一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法与流程

本发明属于矿山开采技术领域，具体涉及一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法。

背景技术：

随着能源的紧缺，我国煤炭开采步伐的日益加快，越来越多的矿井面临着资源枯竭问题，为解决“三下”压煤问题，我国通过采用传统的条带开采、搬迁村庄、充填开采等多种技术措施解放“三下”压煤，提高煤炭出采率；但是随着开采深度的增加，村庄搬迁成本的增加以及充填技术工艺水平的提高，充填开采技术已成蓬勃发展之势；现有的大部分矸石充填采煤工作面采用刮板运输机运送矸石，通过运输机的卸料口将矸石竖直卸下，用压实机构将矸石推至后部空间，完成充填作业。

在现有技术中，采用巷道充填矸石技术方案有以下几种：

中国专利申请201110058002.2公开了一种煤矿井下矸石充填采空区的方法，将井下回采工作面采下的煤矸混合料直接进行破碎、筛分，粒度大于等于40mm的料送入煤矸选择性破碎机进行再次破碎，再分级，在破碎成粒度小于30mm的矸石中加入适量的水进行充分搅拌，混合成为可泵塑性流动稠料，通过矸石输送泵直接将搅拌后的稠料经管道泵送到采空区进行充填。该方法将井下煤矸分离后直接充填采空区，减少了地表下沉，减轻了运输提升的压力，同时减少了矸石山的占地面积和污染，无需特制支架，无需抛竿系统和建立井下矸石仓，充填速度快，充填方法简单，可靠性强，投资少、成本低。

但是上述现有技术中，在采煤工作面巷道处，由于端头支架的存在，如果将矸石竖直卸下，卸料太多，会将端头支架底座和压实机构掩埋，需人工处理，导致充填作业无法顺利进行；卸料太少，无法一次卸料就完成充填作业，降低工作效率；现有的充填支架由于结构尺寸的限制，巷道处容易充填不实，造成安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法。

本发明提供一下技术方案：

一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，该方法包括如下步骤：

s1：支架支护，在回采工作面采用充填支架支护，通过设置充填支架底座连接的充填支架顶梁对回采面采空区顶部进行支护，在回采工作面采空区一侧和充填支架顶梁之下预留输送及填矸空间；

s2：运送矸石，经s1后填充矸石粉碎以后通过刮板运输机将矸石运到巷道处时，刮板运输机卸料口打开，使矸石竖直落到小型刮板运输机上；

s3：矸石侧卸，经s2后小型刮板运输机带动矸石往采空区移动，抛出矸石，使矸石在充填支架后部的采空区堆积；

s4：矸石填充，经s3后堆积的矸石通过充填支架底座上连接的压实机构推动矸石填充采空区，完成矸石填充作业；

优选的，s2中的刮板运输机和小型刮板运输机垂直布置；小型刮板运输机前半部分水平放置，后半部分与水平方向成一定角度向上布置。

优选的，所述小型刮板运输机后半部分与水平方向成角度范围30-60°。

优选的，s4中压实机构采用液压器推进。

优选的，s1中所述充填支架底座通过大型液压器与所述充填支架顶梁连接；所述充填支架顶梁与所述刮板运输机连接；所述充填支架顶梁位于所述刮板运输机的正上方。

优选的，所述的方法采用一种小型刮板运输机，包括电机，所述电机的传动轴连接有链轮，链轮与传送带上的齿轮啮合，带动传送带运转；所述传送带上设置有挡板，能够阻挡矸石滑落；所述传送带的两侧设置有护板，能够防止矸石在运送过程中洒落。

优选的，所述小型刮板机后半部分与水平方向成一定角度向上布置角度为α，后半部顶端距离地面的高度为h；所述小型刮板机的长度为l；则小型刮板机抛送矸石的距离s可表示为：

上述式中b为关系因子，取值范围为1.375-4.382。

通过上式可估算出有效矸石抛送距离，利于在开挖巷道估算巷道宽度，在前期准备工作中，精确矸石填充宽度，节省后期调整设备时间，加快施工进度。

另外，在施工工作中，在薄煤层工作面按照正常生产要求掘进巷道断面后，再在巷道两侧沿薄煤层各掘出长度2.5～4m的煤层空间，巷道掘进采取分掘分装的措施，采出后的煤体空间用巷道掘进底部矸石进行充填，沿充填带每3m支设一棵立柱，挂上挡矸帘；必要时在本技术方案矸石充填之后之后进行注浆，使其与煤层的顶板和底板接触严实，在对巷道上帮掘出面积进行支撑的同时，又为下面开采隔离了采空区；可在有效控制巷道围岩变形的条件下，实现掘进多出煤和少出矸石，降低巷道掘进成本。

