一种智能排矸充填系统的制作方法

本实用新型涉及井下矸石处理技术领域，具体而言，涉及一种智能排矸充填系统。

背景技术：

中国煤炭产量占世界总产量的近二分之一，伴随着煤炭生产，会产生大量的煤矸石，实现毛煤矸石在井下分选排除，并且直接充填，从而实现矸石不升井，减少无效运输和地面矸石污染，实现绿色矿山，具有重大意义。

目前，排矸的主要工艺有动筛跳汰机排矸工艺、重介浅槽排矸工艺等，井下块煤动筛排矸工艺采用的是动筛跳汰机，其设备的分选精度较差，矸石带煤率基本在5～8％以上，并且该设备事故率较高，需要经常维修维护。动筛排矸系统在井下需要用水，整个工艺系统较为复杂，巷道工程量也比较大。井下重介浅槽排矸工艺既要用水，还要用介质，整个工艺系统则更为复杂、其井巷工程量也是最高，同时系统的生产成本高，矸石的运输效率较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种排矸充填系统，可以通过风力输送矸石填充矿井采空区，可以提高矸石的充填效率。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种排矸充填系统，包括：滚轴筛、干选机、碎矸设备、矸石卸料器、风机、压风系统及风力传输管路；

滚轴筛通过运输带与干选机连通，以将筛选出的块原煤输送至干选机；干选机通过运输带与碎矸设备连通，以将从块原煤中选出的矸石输送至碎矸设备，使得碎矸设备对矸石进行破碎处理；碎矸设备通过运输带与矸石卸料器连通，以将破碎处理后的矸石输送至矸石卸料器；矸石卸料器设置于风力传输管路的入料口，以向风力传输管路中输送破碎处理后的矸石；

风机设置于风力传输管路的入口端，用以向风力传输管路中输送风力；压风系统通过压风管路与风力传输管路上入口端之外的预设入风口连通，用以向风力传输管路中输送风力；

风力传输管路的出口端朝向待填充的工作面采空区，用以在风力作用下，将输送至风力传输管路的破碎处理后的矸石排出至工作面采空区进行矸石填充。

可选地，排矸充填系统还包括：原煤卸料器，原煤卸料器设置在开采区的主运输带，原煤卸料器通过运输带与滚轴筛连通，用以将开采区开采的毛煤输送至滚轴筛，使得滚轴筛从毛煤中筛选块原煤。

可选地，排矸充填系统还包括：破碎机；干选机通过运输带与破碎机连通，以将干选机筛选出的精煤传输至破碎机，由破碎机进行破碎处理；破碎机通过运输带与开采矿井的出口连通，以将破碎处理后的精煤送出。

可选地，碎矸设备包括：第一级矸石破碎机、第二级矸石破碎机；第一级矸石破碎机的一端通过运输带与干选机连通，以对干选机筛选的矸石进行破碎处理；

第一级矸石破碎机的另一端通过运输带与第二级矸石破碎机的一端连通，以将第一级矸石破碎机进行破碎处理后的矸石输送至第二级矸石破碎机，由第二级矸石破碎机再次进行破碎处理；

第二级矸石破碎机的另一端通过运输带与矸石卸料器连通，以将第二级矸石破碎机再次进行破碎处理后的矸石输送至矸石卸料器。

可选地，第一级矸石破碎机的出料粒度大于第二级矸石破碎机的出料粒度。

可选地，排矸充填系统还包括：矸石仓，碎矸设备通过运输带与矸石仓连通，以将破碎处理后的矸石输送至矸石仓；

矸石仓还通过运输带与矸石卸料器连通，以将矸石仓的矸石输送至矸石卸料器。

可选地，压风系统包括：空压机，空压机通过压风管路与预设入风口连通，以将空压机产生的风力输送至风力传输管路。

可选地，压风系统还包括：第一储气罐和送风机，空压机通过压风管路与第一储气罐的入口端连通，第一储气罐的出口端通过压风管路与送风机连通，送风机还通过压风管路与预设入风口连通。

