一种基于综采架后抛矸喷浆充填系统及方法与流程

1.本发明属于煤矿开采领域，具体为一种基于综采架后抛矸喷浆充填系统及方法。


背景技术：

2.随着煤矿机械化程度的不断增大，开采年限的不断延长，浅部资源已开采殆尽，剩余的煤矿资源主要为铁路下、建筑物下等构筑物下的压覆资源，该部分压覆资源必须要通过充填开采的方式进行回采。目前，回收压覆资源开采效率较高的工艺为综采架后原矸充填工艺，但现有的综采架后原矸充填工艺的充填效率及接顶率均小于短壁联采密实充填法、综采架后泵送充填工艺。其主要原因如下：1.综采架后充填为原矸充填，没有任何胶结料及添加剂，充填后顶板下沉后，容易出现缩变，强度低，控制顶板效果差；2.综采架后后尾梁悬挂的底卸式刮板输送机距离顶板有一定的距离，该部分空间很难用捣实机构捣实；3.捣实机构捣实时，推移矸石时容易滑落及接顶困难。
3.针对上述综采架后原矸充填开采工艺存在的弊端，急需提供一种能够提高充填效率及接顶率的综采架后抛矸喷浆充填系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是提供一种能够提高充填效率及接顶率的综采架后抛矸喷浆充填系统及方法。
5.为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种基于综采架后抛矸喷浆充填系统，其包括至少一个能够布置在采煤工作面内的综采抛矸支架，每个综采抛矸支架上靠近待充填空间的一侧都设置有捣实组件，每个综采抛矸支架的后梁下端都设置有刮板输送机，所述刮板输送机上靠近待充填空间的一侧设置有喷头，所述喷头连通有输浆管路。这样在刮板输送机向采空区内输送一定高度的矸石后，本发明可通过喷头和输浆管路向采空区内喷洒浆料，并通过浆料将矸石自然固结为一个整体，从而增强支护强度，有效控制顶板下沉；同时本发明还可在喷浆后先通过捣实组件将矸石与浆料充分混合，降低矸石塌落度，然后再通过喷头和输浆管路进行喷浆接顶处理，从而提高接顶率。
6.进一步地，所述喷头为高压喷头，从而扩大喷头的喷射范围。
7.进一步地，还包括能够设置在采煤工作面下端头处的挡墙，并通过挡墙隔绝采空区的有毒气体。
8.更进一步地，所述挡墙包括双层矸石袋，并通过垒砌的矸石袋构成挡墙。
9.进一步地，所述刮板输送机为底卸式刮板输送机，从而方便对矸石进行输送。
10.另一方面，本发明还提供了一种基于综采架后抛矸喷浆充填方法，其包括以下步骤：
11.步骤一，在采煤工作面布置采煤机、运煤组件、输矸组件、输浆管路和至少三组综采抛矸支架，每组综采抛矸支架至少包括一个综采抛矸支架，且每个综采抛矸支架上靠近待充填空间的一侧都设置有捣实组件，每个综采抛矸支架的后梁下端都设置有刮板输送
机，所述刮板输送机均与输矸组件搭接，所述刮板输送机上靠近待充填空间的一侧设置有喷头，所述喷头与输浆管路连通；
12.步骤二，采煤机开始进行采煤工作，并通过运煤组件将采煤机采出的煤运出；
13.步骤三，待采煤工作面推采结束后，从采煤工作面下端头或上端头处的一组综采抛矸支架开始，先通过输矸组件将矸石输送到第一组综采抛矸支架对应的刮板输送机上，再通过刮板输送机将矸石输送到对应的采空区内，直至该采空区内的矸石达到预设的高度；
14.步骤四，通过输矸组件将矸石输送到第二组综采抛矸支架对应的刮板输送机上，再通过刮板输送机将矸石输送到对应的采空区内，直至该采空区内的矸石达到预设的高度；同时在充填第二组综采抛矸支架对应的采空区时，先通过输浆管路和对应的喷头对第一组综采抛矸支架对应的采空区内的矸石进行喷浆处理，直至该采空区内的矸石与所喷浆料混合均匀；再通过对应的捣实组件对第一组综采抛矸支架对应的采空区内喷浆后的矸石进行捣实处理；
15.步骤五，通过输矸组件将矸石输送到第三组综采抛矸支架对应的刮板输送机上，再通过刮板输送机将矸石输送到对应的采空区内，直至该采空区内的矸石达到预设的高度；同时在充填第三组综采抛矸支架对应的采空区时，先通过输浆管路和对应的喷头对第二组综采抛矸支架对应的采空区内的矸石进行喷浆处理，直至该采空区内的矸石与所喷浆料混合均匀；再通过对应的捣实组件对第二组综采抛矸支架对应的采空区内喷浆后的矸石进行捣实处理；同时通过输浆管路和对应的喷头对第一组综采抛矸支架对应的采空区内捣实后的矸石进行喷浆接顶处理；
