一种煤矿采矿充填掘进装置及方法与流程

本发明涉及煤矿开采，具体为一种煤矿采矿充填掘进装置及方法。

背景技术：

1、人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。

2、常规方式下煤层被开采后，地下形成空间，相应的地表容易坍塌，矿产的回收率不高，且危险性相对较高。

3、充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等；

4、充填开采法虽然有诸多好处，但是充填工艺复杂，同时采矿机械与回填机械相互干扰，采矿效率低，成本高。

5、为此，我们提出一种煤矿采矿充填掘进装置及方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种煤矿采矿充填掘进装置及方法，同步进行开采和充填，协同工作，提高采矿的效率，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿采矿充填掘进装置，包括主体机架、驾驶室和巷道顶撑机构；

3、主体机架的底部两侧相对设置有履带机构，两个履带机构之间设置横向输送机构，主体机架的头部设置有切割机构和前铲板，前铲板处在切割机构的下方，且前铲板的一端延伸至履带机构的上方；

4、驾驶室设置在主体机架一侧边缘的安装槽内；

5、巷道顶撑机构可升降设置在主体机架的顶部，巷道顶撑机构和主体机架之间设置管道储存仓；

6、主体机架的尾部设置有填充物围挡机构。

7、进一步的，所述切割机构包括切割座、架体、变速箱、切割头、切割电机和液压缸a；通过旋转的切割头对煤层进行钻切。

8、所述切割座固定在主体机架上，所述切割座顶部通过轴转动连接有架体，所述架体的两侧分别固定安装有变速箱和切割电机，所述切割电机的电机轴与变速箱的输入轴固定相连，变速箱的输出轴上固定有切割头；

9、液压缸a的缸体与切割座转动连接、缸臂与架体转动连接。

10、进一步的，所述前铲板包括连接座、板体和液压缸b；前铲板随着主体机架移动，将巷道底部的煤层铲起。

11、所述连接座设在主体机架上、且延伸至横向输送机构的上方，所述板体的一端与连接座通过轴转动连接，所述液压缸b的缸体与连接座转动连接、缸臂与板体转动连接。

12、进一步的，所述巷道顶撑机构包括升降机构以及安装在升降机构活动端的撑板；撑板在升降机构的带动下能够进行升降，通过撑板对巷道顶部进行防护和隔离。

13、所述撑板包括两块水平对置的顶板，两块顶板之间具有预留槽，且两者之间通过连接架固定相连，所述驾驶室和所述管道储存仓均处在顶板的下方。

14、进一步的，所述管道储存仓包括可拆卸连接在主体机架上的舱体，舱体的顶部具有进管口，进管口与两块顶板之间的预留槽竖向对应。布设的填充管道具有一定的长度，由多根管道连接而成，随着填充位置的变化，拆卸的管道存放到管道储存仓内。

15、进一步的，所述填充物围挡机构包括尾架和挡板；挡板在掘进装置尾部的巷道里隔离出一个待填充的腔室，在充填的过程起来隔离的效果，在填充时能够避免填充物堆积过高而产生垮塌。

16、所述尾架一端与主体机架固定相连，另一端滑动设置有升降座，尾架上还安装有竖向的液压缸c，所述液压缸c的缸臂与升降座固定相连，所述挡板竖向安装在升降座的尾部。

17、进一步的，所述尾架上还固定有安装有斜向的液压缸d，所述液压缸d的缸臂上固定有顶料板，顶料板呈倾斜状态、且处在挡板的上方。顶料板能够对填充物的顶部进行挤压，有利于填充物的填充密实。

18、进一步的，所述升降机构包括两根连杆，连杆的一端与主体机架转动连接、另一端与顶板转动连接，两根连杆平行且等长；升降机构的作用是带动顶板适应性的升降。

19、还包括液压缸e，所述液压缸e的一端与主体机架转动连接、另一端与其中一根连杆的腰部转动连接。

20、进一步的，所述主体机架的尾部设置有煤矸石分离机，所述煤矸石分离机的煤矸石出口设置物料提升机，煤矸石分离机的煤料出口处设置煤料箱。设置煤矸石分离机，在地下将煤矸石分离出来并加以利用，将煤矸石与填充管道内的填充物混合作为填充体，填充管道送入的填充物流动性强，配合煤矸石能够达到良好的强度，同时无需将煤矸石送出到地面，降低难度。