可选地，排矸充填系统还包括：第二储气罐，压风系统还通过压风管路与第二储气罐连通，第二储气罐通过压风管路与干选机连通，以向干选机输送风力。

可选地，排矸充填系统还包括：第三储气罐，压风系统还通过压风管路与第三储气罐连通，第三储气罐通过压风管路与预设入风口连通，以向风力传输管路中输送风力。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的一种排矸充填系统，可以通过滚轴筛将筛选出的块原煤输送至干选机，通过干选机将从块原煤中选出的矸石输送至碎矸设备，通过碎矸设备对矸石进行破碎处理，通过矸石卸料器向风力传输管路中输送破碎处理后的矸石，通过风机、压风系统向风力传输管路中输送风力，对矸石进行运输，通过风力运输矸石加快对矸石的运输速度，并且耗能相对其他方式较低，在风力作用下，将矸石排出至工作面采空区进行矸石填充，可以提高充填效率，降低能源消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的智能干选机的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图三；

图5为本实用新型实施例提供的碎矸设备的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图四；

图7为本实用新型实施例提供的压风系统的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图五。

图标：11-滚轴筛；12-干选机；13-碎矸设备；14-矸石卸料器；15-风机；16-压风系统；17-风力传输管路；21-原煤卸料器；22-破碎机；23-矸石仓；121-原煤分级筛；122-原煤传送带；123-识别装置；124-除尘装置；125-精煤传输带；126-矸石传输带；127-高压风枪；131-第一级矸石破碎机；132-第二级矸石破碎机；161-空压机；162-第一储气罐；163-送风机；164-第二储气罐；165-第三储气罐。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更好地理解本申请的实施例，下面介绍现有技术中常用的排矸充填方式。

为减少矸石无效运输，提高块原煤质量，节省加工成本，提高销售收入，提高企业经济效益，近年来井下排矸呼声越来越高，目前在煤矿井下毛煤井下排矸工艺，主要工艺有动筛跳汰机排矸工艺、重介浅槽排矸工艺等，但是应用都不太成功。

首先，井下块煤动筛排矸工艺采用的是动筛跳汰机，其设备的分选精度较差，矸石带煤率基本在5～8％以上，并且该设备事故率较高，需要经常维修维护。动筛排矸系统在井下需要用水，整个工艺系统较为复杂，巷道工程量也比较大。

其次，井下重介浅槽排矸工艺既要用水，还要用介质，整个工艺系统则更为复杂、其井巷工程量也是最高，同时系统的生产成本高，设备众多维检困难，而且增加井下工作人员、利用副井生产组织等缺点，鉴于以上缺点，导致没有推广应用，即便有些矿井建设了井下动筛和浅槽的排矸系统，也都应用效果不好，处于停滞状态。

井下矸石充填开采，国内已有比较成熟的充填工艺，按充填材料分膏体充填和原矸充填；按结合不同采煤工艺，又分为长壁开采机械化充填、巷式充填等，按矸石运输方式又分为水力管路充填、风力充填、抛干机充填等。

本申请实施例提供的排矸充填系统，可以应用于煤矿井下的煤矸石填充的场景中，下面通过具体的实施例来解释该排矸充填系统。

图1为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图一，请参照图1，该系统包括：滚轴筛11、干选机12、碎矸设备13、矸石卸料器14、风机15、压风系统16及风力传输管路17。

滚轴筛11通过运输带与干选机12连通，以将筛选出的块原煤输送至干选机12；干选机12通过运输带与碎矸设备13连通，以将从块原煤中选出的矸石输送至碎矸设备13，使得碎矸设备13对矸石进行破碎处理；碎矸设备13通过运输带与矸石卸料器14连通，以将破碎处理后的矸石输送至矸石卸料器14；矸石卸料器14设置于风力传输管路17的入料口，以向风力传输管路17中输送破碎处理后的矸石。风机15设置于风力传输管路17的入口端，用以向风力传输管路17中输送风力；压风系统16通过压风管路与风力传输管路17上入口端之外的预设入风口连通，用以向风力传输管路17中输送风力。风力传输管路17的出口端朝向待填充的工作面采空区，用以在风力作用下，将输送至风力传输管路17的破碎处理后的矸石排出至工作面采空区进行矸石填充。