按照工作面巷道充填情况，可分为煤柱完全置换充填和部分煤柱置换充填；煤柱完全置换充填根据煤层厚度和掘进巷道断面之间的关系，合理计算上下工作面煤柱尺寸，通过对工作面顺槽上下帮煤柱置换充填，实现煤柱完全置换；煤厚度1m，掘进巷道高度为2.0m，宽度为2.0m，采用支架顶梁支护；实现煤柱完全充填置换，计算上岩石破碎后的碎涨系数，则需向巷道一帮煤层掘进约4.0m的充填空间；另一帮由于要采煤，不能进行充填；本技术方案，煤炭资源回收率高；减少了提升运输环节，实现了矸石不上井；采空区不留设煤柱，不易引起采空区自然发火。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，通过小型刮板运输机将矸石运送到支架后方的采空区，有效防止矸石在支架顶梁下堆积，掩埋设备，影响充填作业。

(2)本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，小型刮板运输机可以斜向上运输矸石，使矸石堆积高度大大提高，减小了充填难度。

(3)本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，由于矸石被运送到后方，为压实机构提供空间，可以适当增加压实机构的尺寸，使矸石被压得更密实，提高充填质量。

(4)本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，小型刮板运输机可使矸石落于采空区而不是充填支架顶梁下方，提高了充填效率，减小了工人劳动强度。

(5)本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，可估算出有效矸石抛送距离，利于在开挖巷道估算巷道宽度，在前期准备工作中，精确矸石填充宽度，节省后期调整设备时间，加快施工进度

附图说明

图1是本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法工艺流程图。

图2是本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法系统结构示意图。

图3是本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法小刮板运输机结构示意图。

图4是本发明一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法压实机构示意图。

图中：1、充填支架顶梁；2、充填支架底座；3、刮板运输机；4、压实机构；5、小型刮板运输机；6、矸石。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，该方法包括如下步骤：

s1：支架支护，在回采工作面采用充填支架支护，通过设置充填支架底座2连接的充填支架顶梁1对回采面采空区顶部进行支护，在回采工作面采空区一侧和充填支架顶梁1之下预留输送及填矸空间；

s2：运送矸石6，经s1后填充矸石6粉碎以后通过刮板运输机3将矸石6运到巷道处时，刮板运输机3卸料口打开，使矸石6竖直落到小型刮板运输机5上；

s3：矸石6侧卸，经s2后小型刮板运输机5带动矸石6往采空区移动，抛出矸石6，使矸石6在充填支架后部的采空区堆积；

s4：矸石6填充，经s3后堆积的矸石6通过充填支架底座2上连接的压实机构4推动矸石6填充采空区，完成矸石6填充作业；

s2中的刮板运输机3和小型刮板运输机5垂直布置；小型刮板运输机5前半部分水平放置，后半部分与水平方向成一定角度向上布置；通过小型刮板运输机5将矸石6运送到支架后方的采空区，有效防止矸石6在支架顶梁下堆积，掩埋设备，影响充填作业。

所述小型刮板运输机5后半部分与水平方向成角度范围30-60°；小型刮板运输机5可以斜向上运输矸石6，使矸石6堆积高度大大提高，减小了充填难度。

s4中压实机构4采用液压器推进；由于矸石6被运送到后方，为压实机构4提供空间，可以适当增加压实机构4的尺寸，使矸石6被压得更密实，提高充填质量。

s1中所述充填支架底座2通过大型液压器与所述充填支架顶梁1连接；所述充填支架顶梁1与所述刮板运输机3连接；所述充填支架顶梁1位于所述刮板运输机3的正上方。

实施例二：

如图1-4所示，一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，该方法包括如下步骤：

s1：支架支护，在回采工作面采用充填支架支护，通过设置充填支架底座2连接的充填支架顶梁1对回采面采空区顶部进行支护，在回采工作面采空区一侧和充填支架顶梁1之下预留输送及填矸空间；

