[发明专利]基于TBM的煤矿资源流相开发装备及开发方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿资源开采与利用领域，特别涉及基于TBM的煤矿资源流相开发装备以及基于TBM的煤矿资源流相开发方法。

背景技术

随着地球浅部煤矿资源的逐渐枯竭，煤矿资源的开发不断地走向地球深部。目前煤矿资源的开采深度已达到了1500米，现有煤矿资源开采都采用的是固相开发的方式，需要大量的人力下井开采，将开采出的煤矿运送至地表，配合地表的选矿厂对所开采出的煤矿进行筛选，配合地表的热力发电厂和气化车间进行发电和生产煤气，这种开发方式主要存在以下不足：

(1)将井下开采出的煤矿运送至地面，需要占用大量的地面空间来存放，在地面修建选矿厂、热力发电厂以及气化车间等设施也需要占用大量的空间，并且，热力发电会产生大量煤渣，而当煤矿品位较低时，选矿会产生大量的尾矿，这些煤渣和尾矿通常也是堆放在地面，等待另行处理，这也会占用大量的空间，以上这些会导致煤矿的开采及后续的转化利用需要大量征地，存在着成本高昂的问题；(2)将井下开采出的煤矿运送至地面，需要消耗大量的能量，并且，随着地面地质情况的不同，某些煤矿的开采点与地面上的选矿厂、热力发电厂、气化车间等的布置相对分散，通常需要依靠轨道在各个工序之间进行物质的转运，这些也会导致能耗过高的问题；(3)地面选矿厂、热力发电厂工作过程中产生的矸石、废渣、粉尘、CO₂等废气较多，会加重地表污染；(4)地面选矿厂、热力发电厂、地面运输轨道等设施的建设与维护都需要高昂的成本；(5)大量的人力下井开采，机械化程度低，劳动强度大，劳动密集程度高，加之井下条件恶劣，安全事故频发，人员伤亡率高；(6)由于需要大量的人力下井开采，而随着开采深度的增加，地下工作环境会变得越来越恶劣，例如，高温等问题，当开采深度增加到一定程度时，地下环境已不适合人力生存和工作，据估算，目前煤矿资源的固相开采方式的极限深度是无法超过6000米的，要实现对深度超过6000米的煤矿资源的开采利用是人类可望不可及的奢望。

基于上述技术现状，若能颠覆现有的煤矿资源开发技术，研发出煤矿资源流相开发装备及开发方法，实现人不下井、煤不升井的煤矿资源开采与利用，对于解决现有煤矿开采方式存在的能耗高、成本高、开采人员安全、环境污染以及无法实现深地开采等问题都将产生积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于TBM的煤矿资源流相开发装备及开发方法，以提高煤矿资源开发的安全性、减轻劳动强度及环境污染，降低煤矿资源的开发能耗及成本，实现深地煤矿资源的开采。

本发明提供的基于TBM的煤矿资源流相开发装备，包括含有刀盘、流相开发箱的全断面掘进机，第一输送带、第五输送带、煤气输出管道，以及安装在流相开发箱内的煤矿选洗器、第二输送带、发电机组、第三输送带、第四输送带、充填料加工室、气化装置和无线输电设备；

所述第一输送带的一端与全断面掘进机中刀盘的煤矿输出端相接，另一端与煤矿选洗器的进料口相接；所述第二输送带的一端与煤矿选洗器的普通煤出口相接，另一端与发电机组的燃料室相接；所述第三输送带的一端与煤矿选洗器的精煤出口相接，另一端与气化装置的进料口相接；所述第四输送带的一端与发电机组的煤渣输出口相接，另一端与充填料加工室的进料口相接；所述第五输送带的一端与充填料加工室的出料口相接，另一端与煤矿采空区相接；所述煤气输出管道与气化装置的煤气输出口连接，将精煤气化形成的煤气输送至煤气储存室；所述无线输电设备与发电机组电连接，将发电机组生产的电力输送至地表面，所述全断面掘进机、煤矿选洗器、气化装置、充填料加工室和各输送带的动力部件分别通过传输线与发电机组电连接，从发电机组获取工作电流。

上述装备中，所述煤气储存室可设置在地表面，也可设置在接近地表面的地下。

上述装备中，所述充填料加工室中设有物料储存区和充填料加工区，物料储存区包括水泥、胶固粉和水储存区，分别用于储存水泥、胶固粉和水，各储存区分别通过管件与地表的水泥、胶固粉和水补充点连接，用于向充填料加工室补给水泥、胶固粉和水，为了适应地下开采面的不断向前推进，连接充填料加工室中的各储存区与地表面的水泥、胶固粉和水补充点的管件可在地表进行加长处理；所述充填料加工区中安装有混合设备，用于将煤渣、水泥、胶固粉和水混合形成充填料。

上述装备中，所述TBM(Tunnel Boring Machine的缩写)为全断面掘进机，全断面掘进机的型号根据工程的地质情况、开采深度等实际情况进行选择。