需要说明的是，滚轴筛11可以为复合正弦滚轴筛，由很多根平行排列的、其上交错地装有筛盘的辊轴组成，用于对毛煤进行筛选，通过筛盘将毛煤中的末煤(粉末状的煤)筛分出来，余下的即为块原煤，滚轴筛11通过运输带将块原煤传输给干选机12。可选地，筛选出的块原煤的粒度可以为50mm到300mm；筛选出的末煤的粒度可以为小于50mm。其中，筛选出的末煤可以通过运输带传输至开采矿井的出口，该开采矿井的出口处可以设置有末煤运输车或者末煤存储装置等，用于将得到的末煤进行存储和运送。

干选机12可以为智能干选机(tds，telligentdryseparator)，可以对块原煤进行筛分处理，可以通过x射线技术或者基于神经网络的图像识别技术，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对块原煤进行数字化识别，并识别结果进行分类，可以将块原煤分类为矸石和精煤。可选地，智能干选机可以适用于对粒度为25mm到100mm或者50mm到300mm的块原煤进行分选，干选机12通过运输带将矸石传输给碎矸设备13。

碎矸设备13可以为矸石破碎机，可以将矸石进行破碎处理，从而降低矸石的粒度，通过多次破碎处理后，最终将矸石的粒度破碎至小于20mm后，可以通过运输带，将破碎处理后的矸石传输至矸石卸料器14。

矸石卸料器14可以为旋转卸料器，可以设置于风力传输管路17的管壁上或者管顶部，当通过运输带获得破碎处理的矸石后，可以通过旋转运送的方式将这些矸石传输至风力传输管路17内。可选地，矸石卸料器14可以传输的矸石粒度可以与碎矸设备13进行破碎处理后的粒度大小相匹配，在本实施例中粒度大小小于20mm。

风机15可以为罗茨风机，其工作原理是利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机，风机15可以设置于风力传输管路17的入口端，用以向风力传输管路17中输送风力，当矸石通过矸石卸料器14进入风力传输管路17中后，在风机15提供的风力作用下，向风力传输管路17的出口端传输。

压风系统16可以设置于地面上，通过预设好的压风管路与风力传输管路17上入口端之外的预设入风口，由于风力传输管路17的管道长度较长，仅仅依靠风机15提供的风力难以将矸石传输至风力传输管路17的出口端，可以在风力传输管路17的管壁上设置多个预设入风口，压风系统16通过多个预设入风口向风力传输管路17提供风力，从而保证矸石可以顺利传输至风力传输管路17的出口端。

风力传输管路17可以是专门设置用于通过风力传输矸石的管路，其入口端设置风机15，出口端朝向待填充的工作面采空区，该工作面采空区可以是煤矿矿井充填开采采区的工作面综采支架后、井下废旧巷道内或者其他需要使用矸石来进行填充的工作面采空区，风力传输管路17的管壁上或者顶部设置入料口，矸石通过该入料口进入风力传输管路17，风力传输管路17的管壁上可以设置多个预设入风口，用于将压风系统16提供的风力输入风力传输管路17中。在风机15和压风系统16提供的风力作用下，可以将输送至风力传输管路17的破碎处理后的矸石排出至工作面采空区进行矸石填充。

本实用新型实施例提供的一种排矸充填系统，可以通过滚轴筛将筛选出的块原煤输送至干选机，通过干选机将从块原煤中选出的矸石输送至碎矸设备，通过碎矸设备对矸石进行破碎处理，通过矸石卸料器向风力传输管路中输送破碎处理后的矸石，通过风机、压风系统向风力传输管路中输送风力，对矸石进行运输，通过风力运输矸石加快对矸石的运输速度，并且耗能相对其他方式较低，在风力作用下，将矸石排出至工作面采空区进行矸石填充，可以提高充填效率，降低能源消耗。

