一种煤矿井下移动式膏体制备与输送装置的制作方法

本实用新型属于采矿工程技术及设备领域，具体涉及一种煤矿井下移动式膏体制备与输送装置。

背景技术：

井工煤矿在建设和生产过程中会产生大量的矸石，传统的方式是直接堆放于地表，地表堆积的矸石形成矸石山，对矿区生态环境带来很大的危害，同时也存在较大的安全隐患。矸石井下充填技术已经是现代矿井绿色可持续发展的重要技术攻关方向。

现阶段，煤矿膏体充填大多采用在地面建设制膏站的方式，膏体在地面制备好后，利用设置在地面的充填泵，将膏体通过管道输送至工作面采空区内。该种方式在实际工程应用中存在以下问题：

1.因膏体制设备布置在地面上，需要通过管道将膏体长距离输送至工作面采空区，输送距离可达数公里，而膏体中一般均加入了水泥，长距离输送容易造成严重的堵管事故，一旦堵管，需要短时间内投入大量人力物理进行清理，否则管道将大量报废。

2.膏体长距离输送要求充填泵组出口压力较大，加之膏体采用垂直的下料井下放至井下，必然导致井下膏体输送管道处于高压状态，现有的采用膏体长距离输送的充填开采矿井，膏体输送管道内压力大都超过20MPa，严重威胁井下人员生命安全。

3.工作面顺槽长度较长时，需要在顺槽内设置多个充填泵进行接力运输，随着工作面推进，大件设备的拆卸工作频繁，现场工人劳动强度大。

4.膏体在地面制备时，搅拌机均直接搭接在充填泵组进料斗上方，此种方式设备安装高度大，井下膏体制备直接采用此方式，势必造成井下巷道高度过高(充填量为350t/h时，设备安装高度4650mm，巷道高度应大于4950mm)，大大增加巷道掘进工程量；其次，矿井膏体充填开采需要较大充填量时，受井下巷道高度限制，搅拌机均直接搭接在充填泵组进料斗上方的方式也无法实现膏体制备系统紧随采煤工作面的推进而移动。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种煤矿井下移动式膏体制备与输送装置，在满足矿井所需充填量及巷道高度的前提下，减少长距离管道输送所带来的堵管事故发生风险、避免井下膏体输送管道处于高压状态、降低现场工人劳动强度、减少系统后期投资。

本实用新型采用如下的技术方案：

一种煤矿井下移动式膏体制备与输送装置，包括干料转载皮带、一号搅拌机、二号搅拌机、底卸式刮板输送机、布置在井下巷道内的干料运输皮带以及布置在采煤工作面顺槽内的钢制轨道；其中，

钢制轨道上布置有从右至左依次连接的一号设备列车、二号设备列车、三号设备列车和四号设备列车；

干料转载皮带整体通过钢结构固定在一号设备列车上，干料运输皮带机头与干料转载皮带机尾搭接；一号搅拌机和二号搅拌机设置在干料转载皮带上部水平段的下方；一号搅拌机通过钢结构固定在一号设备列车上，二号搅拌机通过钢结构固定在二号设备列车上；在一号搅拌机和二号搅拌机的下方设置有裙边带式输送机，裙边带式输送机机尾固定在一号设备列车上，裙边带式输送机机头通过钢结构固定在二号设备列车上；在一号搅拌机和二号搅拌机的进料端分别设置有一号给水管和二号给水管；

底卸式刮板输送机通过钢结构固定在三号设备列车上，裙边带式输送机机头与底卸式刮板输送机机尾搭接；底卸式刮板输送机下方设置有一号充填泵组和二号充填泵组，一号充填泵组固定在三号设备列车上，二号充填泵组固定在四号设备列车上，底卸式刮板输送机机头位于二号充填泵组进料斗上方。

本实用新型进一步的改进在于，干料转载皮带整体呈“Z”字形布置，包括位于干料运输皮带下方的下部水平段，位于一号搅拌机和二号搅拌机上方的上部水平段，以及连接两个水平段的倾斜段。

本实用新型进一步的改进在于，干料运输皮带与干料转载皮带搭接长度大于采煤工作面每天推进距离。

本实用新型进一步的改进在于，干料转载皮带上设置一部犁式卸料器，且位于一号搅拌机进料端的上方；干料转载皮带机头位于二号搅拌机进料端的上方。

本实用新型进一步的改进在于，一号给水管在靠近管口处设置有一号流量计和一号电磁阀，二号给水管在靠近管口处设置有二号流量计和二号电磁阀；一号给水管和二号给水管均与井下的消防洒水管路或者排水管路相连。

