[发明专利]一种利用常规综采液压支架进行泵送矸石采空区处置系统

说明书

本发明公开了一种利用常规综采液压支架进行泵送矸石采空区处置方法，无需专用充填液压支架，在常规综采液压支架系统的基础上增加矸石采空区充填系统，即可实现矸石的采空区处置。在常规综采液压支架的尾部增加充填管路，充填管路和综采液压支架通过拉移千斤顶连接。将地面制备好的矸石料浆通过充填主管、充填支管输送到采空区进行充填处置，主管布置于综采液压支架后部，支管延伸至采空区，与主管采用三通阀连接。本发明可应用于沿煤层倾向仰采布置的工作面或煤层倾角角度小于8°的沿煤层走向布置的综采工作面，可以解决矸石井下采空区处置的问题，具有投资小、成本低、效率高、系统简单、布置灵活、绿色环保等优点，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及一种利用常规综采液压支架进行泵送矸石采空区处置系统，属于矿山充填开采科学研究领域。

背景技术

在煤炭资源开采的过程中会产生大量的矸石，大部分矸石常年在地面堆积形成矸石山，没有合理处置的矸石不仅会造成环境污染而且还有一定的安全隐患。在建设绿色矿山、发展绿色矿业成为中国矿业领域的发展目标和迫切需求的背景下，高效合理的处置矸石成为一个煤矿开采的发展趋势，充填开采作为一种绿色开采技术，是实现矸石井下处置的关键技术手段之一，其技术思路是将矸石、粉煤灰等固体废弃物直接干式输送或掺入适量的胶凝材料，加水混合搅拌制成胶结充填料浆，再通过泵送或自流的方式沿管路将充填料浆输送到采空区进行充填作业，使充填体具有一定的强度和整体性，不仅能实现矸石等固体废弃物的井下处置，还能控制岩层移动破断实现环境保护。虽然充填开采作为一种绿色开采方法已经被逐步推广，但是目前存在两大难题亟待解决。首先，充填开采工作面生产能力较低，当前固体充填工作面处理矸石能力不足100万t/a，胶结充填工作面处理矸石能力不足50万t/a，无法满足大型矿井的生产需求。其次，当前的充填开采方法需要一套专用的充填采煤液压支架，单面装备费用超过1亿元，投资巨大，很多矿山难以承受。综上所述，亟需研究一种生产能力大，设备投资低的矸石处置方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决矿井采空区充填处置矸石投资大且能力不足的问题，提供了一种设备简单、投资少、安全高效、经济合理的采空区矸石处置方法。

技术方案：为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种利用常规综采液压支架进行泵送矸石采空区处置系统，在常规综采液压支架后部增设拉移千斤顶和充填管路。将地面矸石，通过制浆系统，用破碎机破碎，与水、添加剂一起进入到搅拌机，制成矸石料浆，利用输送管道和充填泵输送到井下工作面采空区进行矸石处置。到达井下后通过在支架后部增设的充填管路系统，矸石料浆先通过充填主管，利用三通阀转到充填支管，最后矸石料浆自流入采空区进行充填。随着工作面的不断推进，充填系统跟随综采液压支架逐步前移，不断重复上述步骤，实现工作面采空区矸石处置的目的。该技术系统具有布置简单、投资少、绿色环保的优点。

一种利用常规综采液压支架进行泵送矸石采空区处置方法，操作步骤如下：

步骤一是在常规综采液压支架后部增设拉移千斤顶、充填主管及充填支管，井下工作面正常进行割煤移架作业。

步骤二是地面破碎机将矸石破碎，破碎好的矸石与水、添加剂一起进入搅拌机混合，混合后的矸石料浆利用充填泵开始向井下采空区输送。通过液压支架尾部的充填主管，经三通阀输送到各个充填支管，最后矸石料浆会自流到采空区进行自动充填。

步骤三是工作面正常推进，采煤机割完煤后正常前移液压支架，液压支架后部的拉移千斤顶活柱伸出实现支架正常前移，移架完成后，收缩支架尾部拉移千斤顶并且同时拉动充填主管前移，充填支管也随之移动，不断注入的矸石料浆和采空区垮落的岩石混合，逐渐在采空区形成充填体。

重复上述工作，工作面不断推进，采空区不断被充填，实现常规综采液压支架充填采煤，利用泵送采空区矸石处置采空区。