一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统的制作方法

本发明涉及井下矸石充填技术，具体涉及一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统。

背景技术：

矸石是在煤矿建井和生产过程中产生的含碳量较低、硬度高于煤的固体废弃物。一方面，矸石升井不仅会产生额外的提升费用、降低煤的提升效率，而且煤矿长期生产过程中产生的大量煤矸石堆积而成的矸石山具有一系列危害：侵占、破坏耕地、损害临近的土壤和农作物；矸石山中含有的煤、黄铁矿等氧化会放出热量引起矸石山自燃，造成火灾并产生有毒有害气体；矸石山产生的粉尘会随风飘散，污染大气；矸石山的堆积可能会造成滑坡事故，造成人员伤亡；矸石山中天然放射性元素会造成环境污染，对人体造成危害。矸石升井带来的一系列环保问题，给矿井绿色可持续发展带来严重挑战。另一方面，在煤矿井下存在很多空巷，包括废弃的卸压巷和准备巷道等。若不对空巷进行充填，会产生一系列的安全问题：当有设备在空巷上方作业时，如果空巷上覆岩层突然垮塌，设备会倾覆或陷落于坍塌的区域，造成人员伤害、设备损坏等事故；由于钻孔、垮塌等原因从空巷中逸出有毒有害气体也会对作业人员造成伤害；密闭的空巷与外界空气联通后可能会引起隐蔽火区复燃、蔓延，极有可能引起瓦斯爆炸事故，危及人员设备安全。煤矿井下空巷若不及时处理会产生大量安全隐患，不利于井下安全管理。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统，以克服现有的升井矸石难以处理、井下空巷存在安全隐患等缺陷。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统，包括矸石破碎系统、搅拌系统和喷射充填系统，矸石破碎系统包括矸石运送皮带机、矸石转载机一和矸石破碎机，矸石运送皮带机位于矸石转载机后方，矸石破碎机位于矸石转载机前方，矸石转载机的后端位于矸石运送皮带机前端之下，矸石转载机的前端位于矸石破碎机进料口上方。搅拌系统包括矸石转载机二、螺旋给料机、搅拌机、储浆装置和水管，矸石转载机二的后端位于矸石破碎机出料口下方，矸石转载机二的前端位于搅拌机进料口上方，螺旋给料机的前端位于搅拌机进料口上方，螺旋给料机中存放有粉煤灰和水泥，水管的出水口位于搅拌机进料口上方，搅拌机位于储浆装置上方，搅拌机的下部具有出料口，出料口上安装有自动闸口。喷射充填系统包括充填泵、钢编管和智能移动喷射装置，充填泵的后端通过连接钢管与储浆装置侧壁底部相连，钢编管的后端通过连接头充填泵相连，钢编管前端为喷射管口，喷射管口架设在智能移动喷射装置上。

作为本发明进一步优选的技术方案，所述智能移动喷射装置包括液压系统和智能自移履带喷射车，智能自移履带喷射车包括车架和履带，车架架在履带上；液压系统包括液压泵站、控制部、移动导轨、喷射移动部和液压千斤顶，液压泵站与控制部相连，控制部固定在车架上方，控制部内具有电动阀闸，移动导轨水平固定在车架上方，喷射移动部位于移动导轨上，喷射移动部可在移动导轨上做左右往复运动，喷射移动部的运动方向垂直于所述喷射管口的喷射方向；液压千斤顶固定在喷射移动部上方，所述喷射管口固定在液压千斤顶上方；液压千斤顶和喷射移动部分别与控制部相连，通过控制部控制喷射移动部左右往复运动实现所述喷射管口的左右摆动，通过电动阀闸控制液压千斤顶实现所述喷射管口的升降。

作为本发明进一步优选的技术方案，还包括液压连杆和挡矸板，液压连杆的后端固定在所述车架上，液压连杆的前端安装有挡矸板，液压连杆的液压缸通过管路与所述电动阀闸相连，通过所述电动阀闸控制液压连杆的伸缩实现挡矸板的前后运动。

作为本发明进一步优选的技术方案，所述液压连杆位于水平方向上，所述挡矸板位于竖直方向上。

作为本发明进一步优选的技术方案，所述车架上还固定有竖杆，竖杆上端固定有防爆摄像头。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统，通过矸石运送皮带机将矸石由矿井矸石仓被运送到充填巷道内的矸石破碎系统，破碎后的矸石与水泥、粉煤灰和水一起被搅拌成为矸石浆体，再通过喷射充填系统填充于空巷内，集矸石运送、破碎、搅拌、喷射、控制于一体，自动化程度高，实现了矸石的智能化泵送充填，通过喷射移动部和液压千斤顶的配合上下左右摆动喷射管口可实现对巷道断面的全部充填，通过挡矸板可防止未充分固结的浆料流动影响工作并捣实流动的浆体，加强充填体的密实度，解决了煤矿矸石升井处理困难、煤矿空巷存在安全隐患等问题。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统结构示意图；