本实用新型进一步的改进在于，底卸式刮板输送机上设置有电液平板闸门，且电液平板闸门位于一号充填泵组进料斗上方。

本实用新型进一步的改进在于，一号设备列车、二号设备列车、三号设备列车和四号设备列车之间采用钢链连接，并在连接处设置有防撞杆，防撞杆比钢链短10cm。

本实用新型进一步的改进在于，一号设备列车、二号设备列车、三号设备列车和四号设备列车均采用分体式结构，通过多个分体组装成设备列车整体。

本实用新型进一步的改进在于，一号设备列车前端设置有牵引钢链。

本实用新型进一步的改进在于，钢制轨道下方等距离设置有枕木，枕木放置在巷道地板上，钢制轨道长度大于各设备列车相连长度与采煤工作面每天推进距离的总和。

本实用新型至少具备以下有益效果：

本实用新型提供的一种煤矿井下移动式膏体制备与输送装置，包括干料运输皮带、干料转载皮带、一号搅拌机、二号搅拌机、裙边带式输送机、底卸式刮板输送机、一号充填泵组、二号充填泵组、钢制轨道、一号设备列车、二号设备列车、三号设备列车、四号设备列车、一号给水管、一号流量计、一号电磁阀、二号给水管、二号流量计、二号电磁阀、犁式卸料器等。将上述相关膏体制备设备布置在井下靠近采煤工作面100m～300m的顺槽内，工作时，首先在地面上将矸石破碎后与水泥、粉煤灰和少量水搅拌均匀制成混合潮料，经投料井投至井下储料仓，干料运输皮带将井下储料仓内的混合潮料运送至干料转载皮带上。正常情况下，犁式卸料器处于开启状态，混合潮料落至二号搅拌机内(此时一号搅拌机处于备用状态)，加水搅拌后制成膏体，经裙边带式输送机运送至底卸式刮板输送机，正常情况下，电液平板闸门处于开启状态(此时一号充填泵组处于备用状态)，膏体落入二号充填泵组进料斗内，膏体经膏体输送管道输送至采煤工作面后方的采空区内。具体来说，有以下几个优点：

1.因膏体制备工序及设备布置在井下靠近采煤工作面100m～300m的顺槽内，膏体管道输送距离大大减少，输送管道系统简化，降低了堵管事故发生概率及事故处理时间。此外，井下采用干料运输皮带实现混合潮料的长距离输送，实现了长距离输料的可视化，一旦运料系统出现故障后亦便于清除物料。

2.膏体制备工序及设备布置在井下靠近采煤工作面100m～300m的顺槽内，需要克服膏体管道输送的沿程阻力损失值较小，使得充填泵组出口压力维持在4.0MPa左右即可实现工作面采空区的膏体充填，有效避免了井下膏体输送管道高压所带来的人员伤亡风险。

3.膏体制备相关设备集成在设备列车上，干料运输皮带与干料转载皮带搭接长度大于采煤工作面每天推进距离，如此膏体制备相关设备可随采煤工作面的推进而实时的移动，在每天的检修班作业时间内增加或减少干料运输皮带长度，避免了大件设备的频繁拆卸，降低了现场工人劳动强度。

4.本实用新型中充填泵组与搅拌机之间采用了裙边带式输送机和底卸式刮板输送机相配合，以实现膏体的运输，降低了设备安装高度；在矿井所需膏体充填量约300t/h时，本实用新型所公开的一种煤矿井下移动式膏体制备方法及装置相关设备安装高度可保持在3.9m以内，可以在高度大于等于4.2m的巷道内实现膏体制备系统紧随采煤工作面的推进而移动，该方式适合于厚煤层矿井或所需充填量较小的矿井。

5.本实用新型中各设备列车之间采用钢链连接，并在连接处设置防撞杆，如此，一方面可以确保各设备列车之间相互分离，防止设备列车较长时受力不均匀而损坏；另一方面各设备列车之间的钢链可以实现设备列车相互牵引，防撞杆比钢链短10cm左右，保证各设备列车在移动时间距变化不大，防止干料无法落入搅拌机或充填泵组内。