21、一种煤矿采矿充填掘进方法，包括以下步骤：

22、在巷道内布设横向的填充管道，填充管道的外侧端连接井外的煤矸石产出设备；

23、掘进装置沿着巷道进行行进，切割机构对车头前的煤层进行钻割，通过横向输送机构将煤矿输送到煤矸石分离机，分离出的煤料储存到煤料箱，分离出的煤矸石与填充管道内的填充物一起作为填充体；

24、挡板和顶料板在掘进装置的尾部分割出一个腔室，填充体被投入该腔室内进行充填。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本煤矿采矿充填掘进装置及方法，具有以下好处：

26、1、本煤矿采矿充填掘进装置，同步进行开采和充填，施工工艺简单，协同工作，互不干扰，提高采矿的效率，降低了施工的成本；

27、2、挡板在掘进装置尾部的巷道里隔离出一个待填充的腔室，在开采的过程中同步对尾部进行填充，在充填的过程起来隔离的效果，在填充时能够避免填充物堆积过高而产生垮塌；顶料板能够对填充物的顶部进行挤压，有利于填充物的填充密实；

28、3、设置煤矸石分离机，在地下将煤矸石分离出来并加以利用，将煤矸石与填充管道内的填充物混合作为填充体，填充管道送入的填充物流动性强，配合煤矸石能够达到良好的强度，同时无需将煤矸石送出到地面，降低难度；

29、4、布设的填充管道具有一定的长度，由多根管道连接而成，随着填充位置的变化，拆卸的管道存放到管道储存仓内，最后通过竖井带出，线性施工，稳定。

技术特征：

1.一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：包括主体机架（1）、驾驶室（6）和巷道顶撑机构（7）；

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述切割机构（4）包括切割座（401）、架体（402）、变速箱（403）、切割头（404）、切割电机（405）和液压缸a（406）；

3.根据权利要求1所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述前铲板（5）包括连接座（501）、板体（502）和液压缸b（503）；

4.根据权利要求1所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述巷道顶撑机构（7）包括升降机构以及安装在升降机构活动端的撑板；

5.根据权利要求4所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述管道储存仓（8）包括可拆卸连接在主体机架（1）上的舱体（801），舱体（801）的顶部具有进管口（802），进管口（802）与两块顶板（701）之间的预留槽竖向对应。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述填充物围挡机构包括尾架（9）和挡板（12）；

7.根据权利要求6所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述尾架（9）上还固定有安装有斜向的液压缸d（13），所述液压缸d（13）的缸臂上固定有顶料板（14），顶料板（14）呈倾斜状态、且处在挡板（12）的上方。

8.根据权利要求4所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述升降机构包括两根连杆（15），连杆（15）的一端与主体机架（1）转动连接、另一端与顶板（701）转动连接，两根连杆平行且等长；

9.根据权利要求1所述的一种煤矿采矿充填掘进装置，其特征在于：所述主体机架（1）的尾部设置有煤矸石分离机（17），所述煤矸石分离机（17）的煤矸石出口设置物料提升机（18），煤矸石分离机（17）的煤料出口处设置煤料箱（19）。

10.一种煤矿采矿充填掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种煤矿采矿充填掘进装置及方法，涉及煤矿开采技术领域，包括主体机架、驾驶室和巷道顶撑机构；主体机架的底部两侧相对设置有履带机构，两个履带机构之间设置横向输送机构，主体机架的头部设置有切割机构和前铲板，前铲板处在切割机构的下方，且前铲板的一端延伸至履带机构的上方；驾驶室设置在主体机架一侧边缘的安装槽内；巷道顶撑机构可升降设置在主体机架的顶部，巷道顶撑机构和主体机架之间设置管道储存仓；主体机架的尾部设置有填充物围挡机构。本煤矿采矿充填掘进装置及方法，同步进行开采和充填，协同工作，提高采矿的效率，降低成本。

技术研发人员：赵琼祥,崔玉攀,韩老虎
受保护的技术使用者：贵州兴安煤业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1