一种煤矿采空区干法充填系统的制作方法

本实用新型属于煤矿充填开采技术领域，具体涉及一种煤矿采空区干法充填系统。

背景技术：

目前，我国煤炭开采、洗选、发电过程中产生的矸石、煤泥、粉煤灰，煤化工生产产生的废渣等固体废弃物一般都堆放在地面，这些固体废弃物占用土地，污染环境，亟需将这些固体废弃物进行返井充填，实现煤矿减损绿色充填开采。

现有的煤矿干法充填开采技术主要存在如下问题：(1)一般都采用普通带式输送机运输充填物料，占用空间大，物料不能封闭，存在跑偏，普通带式输送机在水平面上只能直线传输，在竖直方向上输送坡度一般小于20°，即不能在三维空间曲线传输等问题；(2)现有技术采用普通带式输送机输送充填物料一般不能在既有井巷进行使用，一般都需要新开凿垂直投料井或胶带运矸巷道，工程量大，投资高，工期长；(3)一般干法充填采用的充填支架都在其顶梁尾部下悬吊轻型刮板输送机，采煤移架时刮板输送机随顶梁升降、前移不能进行物料充填，即采煤与充填不能平行作业，工作面产量低，充填效率低，固体废弃物处理能力低，同时悬吊轻型刮板输送机还存在安全性差，刮板输送机安装、使用和检修不方便，充填支架稳定性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种煤矿采空区干法充填系统，利用既有井巷在煤炭正常开采情况下，将固体废弃物进行返井充填，解决普通带式输送机输送物料占用空间大，不能封闭输送物料，不能在三维空间曲线输送物料等问题；解决常规充填支架悬挂充填刮板输送机导致的采煤与充填不能平行作业，固体废弃物处理能力有限，解决常规充填支架安装、使用和检修不便，安全性差，不适应大型现代化矿井规模化充填开采等问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种煤矿采空区干法充填系统，包括设置于地面的储料仓和井巷，储料仓的出料口通过设置在井巷中的管状皮带输送机与设置于采煤工作面端头的转载机连接；采煤工作面布置有充填支架，充填支架上设置有刮板输送机，刮板输送机设置于充填支架底座上的工作平台上，刮板输送机与转载机进行搭接，刮板输送机的刮板槽内设有卸料口。

本实用新型的特点还在于，

井巷为既有井巷或新掘进井巷，管状皮带输送机由承载段与回程段构成，管状皮带输送机可采用水平、立式或分布式布置于井巷中。

还包括设置于井巷中的缓冲仓，储料仓的出料口与缓冲仓的进料口通过管状皮带输送机连接，缓冲仓的出料口与设置于采煤工作面端头的转载机通过管状皮带输送机连接。

储料仓和缓冲仓的下部均设置有给料装置，所述给料装置下方设置有转载装置，所述转载装置与管状皮带输送机连接。

充填支架包括底座，底座上通过多个可伸缩的立柱与顶梁连接，底座与顶梁之间还连接有四连杆机构，顶梁前端活动连接有护帮板，底座后端上设有可升降的挡矸装置，挡矸装置至少通过一个千斤顶与底座连接，挡矸装置顶端连接有工作平台，工作平台设置有物料通过孔，工作平台上设置有刮板输送机，工作平台挡矸装置的后端连接有后限位板，顶梁后端铰接有尾梁，同时顶梁与尾梁之间还连接有油缸，尾梁与后限位板相搭接。

刮板输送机的卸料口位于工作平台的物料通过孔正上方且与其连通，物料通过孔的断面大于刮板输送机卸料口，物料通过孔的宽度大于刮板输送机卸料口的宽度。

工作平台前端连接有前限位板，前限位板的高度不高于刮板输送机的顶部，后限位板的高度不低于刮板输送机的顶部且不高于顶梁的底部。

工作平台的前限位板与后限位板之间的宽度不小于刮板输送机刮板槽宽度的两倍。

尾梁的后端面在后限位板的外侧，尾梁的下侧面为斜面，斜面与后限位板的上沿相搭接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统，可利用既有井巷布置管状皮带输送机，工程量小，投资少，工期短；采用管状皮带输送机进行固体废弃物的运输，占用巷道空间小，不跑偏，不撒料，粉尘少，可实现空间曲线传输，大倾角输送；采煤工作面生产过程中采煤与充填平行作业；该充填系统充分利用了煤矸石、粉煤灰等固体废弃物，充填工作面产量大，实现了长距离大运量充填和煤矿减损绿色开采；

附图说明

图1是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的示意图；

图2是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的工作面布置示意图；

图3是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的充填开采原理图；

图4是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的充填支架结构示意图；

图5是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的充填支架工作平台结构示意图。

图6是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的管状皮带输送机在井巷中立式布置示意图；

图7是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的管状皮带输送机在井巷中水平布置示意图。

图8是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的管状皮带输送机在井巷中分布式布置示意图。

图9是本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的管状皮带输送机在两条井巷中分布式布置示意图。

图中，1.储料仓，2.缓冲仓，3.井巷，4.管状皮带输送机，5.充填支架，6.刮板输送机，7.卸料口，8.转载机；9.采煤工作面

4-1.承载段，4-2.回程段；

5-1.顶梁，5-2.立柱，5-3.四连杆机构，5-4.底座，5-5.挡矸装置，5-6.千斤顶，5-7.工作平台，5-8.后限位板，5-9.前限位板，5-10.尾梁，5-11.护帮板，5-12.物料通过孔，5-13耳板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供了一种煤矿采空区干法充填系统，如图1所示，包括设置于地面的储料仓1和井巷3，储料仓1的出料口通过设置在井巷3中的管状皮带输送机4与设置于采煤工作面9端头的转载机8连接；采煤工作面9布置有充填支架5，充填支架5上设置有刮板输送机6，刮板输送机6设置于充填支架底座上的工作平台上5-7上，刮板输送机6与转载机8进行搭接，刮板输送机6的刮板槽内设有卸料口7；还包括设置于井巷3中的缓冲仓2，储料仓1的出料口与缓冲仓2的进料口通过管状皮带输送机4连接，缓冲仓2的出料口与设置于采煤工作面9端头的转载机8通过管状皮带输送机4连接，井巷距离较短则无需设置缓冲仓2，井巷距离较长，运输距离则较长，需要增加缓冲仓2进行存储、缓存固体废弃物，以满足充填的需要。