附图说明

图1是本实用新型的系统整体示意图。

图2是本实用新型的搅拌部分示意图。

图3是本实用新型的输送部分示意图。

图4是本实用新型的干料运输皮带与干料转载皮带搭接示意图。

图5是一号设备列车和二号设备列车之间连接方式示意图。

图中：1、干料运输皮带；2、干料转载皮带；3、一号搅拌机；4、二号搅拌机；5、裙边带式输送机；6、底卸式刮板输送机；7、一号充填泵组；8、二号充填泵组；9、钢制轨道；10、一号设备列车；11、二号设备列车；12、三号设备列车；13、四号设备列车；14、一号给水管；15、一号流量计；16、一号电磁阀；17、二号给水管；18、二号流量计；19、二号电磁阀；20、犁式卸料器；21、电液平板闸门；22、干料运输皮带机头；23、干料转载皮带机尾；24、裙边带式输送机机尾；25、裙边带式输送机机头；26、底卸式刮板输送机机尾；27、底卸式刮板输送机机头；28、干料转载皮带机头；29、枕木；30、钢链；31、防撞杆；32、分体；33、膏体输送管道；34、牵引钢链。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体技术方案进行详细的描述，但这并不意味着对本实用新型的保护范围加以限制。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的一种煤矿井下移动式膏体制备与输送装置，干料运输皮带1布置在井下巷道内，干料运输皮带1与干料转载皮带2搭接，干料转载皮带2水平输送一段距离后，以较大角度爬升2～3m，再转为水平输送，整体呈“Z”字形布置；干料转载皮带2整体通过钢结构固定在一号设备列车10上；一号搅拌机3和二号搅拌机4设置在干料转载皮带2上部水平段的下方；一号搅拌机3通过钢结构固定在一号设备列车10上，二号搅拌机4通过钢结构固定在二号设备列车上11；在一号搅拌机3和二号搅拌机4的下方设置有裙边带式输送机5，裙边带式输送机机尾24固定在一号设备列车10上，裙边带式输送机机头25通过钢结构固定在二号设备列车11上；裙边带式输送机机头25与底卸式刮板输送机机尾26搭接，底卸式刮板输送机6通过钢结构固定在三号设备列车12上，底卸式刮板输送机6上设置有电液平板闸门21；底卸式刮板输送机6下放设置有一号充填泵组7，一号充填泵组7固定在三号设备列车12上。二号充填泵组8固定在四号设备列车13上，底卸式刮板输送机机头27位于二号充填泵组8进料斗上方。一号设备列车10、二号设备列车11、三号设备列车12、四号设备列车13均放置在采煤工作面顺槽内的钢制轨道9上。

如图2所示，干料运输皮带1与干料转载皮带2搭接长度大于采煤工作面每天推进距离；干料转载皮带2上设置一部犁式卸料器20，其位于一号搅拌机3进料端的上方；干料转载皮带机头28位于二号搅拌机4进料端的上方；在一号搅拌机3和二号搅拌机4进料端分别设置有一号给水管14和二号给水管17，一号给水管14靠近管口处设置有一号流量计15和一号电磁阀16，二号给水管17靠近管口处设置有二号流量计18和二号电磁阀19；一号给水管17和二号给水管18均与井下既有的消防洒水管路或者排水管路相连；牵引钢链34固定在一号设备列车10前端。

如图3所示，底卸式刮板输送机6上设置有电液平板闸门21，电液平板闸门21位于一号充填泵组7进料斗上方。

如图4所示，干料运输皮带1通过钢结构固定在井下巷道内，干料运输皮带1与干料转载皮带机尾2搭接，且干料运输皮带机头22置于干料转载皮带机尾23上方，干料转载皮带2整体通过钢结构固定在一号设备列车10上；一号设备列车10放置在钢制轨道9上，钢制轨道9下方等距离设置枕木29，枕木29放置在巷道地板上，钢制轨道9长度应大于各设备列车相连长度与采煤工作面每天推进距离的总和。

如图5所示，以一号设备列车和二号设备列车为例说明各设备列车之间的连接方式。一号设备列车10、二号设备列车11之间采用钢链30连接，并在连接处设置防撞杆31，防撞杆31比钢链30短10cm左右；各设备列车均采用分体式结构，各分体32运至井下后再重新组装成设备列车整体。

本实用新型的工作原理是：

各设备列车均布置在井下靠近采煤工作面100m～300m的顺槽内，工作时，首先在地面上将矸石破碎后与水泥、粉煤灰和少量水搅拌均匀制成混合潮料，经投料井投至井下储料仓，干料运输皮带1将井下储料仓内的混合潮料运送至干料转载皮带2上。正常情况下，犁式卸料器20处于开启状态，混合潮料落至二号搅拌机4内(此时一号搅拌机3处于备用状态)，同时，开启二号电磁阀19，由二号流量计18计量给水量，并将信号反馈至控制系统，控制系统根据膏体配比控制二号电磁阀19的闭合程度，以实现给水量的精确控制；混合潮料和水经二号搅拌机4搅拌后制成膏体，膏体由二号搅拌机4的出料口给至裙边带式输送机5，膏体经裙边带式输送机5运送至底卸式刮板输送机6上，正常情况下，电液平板闸门21处于闭合状态(此时一号充填泵组7处于备用状态)，膏体落入二号充填泵组8的进料斗内，膏体经膏体输送管道33输送至采煤工作面后方的采空区内，实现矿井膏体充填作业。

随着采煤作业持续进行，工作面不断推进，利用采煤工作面的回柱绞车或者其他井下牵引设备通过固定在一号设备列车10前端的牵引钢链34拉动各设备列车在钢制轨道9上移动，实现膏体制备系统紧随采煤工作面的推进而移动。