[0001]
本发明属于
采矿技术领域，具体涉及一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，适用于煤层中夹矸较多，且涌水量不大的采煤工作面。
背景技术：
[0002]
井工煤矿在建设和生产过程中会产生大量的固体废弃物—煤矸石，并将其提升至地面进行堆放，其传统的处理方式是将煤矸石继续堆放于地表或进行综合利用，综合利用秉承了绿色发展理念，使煤矸石应用于发电、建材、制肥及复垦等多方面，但其只能解决少部分煤矸石，仍有大量煤矸石堆放于地表，形成煤矿特有的矸石山，对生态环境造成极大威胁与破坏。近年来，随着煤矿井下充填的迅速发展，将煤矸石作为固体或膏体材料充填于采空区，成为有效解决煤矸石外排的方式，但对于固体充填而言，其较低的充填效率和较高的充填成本成为制约其发展的主要因素，而膏体充填高昂的成本及其复杂的工艺使之不能被广泛应用。因此，有必要寻求一种煤矸石不升井就地处置的高效、安全、低成本的充填方法。
技术实现要素：
[0003]
本发明的目的在于提供了一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其能够在不影响煤矿正常生产的情况下，使煤矸石不升井，且能高效、安全，低成本的充填至原位采空区。
[0004]
本发明采用如下技术方案来实现的：
[0005]
一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，该方法首先利用犁式卸料器将运输巷内运煤皮带上的原煤转运至分选制浆巷，然后通过筛分分选系统将原煤分成精煤、末煤和矸石，其精煤和末煤通过返煤皮带返回至运输巷内的运煤皮带，矸石经过破碎系统和制浆系统被制成预设浓度的浆体，最后利用注浆泵将矸石浆体通过管道输送的方式经过相邻工作面的运输巷和邻位注浆孔充填至本回采工作面后方的采空区。
[0006]
本发明进一步的改进在于，分选制浆巷位于停采线和辅运大巷的中部，分选制浆巷内布置三大系统，分别为筛分分选系统、破碎缓存系统和制浆泵送系统。
[0007]
本发明进一步的改进在于，筛分分选系统包括震动
筛分机、布料器和智能
干选机，其
振动筛分机将原煤中的末煤筛分至返煤皮带上，布料器将块状原煤铺放整齐，智能干选机将块状原煤中的精煤和矸石分开。
[0008]
本发明进一步的改进在于，破碎缓存系统包括颚式
破碎机、双级破碎机和矸石粉缓存仓，通过鄂式破碎机和双级破碎机两级破碎将矸石破碎成2mm的粉末，矸石粉缓存仓用于缓存矸石粉。
[0009]
本发明进一步的改进在于，制浆泵送系统包括搅拌池、储浆池和注浆泵，且搅拌池位于巷道底板上，储浆池位于底板下，两者通过溜槽连接，搅拌池的作用是将矸石粉、水和添加剂制成预设浓度的浆体，且水来源于矿井水，储浆池的作用是储存制成的浆体，注浆泵的作用是将储浆池内的浆体通过管道输送至采空区。
[0010]
本发明进一步的改进在于，邻位注浆孔是从相邻工作面的运输巷向本回采工作面的采空区钻进仰上斜孔，其邻位注浆孔的间距为30m，并滞后本回采工作面100m。
[0011]
本发明进一步的改进在于，煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填包括以下步骤：
[0012]
a.随着工作面的回采，原煤经过刮板输送机由工作面被运输至运输巷内的运煤皮带上；
[0013]
b.当运煤皮带将原煤运至犁式卸料器处时，犁式卸料器将原煤卸至转运皮带上，转运皮带将原煤运至分选制浆巷；
[0014]
c.原煤进入分选制浆巷后，首先进入震动筛分机，震动筛分机将原煤中的末煤筛分至返煤皮带上，而后返运至运煤皮带上，其余块状原煤被运输至布料器上，之后进入智能干选机；
[0015]
d.块状原煤经过智能干选机后，被分为精煤和矸石，其精煤进入返煤皮带被运输至运煤皮带上，矸石依次进入颚式破碎机和双级破碎机进行破碎，最终被破碎成2mm的矸石粉，之后进入矸石粉缓存仓；
[0016]
e.先给搅拌池内注入适量水和添加剂，而后通过皮带将矸石粉缓存仓内的矸石粉输送至搅拌池内进行搅拌，搅拌10～15min后将制成的浆体利用溜槽溜至储浆池内，最后利用注浆泵将储浆池内的浆体通过管道输送的方式经过相邻工作面的运输巷和邻位注浆孔充填至本回采工作面后方的采空区。
[0017]
本发明至少具有以下有益的技术效果：
[0018]
本发明提供的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，能够在不影响工作面正常生产的情况下，实现矸石不升井的高效、低成本排放。在原煤运输方面，该种方法使得原煤在井下就地分选为末煤、精煤和矸石，极大节省了原煤中矸石的运输成本，减少矸石的无效提升，提高了精煤的提升量；在浆体充填方面，原位注浆充填的效率更高、充填能力更大，且能协同处理矿井水，避免矸石和矿井水提升至地面，造成矿区环境的污染；在岩层控制方面，矸石浆体充填垮落带岩块间的空隙，能够限制垮落岩块的进一步压缩，进而减弱采空区顶板覆岩的进一步位移，从而达到减弱地表沉陷的目的。此外，该种充填方法相对于工作面固体和膏体充填，不需要布置单独工作面，实现了采充独立作业，相对于短壁巷式充填，充填效率不再受掘进速度的制约，实现了规模化处理矸石的目的。
