同时，膏体充填成本也远高于原矸固体充填。现有技术中还没有一种能集成干式充填和湿式充填优点于一体的充填方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种干湿结合的矸石充填方法，能加快充填速度，又能提高充填效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种干湿结合的矸石充填方法，充填所用矸石由井下矸石分选系统分选原煤获得，所述井下矸石分选系统包括双层振动筛和自动选矸机；干式充填矸石由双层振动筛直接筛分原煤获得，将干式充填矸石通过井下破碎系统二次加工工序得到待湿充填矸石，所述井下破碎系统是颚式破碎机；所述干式充填矸石、待湿充填矸石在井下分仓储存；所述干式充填矸石、待湿充填矸石使用井下充填转载系统运输，所述井下充填转载系统包括皮带机和多孔底卸式输送机，所述多孔底卸式输送机悬吊于液压支架顶梁尾端下部的可伸缩吊架之上，所述皮带机前端下部设有清理刮板，所述皮带机上部等间距设有多个水泥浆喷头，水泥浆喷头通过管道连接井上水泥浆制备装置；所述干式充填矸石、待湿充填矸石都是利用位于液压支架尾部的捣实装置向后部采空区捣实，湿式充填过程中所述水泥浆喷头向位于皮带机上的待湿充填矸石喷洒水泥浆形成湿式充填矸石，所述方法具体步骤是：

第一步，将开采出的原煤通过井下分选系统进行分选，分选出大颗粒矸石和中颗粒矸石，所述大颗粒矸石作为干式充填矸石并运往干式充填料仓存储；

第二步，将中颗粒矸石运往井下破碎系统，经颚式破碎机破碎后作为待湿充填矸石并运往湿式充填料仓存储；

第三步，将干式充填矸石和井上投放下来的其它充填料经井下充填转载系统运送至采空区并被液压支架的捣实装置向后推实，完成3至4个液压支架移动步距的干式充填；

第四步，将井下充填转载系统转移至湿式充填料仓运送待湿充填矸石到采空区并被液压支架的捣实装置向后推实，其中，在皮带机输送湿式充填矸石的同时位于皮带机上部的水泥浆喷头向待湿充填矸石喷洒水泥浆，水泥浆和待湿充填矸石在捣实过程中完成混合形成湿式充填矸石，湿式充填完毕；