下面通过具体的实施例来解释上述干选机12的具体结构以及其具体工作流程。

图2为本实用新型实施例提供的智能干选机的结构示意图，请参照图2，干选机12可以包括：原煤分级筛121、原煤传送带122、识别装置123、除尘装置124、精煤传输带125、矸石传输带126、高压风枪127。

块原煤通过入料口进入原煤分级筛121，原煤分级筛121可以将块原煤中不符合粒度需求大小的块原煤分离出去，并把符合粒度需求的块原煤运输至原煤传送带122，原煤传送带122用于对块原煤进行运输，在原煤传送带122周围或者顶部，可以设置有识别装置123，该识别装置123可以通过x射线技术或者图像识别技术，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对块原煤进行数字化识别，得到分类结果后，可以通过高压风枪127将其中的矸石进行击打排出从而运送至矸石传输带126，将剩余的精煤运送至精煤传输带125，在运送和击打的过程中，除尘装置124可以对块原煤进行除尘处理，通过矸石传输带126可以将矸石传输给碎矸设备13。

另外，在干选机12的入料口处可以设置振动布料器(图中未画出)，经过该振动布料器可以将块原煤均匀布料，从而方便进入干选机12后进行识别分类的工作。

下面通过具体的实施例来解释滚轴筛11获取毛煤的方式。

图3为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图二，请参照图3，排矸充填系统还包括：原煤卸料器21，原煤卸料器21设置在开采区的主运输带，原煤卸料器21通过运输带与滚轴筛11连通，用以将开采区开采的毛煤输送至滚轴筛11，使得滚轴筛11从毛煤中筛选块原煤。

需要说明的是，原煤卸料器21可以是犁式卸料器，设置于开采区的主运输带上，开采区的主运输带用于运送开采得到的毛煤，原煤卸料器21可以把主运输带上的毛煤卸下到转载皮带上并通过转载皮带运送至滚轴筛11中，进而可以使滚轴筛11从毛煤中筛选出原煤。

下面通过具体实施例解释对干选机12分选出的精煤的处理方式。

图4为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图三，请参照图4，排矸充填系统还包括：破碎机22；干选机12通过运输带与破碎机22连通，以将干选机12筛选出的精煤传输至破碎机22，由破碎机22进行破碎处理；破碎机22通过运输带与开采矿井的出口连通，以将破碎处理后的精煤送出。

需要说明的是，破碎机22可以为精煤破碎机，用于将干选机12通过上述图2中的精煤传输带125传输出来的精煤进行破碎处理，可以将精煤的粒度破碎至小于50mm，然后可以通过运输带将破碎处理后的精煤运送至开采矿井的出口，相应地，该开采矿井的出口处可以设置有精煤运输车或者精煤存储装置等，用于将得到的精煤进行存储和运送。

下面通过具体的实施例来解释碎矸设备13的结构连接关系。

图5为本实用新型实施例提供的碎矸设备的示意图，请参照图5，碎矸设备13包括：第一级矸石破碎机131、第二级矸石破碎机132；第一级矸石破碎机131的一端通过运输带与干选机12连通，以对干选机12筛选的矸石进行破碎处理；第一级矸石破碎机131的另一端通过运输带与第二级矸石破碎机132的一端连通，以将第一级矸石破碎机131进行破碎处理后的矸石输送至第二级矸石破碎机132，由第二级矸石破碎机132再次进行破碎处理；第二级矸石破碎机132的另一端通过运输带与矸石卸料器14连通，以将第二级矸石破碎机132再次进行破碎处理后的矸石输送至矸石卸料器14。

可选地，第一级矸石破碎机131和第二级矸石破碎机132的出料粒度可以相同，也可以不同，在本申请的实施例中，可以采用第一级矸石破碎机131的出料粒度大于第二级矸石破碎机132的出料粒度。

第一级矸石破碎机131可以为具有双齿辊结构的矸石粗碎机，用于对干选机12运送出来的矸石进行粗破碎处理，可以将矸石的粒度破碎至小于100mm，然后通过运输带将粗破碎后的矸石运送至第二级矸石破碎机132。