图1中：1—矸石运送皮带机，2—矸石转载机一，3—矸石破碎机，4—矸石转载机二，5—螺旋给料机，6—液压泵站，7—搅拌机，8—储浆装置，9—连接钢管，10—充填泵，11—连接头，12—钢编管，13—智能自移履带喷射车，14—履带，15—控制部，16—防爆摄像头，17—移动导轨，18—喷射移动部，19—喷射管口，20—液压千斤顶，21—液压连杆，22—挡矸板，23—水管。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明做进一步描述。

实施例

如图1所示，一种煤矿井下智能矸石泵送充填系统，包括矸石破碎系统、搅拌系统和喷射充填系统，矸石破碎系统包括矸石运送皮带机1、矸石转载机一2和矸石破碎机3，矸石运送皮带机1位于矸石转载机2后方，矸石破碎机3位于矸石转载机2前方，矸石转载机2的后端位于矸石运送皮带机1前端之下，矸石转载机2的前端位于矸石破碎机3进料口上方。搅拌系统包括矸石转载机二4、螺旋给料机5、搅拌机7、储浆装置8和水管23，矸石转载机二4的后端位于矸石破碎机3出料口下方，矸石转载机二4的前端位于搅拌机7进料口上方，螺旋给料机5的前端位于搅拌机7进料口上方，螺旋给料机5中存放有粉煤灰和水泥，水管23的出水口位于搅拌机7进料口上方，搅拌机7位于储浆装置8上方，搅拌机7的下部具有出料口，出料口上安装有自动闸口。喷射充填系统包括充填泵10、钢编管12和智能移动喷射装置，钢编管12铺设在巷道底板上，充填泵10的后端通过连接钢管9与储浆装置8侧壁底部相连，钢编管12的后端通过连接头11充填泵10相连，钢编管12前端为喷射管口19，喷射管口19架设在智能移动喷射装置上。

智能移动喷射装置包括液压系统和智能自移履带喷射车13，智能自移履带喷射车13包括车架、履带14、液压连杆21和挡矸板22。车架架在履带14上。液压系统包括液压泵站6、控制部15、移动导轨17、喷射移动部18和液压千斤顶20，液压泵站6与控制部15相连，控制部15固定在车架上方，控制部15内具有电动阀闸，移动导轨17水平固定在车架上方，喷射移动部18位于移动导轨17上，喷射移动部18可在移动导轨17上做左右往复运动，喷射移动部18的运动方向垂直于所述喷射管口19的喷射方向。液压千斤顶20固定在喷射移动部18上方，所述喷射管口19固定在液压千斤顶20上方。

液压千斤顶20和喷射移动部18分别与控制部15相连，通过控制部15控制喷射移动部18左右往复运动实现所述喷射管口19的左右摆动，通过电动阀闸控制液压千斤顶20实现所述喷射管口19的升降，根据充填巷道断面要求设置喷射移动部18的移动速度与喷射管口19的上下摆动角度可实现对巷道断面的全部充填。此外，喷射移动部18也可使用自带电池进行驱动，按照预设速度作左右往复运动。

液压连杆21的后端固定在所述车架上，液压连杆21的前端安装有挡矸板22，液压连杆21位于水平方向上，挡矸板22位于竖直方向上。液压连杆21的液压缸通过管路与所述电动阀闸相连，通过所述电动阀闸控制液压连杆21的伸缩实现挡矸板22的前后运动。车架上还固定有竖杆，竖杆上端固定有防爆摄像头16。

上述充填系统的作业流程如下：

将矿井中各生产、掘进工作面产生的矸石利用矸石运送皮带机1运送到所需充填空巷远离充填工作面的端口处，再将矸石转运至位于巷道端口处的矸石转载机一2。矸石转载机一2将矸石运送到矸石破碎机3进行破碎，把矸石破碎成为适合泵送的粒径尺寸。经过矸石破碎机3破碎后的矸石被矸石转载机二4运送到搅拌机7。同时被投送到搅拌机7中的还有一定比例的粉煤灰、水泥和水。粉煤灰和水泥按照一定的比例预先存放在螺旋给料机5中，通过螺旋给料机5自动向搅拌机7中送入。搅拌浆料所需的水由固定在巷道顶板的水管23供给。一次搅拌完成后，位于强力搅拌机7下部的自动闸口自动打开，将搅拌完成的浆料送入搅拌机7下部的储浆装置8。此外，也可将储浆装置8内部设置成向充填泵10一侧倾斜，以便于泵送浆料。挡矸板22可防止未充分固结的浆料流动影响工作，通过液压连杆21伸缩带动挡矸板22可捣实流动的浆体，加强充填体的密实度。此外，智能自移履带喷射车13配备自主导航后还可实现自行移动功能，当按照设定完成一个充填循环后，智能自移履带喷射车13利用履带14自行后退到合适的位置进行下一充填循环，也可以通过控制部15来移动智能自移履带喷射车13。防爆摄像头16可将充填工作面的画面传送到地面监控室，实现充填工作的实时监控。