附图说明
[0019]
图1是本发明煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法平面示意图；
[0020]
图2是本发明筛分分选系统示意图；
[0021]
图3是本发明破碎缓存系统示意图；
[0022]
图4是本发制浆泵送系统示意图；
[0023]
图5是本发明煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法平面示意图的a-a剖面图；
[0024]
附图标记说明：
[0025]
1—工作面，2—运输巷，3—分选制浆巷，4—辅运巷，5—相邻工作面的运输巷，6—辅运大巷，7—运输大巷，8—回风大巷，9—采空区，10—犁式卸料器，11—震动筛分机，12—布料器，13—智能干选机，14—颚式破碎机，15—双级破碎机，16—矸石粉缓存仓，17—搅拌池，18—储浆池，19—注浆泵，20—刮板输送机，21—运煤皮带，22—转运皮带，23—返煤皮
带，24—水管，25—注浆管，26—邻位注浆孔，27—停采线，28—溜槽。
具体实施方式
[0026]
为了更好的理解本发明，以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
[0027]
如图1至图5所示，本发明提供的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，该方法首先利用犁式卸料器10将运输巷内运煤皮带21上的原煤转运至分选制浆巷，然后通过筛分分选系统将原煤分成精煤、末煤和矸石，其精煤和末煤通过返煤皮带23返回至运输巷内的运煤皮带21，矸石经过破碎系统和制浆系统被制成预设浓度的浆体，最后利用注浆泵19将矸石浆体通过注浆管25输送的方式经过相邻工作面的运输巷5和邻位注浆孔26充填至本回采工作面后方的采空区9。
[0028]
辅运大巷6、运输大巷7和回风大巷8为三条开拓大巷，其辅运大巷6内布设有水管24，其水管由辅运大巷经辅运巷进入分选制浆巷，为搅拌池提供水源，且水源为矿井水；运输大巷和运输巷连接，是将煤炭运输至地面的主要通道；回风大巷为整个采区的回风通道。
[0029]
分选制浆巷位于停采线27和辅运大巷6的中部，分选制浆巷内布置三大系统，分别为筛分分选系统、破碎缓存系统和制浆泵送系统。
[0030]
其中，筛分分选系统包括震动筛分机11、布料器12和智能干选机13，其振动筛分机将原煤中的末煤筛分至返煤皮带23上，布料器12将块状原煤铺放整齐，智能干选机13将块状原煤中的精煤和矸石分开。破碎缓存系统包括颚式破碎机14、双级破碎机15和矸石粉缓存仓16，通过鄂式破碎机和双级破碎机15两级破碎将矸石破碎成2mm的粉末，矸石粉缓存仓16用于缓存矸石粉。制浆泵送系统包括搅拌池17、储浆池18和注浆泵19，且搅拌池17位于巷道底板上，储浆池18位于底板下，两者通过溜槽28连接，搅拌池17的作用是将矸石粉、水和添加剂制成预设浓度的浆体，且水来源于矿井水，储浆池18的作用是储存制成的浆体，注浆泵19的作用是将储浆池18内的浆体通过管道输送至采空区9。
[0031]
邻位注浆孔26是从相邻工作面的运输巷5向本回采工作面的采空区9钻进仰上斜孔，其邻位注浆孔26的间距为30m，并滞后本回采工作面100m。
[0032]
本发明的具体工艺流程如下：
[0033]
a.随着工作面1的回采，原煤经过刮板输送机20由工作面1被运输至运输巷2内的运煤皮带21上；
[0034]
b.当运煤皮带21将原煤运至犁式卸料器10处时，犁式卸料器10将原煤卸至转运皮带22上，转运皮带22将原煤运至分选制浆巷3；
[0035]
c.原煤进入分选制浆巷3后，首先进入震动筛分机11，震动筛分机11将原煤中的末煤筛分至返煤皮带23上，而后返运至运煤皮带21上，其余块状原煤被运输至布料器12上，之后进入智能干选机13；
[0036]
d.块状原煤经过智能干选机13后，被分为精煤和矸石，其精煤进入返煤皮带23被运输至运煤皮带21上，矸石依次进入颚式破碎机14和双级破碎机15进行破碎，最终被破碎成2mm左右的矸石粉，之后进入矸石粉缓存仓16；
[0037]
e.先给搅拌池17内注入适量水和添加剂，而后通过皮带将矸石粉缓存仓16内的矸石粉输送至搅拌池17内进行搅拌，搅拌10～15min后将制成的浆体利用溜槽28溜至储浆池18内，最后利用注浆泵19将矸石浆体通过注浆管25输送的方式经过相邻工作面的运输巷5