第二级矸石破碎机132可以为矸石细碎机，可以对粗破碎处理后的矸石进行二级细破碎作业，从而得到细破碎后的矸石，可以将矸石的粒度破碎至小于20mm。

下面通过具体的实施例来解释碎矸设备13将矸石传输至矸石卸料器的工作过程。

图6为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图四，请参照图6，排矸充填系统还包括：矸石仓23，碎矸设备13通过运输带与矸石仓23连通，以将破碎处理后的矸石输送至矸石仓23；矸石仓23还通过运输带与矸石卸料器14连通，以将矸石仓23的矸石输送至矸石卸料器14。

需要说明的是，矸石仓23可以设置于运输带上，运输带上可以包括多个矸石仓23(图6中以一个矸石仓为例)，该运送带的一端可以设置于碎矸设备13的输出端，另一端可以设置于矸石卸料器14的入料端，通过碎矸设备13进行破碎处理后的矸石通过输出端输出后可以存储入矸石仓23中，当该矸石仓23中的矸石存满之后，可以通过运输带将该矸石仓23从碎矸设备13处传输到矸石卸料器14处，矸石仓23被传输到矸石卸料器14的入料端后，可以通过倾斜、抬起、翻转等方式将矸石仓23中的矸石倒入进矸石卸料器14中。

下面通过具体的实施例来解释压风系统的具体结构。

图7为本实用新型实施例提供的压风系统的示意图，请参照图7，压风系统16包括：空压机161，空压机161通过压风管路与预设入风口连通，以将空压机161产生的风力输送至风力传输管路17。

需要说明的是，空压机161即为空气压缩机，可以设置于地面上，可以将机械能转换为气体的压力能，进而可以通过气体压力能为风力传输管路17提供风力。

可选地，压风系统16还包括：第一储气罐162和送风机163，空压机161通过压风管路与第一储气罐162的入口端连通，第一储气罐162的出口端通过压风管路与送风机163连通，送风机163还通过压风管路与预设入风口连通。

需要说明的是，第一储气罐162和送风机163都可以设置于地面上，第一储气罐162用以对空压机161提供的气体压力起缓冲作用，通过第一储气罐162可以对控制对送风机163输出的气体压力的大小，送风机163用于向压风管路中提供流动的空气，这些空气在空压机161提供的气体压力能的作用下运动，从而产生风力，通过压风管路为风力传输管路17提供风力。

图8为本实用新型实施例提供的排矸充填系统的示意图五，请参照图8，排矸充填系统还包括：第二储气罐164，压风系统16还通过压风管路与第二储气罐164连通，第二储气罐164通过压风管路与干选机12连通，以向干选机12输送风力。

需要说明的是，第二储气罐164可以对压风管路中的风力起缓冲作用，通过第二储气罐164可以调整风力的大小。当风力输送至干选机12中时，可以为图2中的高压风枪127提供风力，从而完成对精煤和矸石的分类。

可选地，排矸充填系统还包括：第三储气罐165，压风系统16还通过压风管路与第三储气罐165连通，第三储气罐165通过压风管路与预设入风口连通，以向风力传输管路17中输送风力。

需要说明的是，第三储气罐165可以对压风管路中的风力起缓冲作用，通过第三储气罐165可以调整风力的大小。当风力输送至风力传输管路17后，可以通过预设入风口进入，进而为矸石运送至待充填的工作面采空区提供风力。

上述压风管路可以是专门用来输送风力的管道，用以连接井下需要提供风力的干选机12、风力传输管路17以及设置于地面上的压风系统16。

需要说明的是，本申请实施例提供的排矸充填系统，可以实现对块原煤无水干法分选，矸石带煤率1～3％，矸石排出率在95％以上，分选精度接近浅槽，远高于动筛、跳汰及其他干选设备。且系统简单，无需介质处理系统，设备外形为长条状利于井下布置，整体巷道硐室工程量较少。本申请实施例中的提供的排矸充填系统可以通过块原煤运输、筛分、布料、分选、产品运输(回煤、排矸)、除尘以及辅助配电控制等工作方式实现矸石的充填工作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。