[发明专利]一种采空区充填用滚筒式密封装置及密封方法

说明书

本发明公开了一种采空区充填用滚筒式密封装置及密封方法，包括柱状弹性筒体和支护机构；筒体包括中部的填充腔体和连接在填充腔体两端的端部密封体；端部密封体由多个纵横交错的弹性第三分隔板形成分割腔；支护机构设置在筒体上方，支护机构连接在液压支架上。能够实现采空区的实时密封，不干扰正常采煤工序，不影响开采速度，注浆、侯凝时间要求宽松，组织管理要求低，能够实现并行式的综采工作面回采、注浆充填接替工序，能够效解决瓦斯、冲击地压、充水等矿井灾害和地表塌陷、水资源流失、地表生态破坏等环境问题，能够实现现代化大型工作面绿色、高效、高产能开采需要。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种采空区充填用滚筒式密封装置及密封方法。

背景技术

煤炭将长期占据我国能源主体地位，综合机械化开采已经成为我国重点煤矿区的主要开采方式，对顶板的处理主要采用自然垮落。目前长壁式综采引起的煤层上覆岩层破坏导致的采区地表沉降、环境破坏、水资源流失、顶板动力灾害、压覆资源损失等问题严重制约了煤炭资源高效安全绿色开采，煤炭开采与生产安全、环境保护、资源充分开发的矛盾愈发突出。防治采空区上覆岩层沉降带来的一系列问题，是关乎煤炭高质量发展的关键一环。由此带来了充填式开采技术的发展，一定程度缓解了采空区顶板沉降问题。

但现有充填式开采在井下或地面配填充浆液，通过布设在巷道、工作面的输送管路输送填充浆液，主要采用“串联”方式，即回采一定距离后停止回采，启动充填作业，待填充体凝固后继续开始回采，如此往复，限制浆液流动范围（填充范围）的装置依赖于液压支架，填充、侯凝时支架不能移动，造成工序干扰严重，要么填充、侯凝工序影响采煤，降低开采速度，要么需在短时间内完成填充装置安装、浆液充填和侯凝，对浆液性能、注浆设备能力及组织实施要求极高，注浆充填成本极大，难以适应以长壁式综采为代表的高强度、高效开采需求，井下管路复杂，工序繁琐，设备要求高，协调难度大，难以解决现有开采问题。

因此，亟需发展一种不依赖于液压支架的限制浆液流动范围（填充范围）的装置，能够不干扰正常采煤工序，不影响开采速度，对组织管理、浆液性能要求一般，即注浆、侯凝时段较长，填充装置操作简单，能够达到采充并行、充分充填的开采效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种采空区充填用滚筒式密封装置及密封方法，解决了现有的充填方式充填装置依赖于液压支架，开采工序干扰严重，采煤效率低，组织管理要求高，浆液性能要求严格的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种采空区充填用滚筒式密封装置，包括柱状弹性筒体和支护机构；

所述筒体包括中部的填充腔体和连接在填充腔体两端的端部密封体；所述填充腔体上设置有用于向腔中注气或注水的开口；所述端部密封体由多个纵横交错的弹性第三分隔板形成，所述第三分隔板、填充腔体的外端面之间形成分割腔；

所述支护机构设置在筒体上方，所述支护机构连接在液压支架上。

具体的，所述填充腔体包括内囊和套设在内囊外的外囊；所述内囊内沿其轴向设置有多个弹性第一分隔板，所述第一分隔板将内囊分割为多个独立的内腔体；所述外囊与内囊之间的空间中沿其轴向设置有多个弹性第二分隔板，所述第二分隔板将所述空间分割为多个独立的外腔体。

进一步的，在填充腔体端部与端部密封体之间设置有一段过渡腔体。

具体的，所述支护机构为厚度渐变的板体，板体较厚的一端连接在液压支架上，板体较薄的一端向采空区延伸；该板体沿综采工作面方向的长度不小于筒体的最大半径。

进一步的，还包括用于刮削筒体表面粘结浆液的刮削臂；所述刮削臂连接在支护机构上。

进一步的，还包括隔离膜机构，所述隔离膜机构包括隔离膜卷筒和卷制在隔离膜卷筒上的隔离膜，所述隔离膜机构连接在液压支架位于采空区一端的底部。