和邻位注浆孔26充填至本回采工作面后方的采空区9。技术特征：
1.一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，该方法首先利用犁式卸料器将运输巷内运煤皮带上的原煤转运至分选制浆巷，然后通过筛分分选系统将原煤分成精煤、末煤和矸石，其精煤和末煤通过返煤皮带返回至运输巷内的运煤皮带，矸石经过破碎系统和制浆系统被制成预设浓度的浆体，最后利用注浆泵将矸石浆体通过管道输送的方式经过相邻工作面的运输巷和邻位注浆孔充填至本回采工作面后方的采空区。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，分选制浆巷位于停采线和辅运大巷的中部，分选制浆巷内布置三大系统，分别为筛分分选系统、破碎缓存系统和制浆泵送系统。3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，筛分分选系统包括震动筛分机、布料器和智能干选机，其振动筛分机将原煤中的末煤筛分至返煤皮带上，布料器将块状原煤铺放整齐，智能干选机将块状原煤中的精煤和矸石分开。4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，破碎缓存系统包括颚式破碎机、双级破碎机和矸石粉缓存仓，通过鄂式破碎机和双级破碎机两级破碎将矸石破碎成2mm的粉末，矸石粉缓存仓用于缓存矸石粉。5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，制浆泵送系统包括搅拌池、储浆池和注浆泵，且搅拌池位于巷道底板上，储浆池位于底板下，两者通过溜槽连接，搅拌池的作用是将矸石粉、水和添加剂制成预设浓度的浆体，且水来源于矿井水，储浆池的作用是储存制成的浆体，注浆泵的作用是将储浆池内的浆体通过管道输送至采空区。6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，邻位注浆孔是从相邻工作面的运输巷向本回采工作面的采空区钻进仰上斜孔，其邻位注浆孔的间距为30m，并滞后本回采工作面100m。7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，其特征在于，煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填包括以下步骤：a.随着工作面的回采，原煤经过刮板输送机由工作面被运输至运输巷内的运煤皮带上；b.当运煤皮带将原煤运至犁式卸料器处时，犁式卸料器将原煤卸至转运皮带上，转运皮带将原煤运至分选制浆巷；c.原煤进入分选制浆巷后，首先进入震动筛分机，震动筛分机将原煤中的末煤筛分至返煤皮带上，而后返运至运煤皮带上，其余块状原煤被运输至布料器上，之后进入智能干选机；d.块状原煤经过智能干选机后，被分为精煤和矸石，其精煤进入返煤皮带被运输至运煤皮带上，矸石依次进入颚式破碎机和双级破碎机进行破碎，最终被破碎成2mm的矸石粉，之后进入矸石粉缓存仓；e.先给搅拌池内注入适量水和添加剂，而后通过皮带将矸石粉缓存仓内的矸石粉输送至搅拌池内进行搅拌，搅拌10～15min后将制成的浆体利用溜槽溜至储浆池内，最后利用注浆泵将储浆池内的浆体通过管道输送的方式经过相邻工作面的运输巷和邻位注浆孔充填至本回采工作面后方的采空区。
技术总结
本发明公开了一种煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法，该方法首先利用犁式卸料器将运输巷内运煤皮带上的原煤转运至分选制浆巷，然后通过筛分分选系统将原煤分成精煤、末煤和矸石，其精煤和末煤通过返煤皮带返回至运输巷内的运煤皮带，矸石经过破碎系统和制浆系统被制成预设浓度的浆体，最后利用注浆泵将矸石浆体通过管道输送的方式经过相邻工作面的运输巷和邻位注浆孔充填至本回采工作面后方的采空区。本发明能够在不影响煤矿正常生产的情况下，使煤矸石不升井，且能高效、安全，低成本的充填至原位采空区。本的充填至原位采空区。本的充填至原位采空区。
技术研发人员：申斌学 朱磊 潘浩 刘成勇 张新福 刘治成 古文哲 徐凯 吴玉意 李娟 秋丰岐 宋天奇 程海星 刘文涛 黄剑斌 赵萌烨 袁超峰 孙俊彦
受保护的技术使用者：内蒙古中环联科环保集团有限公司
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021/2/19
声明：
“煤矿井下矸石就地分选原位注浆充填方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：内蒙古中环联科环保集团有限公司
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2024年06月28日 ~ 30日 