第五步，返回第三步直至采空区矸石充填结束。

方案进一步是，所述大颗粒煤矸石是双层振动筛分选原煤的筛上物，为直径大于100mm的矸石。

方案进一步是，所述待湿充填矸石是双层振动筛分选原煤的筛中物经二次分选后再破碎的矸石颗粒，颗粒直径不大于30mm。

方案进一步是，所述水泥浆喷头在皮带机上方间隔设置，水泥浆喷头数量不少于3个。

方案进一步是，所述水泥浆水灰比是0.25~0.35，每方湿式充填矸石中待湿充填矸石与水泥浆配比在2.5~2.7之间。

方案进一步是，所述充填步距在2.5~4米之间。

本发明的有益效果是：

1.本发明中的湿式矸石充填不同于传统的膏体充填，湿式充填直接衔接干式充填，不必等待膏体凝固，提高了充填速度，使前采后充，充采同步成为现实。

2. 本发明解决了干式固体充填和膏体充填设备不通用难题，两种充填共用一种液压支架。

3.本发明的充填体中，离散的干式充填料被湿式充填体隔离、锁定，充填体结构稳定，支撑上下围岩效果接近膏体充填效果70％~80％，而充填成本不到膏体充填的1/4。

4. 本发明中的充填矸石均不升井，减少不必要的运输。

5. 本发明中的湿式充填的水泥浆由地面泵送井下，由于没有混合骨料，水泥浆泵送路程、可泵时间都优于普通充填膏体。

下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。

附图说明

图1是本发明原理示意图。

具体实施方式

一种干湿结合的矸石充填方法，本发明的原理如图1所示，尾部带有捣实装置的液压支架前部为采煤工作面，后部为充填工作面。在采煤工作面开采出的原煤混有精煤和矸石，充填所用矸石是由井下矸石分选系统分选原煤获得。井下矸石分选系统包括双层振动筛和自动选矸机，原煤经过双层振动篩被筛分成上、中、下三层，处于双层振动筛最上层的筛上物是直径大于100mm的矸石，这部分矸石作为干式充填料被运送到井下干式充填料仓储存；处于双层振动篩下层的篩下物是精煤，直接升井；处于双层振动篩中层的篩中物是煤块和矸石块的混合体，颗粒大小在50~100mm之间，篩中物需要使用自动选矸机进行二次选矸，自动选矸机是个常规设备不做赘述，经过自动选矸机分离出的矸石被送入颚式破碎机在井下破碎，这个破碎过程分为粗破和精破，最后得到颗粒直径不大于30mm待湿充填矸石，这些待湿充填矸石单独存储于井下湿式充填料仓内。矸石的分选、破碎都是在井下专门挖掘出的硐室中进行，硐室内的环境符合通风、防爆、防尘的要求。干式充填矸石、待湿充填矸石使用井下充填转载系统运输，井下充填转载系统包括皮带机和多孔底卸式输送机，多孔底卸式输送机悬吊于液压支架顶梁尾端下部可伸缩吊架之上，可伸缩吊架可以提高充填布料均匀性。皮带机上部等间距设有多个水泥浆喷头，水泥浆喷头通过管道连接井上水泥浆制备装置，水泥浆喷头数量不少于3个，水泥浆由井上泵送至井下，水灰比在0.25~0.35之间，皮带机前端下部设有清理刮板，用于刮除粘连在皮带上的充填料；干式充填矸石、湿式充填矸石都是利用位于液压支架尾部的捣实装置向后部采空区捣实。上面所说的湿式充填矸石是在湿式充填过程中，水泥浆喷头开启，向位于皮带机上的待湿充填矸石喷洒水泥浆从而形成湿式充填矸石，每立方湿式充填矸石中，待湿充填矸石与水泥浆质量配比在2.5~2.7之间；干式充填时，水泥浆喷头处于关闭状态。本充填方法具体步骤是：

第一步，将开采出的原煤通过井下分选系统进行分选，分选出大颗粒矸石和中颗粒矸石，大颗粒煤矸石是双层振动筛分选原煤的筛上物，为直径大于100mm的矸石，大颗粒矸石作为干式充填矸石并运往干式充填料仓存储；中颗粒矸石直径50~100mm，包含于双层振动筛分选原煤的筛中物之内，这部分矸石是由井下自动选矸机二次分选出来的。

第二步，将中颗粒矸石运往井下破碎系统，经颚式破碎机破碎后作为待湿充填矸石，经过破碎后的矸石颗粒直径不大于30mm，并被运往湿式充填料仓存储；

第三步，将干式充填矸石和井上投放下来的其它充填料经井下充填转载系统运送至采空区并被液压支架的捣实装置向后推实，完成3至4个干式充填步距，这里所说的其他充填料包括废石、建筑渣、劣质土等；

第四步，将井下充填转载系统转移至湿式充填料仓，运送待湿充填矸石到采空区并被液压支架的捣实装置向后推实，水泥浆和待湿充填矸石在捣实过程中完成混合形成湿式充填矸石。其中，在皮带机输送待湿充填矸石的同时，位于皮带机上部的水泥浆喷头开启，向待湿充填矸石喷洒水泥浆，水泥浆配置的水灰比是在0.25~0.35之间，水泥浆喷洒量与同时运输的待湿充填矸石量成比例，由水泥浆和待湿充填矸石混合而成的每方湿式充填矸石中待湿充填矸石与水泥浆配比在2.5~2.7之间。以上所说的充填步距在2.5~4米之间，干式充填和湿式充填步距相同。

第五步，返回第三步直至采空区矸石充填结束。

本发明中的湿式矸石充填不同于传统的膏体充填，湿式充填直接衔接干式充填，不必等待膏体凝固，提高了充填速度，使前采后充，充采同步成为现实。

本发明解决了干式固体充填和膏体充填设备不通用难题，两种充填共用一种液压支架。本发明的充填体中离散的干式充填料被湿式充填体隔离、锁定，整个充填体结构稳定，支撑上下围岩效果接近膏体充填效果70％~80％，而充填成本不到膏体充填的1/4。本发明中的充填矸石均不升井，减少不必要的运输。本发明中的湿式充填的水泥浆由地面泵送井下，由于没有混合骨料，水泥浆泵送路程、可泵时间都优于普通充填膏体。