s2：运送矸石6，经s1后填充矸石6粉碎以后通过刮板运输机3将矸石6运到巷道处时，刮板运输机3卸料口打开，使矸石6竖直落到小型刮板运输机5上；

s3：矸石6侧卸，经s2后小型刮板运输机5带动矸石6往采空区移动，抛出矸石6，使矸石6在充填支架后部的采空区堆积；

s4：矸石6填充，经s3后堆积的矸石6通过充填支架底座2上连接的压实机构4推动矸石6填充采空区，完成矸石6填充作业；

s2中的刮板运输机3和小型刮板运输机5垂直布置；小型刮板运输机5前半部分水平放置，后半部分与水平方向成一定角度向上布置；通过小型刮板运输机5将矸石6运送到支架后方的采空区，有效防止矸石6在支架顶梁下堆积，掩埋设备，影响充填作业。

所述小型刮板运输机5后半部分与水平方向成角度范围30-60°；小型刮板运输机5可以斜向上运输矸石6，使矸石6堆积高度大大提高，减小了充填难度。

s4中压实机构4采用液压器推进；由于矸石6被运送到后方，为压实机构4提供空间，可以适当增加压实机构4的尺寸，使矸石6被压得更密实，提高充填质量。

s1中所述充填支架底座2通过大型液压器与所述充填支架顶梁1连接；所述充填支架顶梁1与所述刮板运输机3连接；所述充填支架顶梁1位于所述刮板运输机3的正上方。

所述的方法采用一种小型刮板运输机5，包括电机，所述电机的传动轴连接有链轮，链轮与传送带上的齿轮啮合，带动传送带运转；所述传送带上设置有挡板，能够阻挡矸石6滑落；所述传送带的两侧设置有护板，能够防止矸石6在运送过程中洒落。

优选的，所述小型刮板机后半部分与水平方向成一定角度向上布置角度为α，后半部顶端距离地面的高度为h；所述小型刮板机的长度为l；则小型刮板机抛送矸石6的距离s可表示为：

上述式中b为关系因子，取值范围为1.375-4.382。

通过上式可估算出有效矸石6抛送距离，利于在开挖巷道估算巷道宽度，在前期准备工作中，精确矸石6填充宽度，节省后期调整设备时间，加快施工进度。

通过上述技术方案方法，在施工工作中，在薄煤层工作面按照正常生产要求掘进巷道断面后，再在巷道两侧沿薄煤层各掘出长度2.5～4m的煤层空间，巷道掘进采取分掘分装的措施，采出后的煤体空间用巷道掘进底部矸石6进行充填，沿充填带每3m支设一棵立柱，挂上挡矸帘；必要时在本技术方案矸石6充填之后之后进行注浆，使其与煤层的顶板和底板接触严实，在对巷道上帮掘出面积进行支撑的同时，又为下面开采隔离了采空区；可在有效控制巷道围岩变形的条件下，实现掘进多出煤和少出矸石6，降低巷道掘进成本。

按照工作面巷道充填情况，可分为煤柱完全置换充填和部分煤柱置换充填；煤柱完全置换充填根据煤层厚度和掘进巷道断面之间的关系，合理计算上下工作面煤柱尺寸，通过对工作面顺槽上下帮煤柱置换充填，实现煤柱完全置换；煤厚度1m，掘进巷道高度为2.0m，宽度为2.0m，采用支架顶梁支护；实现煤柱完全充填置换，计算上岩石破碎后的碎涨系数，则需向巷道一帮煤层掘进约4.0m的充填空间；另一帮由于要采煤，不能进行充填；本技术方案，煤炭资源回收率高；减少了提升运输环节，实现了矸石6不上井；采空区不留设煤柱，不易引起采空区自然发火。

方法工作过程：刮板运输机3将矸石6运到巷道处时，刮板运输机3卸料口打开，使矸石6竖直落到小型刮板运输机5上；然后小型刮板运输机5带动矸石6往采空区移动，抛出矸石6，使矸石6在充填支架后部堆积；压实机构4推动矸石6填充采空区，这样就完成了充填作业。

通过上述技术方案得到的是一种采煤工作面巷道充填矸石侧卸方法，充填端头支架顶梁下方固定有刮板运输机3，刮板运输机3下方固定有小型刮板运输机5。刮板运输机3和小型刮板运输机5垂直布置。小型刮板运输机5前半部分水平放置，后半部分与水平方向成一定角度向上布置。

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