井巷3为既有井巷3或新掘进井巷3。

如图6-图9所示，管状皮带输送机4由承载段4-1与回程段4-2构成，管状皮带输送机4承载段4-1与回程段4-2可采用水平、立式、分布式布置于井巷3中，根据井巷的不同采用不同的方式进行布置。

储料仓1和缓冲仓2的下部均设置有给料装置，给料装置下方设置有转载装置，转载装置与管状皮带输送机4连接。

如图3和图4所示，充填支架5包括底座5-4，底座5-4上通过多个可伸缩的立柱5-2与顶梁5-1连接，底座5-4与顶梁5-1之间还连接有四连杆机构5-3，顶梁5-1前端活动连接有护帮板5-11，底座5-4上设有可升降的挡矸装置5-5，挡矸装置5-5至少通过一千斤顶5-6与底座5-4连接，挡矸装置5-5的侧部至少设置有一对耳板5-13，千斤顶5-6的伸缩端固定在相应的一对耳板5-13上，千斤顶5-6的另一端固定在支架底座5-4上，挡矸装置5-5顶端连接有工作平台5-7，工作平台5-7表面设置有物料通过孔5-12，工作平台5-7上设置有刮板输送机6，工作平台5-7的挡矸装置5-5的后端连接有后限位板5-8，顶梁5-1后端铰接有尾梁5-10，同时顶梁5-1与尾梁5-10之间还连接有油缸，尾梁5-10与后限位板5-8相搭接，挡矸装置5-5侧壁上设置有销轴，用于固定挡矸装置5-5的高度。

刮板输送机6的卸料口7位于工作平台5-7表面的物料通过孔5-12上方且与其连通，物料通过孔5-12的断面大于刮板输送机6卸料口7，物料通过孔5-12的宽度大于刮板输送机6卸料口7的宽度。

如图5所示，工作平台5-7前端连接有前限位板5-9，前限位板5-9的高度不高于刮板输送机6的顶部，前限位板5-9能够防止刮板输送机6滑移时掉落，保证刮板输送机6始终在工作平台5-7上，且与顶梁5-1和尾梁5-10之间留有一定的空间，便于工作人员进行维护及维修工作；后限位板5-8的高度不低于刮板输送机6的顶部且不高于顶梁5-1的底部，能够使尾梁5-10形成一定的倾斜，便于矸石的滑落。

工作平台5-7的前后限位板之间宽度不小于刮板输送机6刮板槽宽度的两倍，能够使刮板输送机6有一定的空间进行滑移及调整。

尾梁5-10的后端面在后限位板5-8的外侧，尾梁5-10的下侧面为斜面，斜面与后限位板5-8的上沿相搭接。

工作平台5-7通过多个斜支撑与挡矸装置5-5连接，能够增加工作平台5-7的稳定性。

本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统的具体使用方法如下：

步骤1，工作面支架安装时，将刮板输送机6放置于充填支架5的工作平台5-7上，再通过充填支架5的千斤顶5-6将充填支架5的工作平台5-7调整至充填作业所需的高度，通过挡矸装置5-5上设置的销轴进行固定；

步骤2，将固体物料装入储料仓1中，通过储料仓1中的给料装置、转载装置及管状皮带输送机4运至井巷3中的缓冲仓2，再通过缓冲仓2中给料装置、转载装置、管状皮带输送机4及转载机8将固体物料运至刮板输送机6上；

步骤3，工作面采煤机割煤时，逐个或者分段开启充填支架5上的刮板输送机6卸料口7，将充填物料卸载至采空区，进行充填，采煤机割煤后，充填支架5单个或者成组向前移架，充填支架5移动前关闭刮板输送机6的卸料口7，在充填支架5上的后限位板5-8的推动下，刮板输送机7同时向前移动；

步骤4，随工作面采煤机继续向前割煤，重复步骤2步骤3，直至完成整个工作面采空区的充填。

本实用新型一种煤矿采空区干法充填系统，采用管状输送皮带进行返井固体废弃物的运输，实现了空间曲线传输、大倾角输送，并且在封闭环境下进行物料输送，输送过程中不撒料、粉尘少；本实用新型充填系统中的充填支架5设置有工作平台5-7且设置有物料通过孔5-12能够结合刮板输送机6的卸料口7进行卸料完成充填工作，且结构平稳，能够实现采煤与充填平行作业；且充填支架5设置有尾梁5-10且与后限位板5-8搭接，形成一定的坡度，便于矸石等滑落，且对刮板输送机6及工作人员进行了防护，能够提高安全性；充填支架5中的前限位板5-9的高度不高于刮板输送机6的顶部，给工作人员留有空间，便于进行维修工作；该充填系统充分利用了煤矸石、粉煤灰等固体废弃物，充填工作面产量大，实现了长距离大运量充填和煤矿减损绿色开采。