16.步骤六，若综采抛矸支架组数超过三组，则按照上面的步骤四、步骤五，依次对后续的各组综采抛矸支架对应的采空区进行抛矸处理、喷浆处理、捣实处理和喷浆接顶处理，直至最后一组综采抛矸支架对应的采空区内的矸石达到预设的高度；若综采抛矸支架组数为三组，则直接进入步骤七；
17.步骤七，先通过输浆管路和对应的喷头对最后一组综采抛矸支架对应的采空区内的矸石进行喷浆处理，直至该采空区内的矸石与所喷浆料混合均匀；再通过对应的捣实组件对最后一组综采抛矸支架对应的采空区内喷浆后的矸石进行捣实处理；同时通过输浆管路和对应的喷头对上一组综采抛矸支架对应的采空区内捣实后的矸石进行喷浆接顶处理；
18.步骤八，通过输浆管路和对应的喷头对最后一组综采抛矸支架对应的采空区内捣实后的矸石进行喷浆接顶处理。
19.另外，每组综采抛矸支架的综采抛矸支架数量相同，且采煤机每割两刀煤后进行一次矸石充填。
20.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：首先，本发明所提供的基于综采架后抛矸喷浆充填系统既具备原综采架后原矸充填工艺开采效率高的优势，又具备开采效率高和密实充填接顶率高的优点；其次，在本发明所提供的基于综采架后抛矸喷浆充填方法中，由于本发明依次对采空区进行抛矸、喷浆、捣实和喷浆接顶处理，本发明能够将矸石与浆料(胶结物)充分混合，并自然固结成岩，从而增加支护强度，有效控制顶板下沉；同时，降低矸石的塌落度和增强矸石的粘度，使捣实后矸石不容易滑落，并增加接顶率；另外，由于本发明中所充填的矸石内增加了浆料，其还可以对采空区防火管理起到很大作用。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明中一种基于综采架后抛矸喷浆充填系统的平面布置图。
23.图2为本发明中综采抛矸支架的结构示意图。
24.图中：1、综采抛矸支架，2、输浆管路，3、喷头，4、矸石，5、浆料，6、输矸组件，7、运煤组件，8、刮板输送机，9、捣实组件。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1和图2所示，本发明提供一种基于综采架后抛矸喷浆充填系统，其包括能够布置在采煤工作面内的输矸组件6和运煤组件7、输浆管路2，还包括至少一个能够布置在采煤工作面内的综采抛矸支架1；所述输矸组件6、运煤组件7、输浆管路2和综采抛矸支架1均根据矿井的结构和尺寸布置在采煤工作面内。而且每个综采抛矸支架1上靠近待充填空间的一侧都设置有捣实组件9，每个综采抛矸支架1的底梁下部都设置有刮板输送机8，且所述刮板输送机8优选为底卸式刮板输送机，所述刮板输送机8与输矸组件6搭接，并通过输矸组件6将矸石4运输到刮板输送机8上。另外，在所述刮板输送机8上靠近待充填空间的一侧设置有喷头3，所述喷头3与输浆管路2连通，并将输浆管路2松弛地固定在对应的综采抛矸支架1的后梁下部，以防止推移综采抛矸支架1过程中将输浆管路2拉断。另外，所述喷头3优选设置高压喷头，并通过高压喷头对采空区内充填的矸石4进行喷浆处理和喷浆接顶处理，使刮板输送机8抛下的矸石4与所充填的浆料5充分接触，以增加矸石4的胶结性。
27.此外，本发明还包括能够设置在所述采煤工作面下端头处的挡墙，并通过该挡墙隔绝采空区有毒气体，且所述挡墙可由垒砌双层矸石袋组成。
28.另外，本发明还提供了一种基于综采架后抛矸喷浆充填方法，其包括以下步骤：
29.步骤一，在采煤工作面布置采煤机、运煤组件7、输矸组件6、输浆管路2和至少三组综采抛矸支架1，每组综采抛矸支架1至少包括一个综采抛矸支架1，且每个综采抛矸支架1上靠近待充填空间的一侧都设置有捣实组件9，每个综采抛矸支架1的后梁下端都设置有刮板输送机8，所述刮板输送机8均与输矸组件6搭接，所述刮板输送机8上靠近待充填空间的一侧设置有喷头3，所述喷头3与输浆管路2连通；
30.步骤二，采煤机开始进行采煤工作，并通过运煤组件7将采煤机采出的煤运出；
31.步骤三，待采煤工作面推采结束后，从采煤工作面下端头或上端头处的一组综采抛矸支架1开始，先通过输矸组件6将矸石4输送到第一组综采抛矸支架1对应的刮板输送机8上，再通过刮板输送机8将矸石4输送到对应的采空区内，直至该采空区内的矸石4达到预设的高度；
32.步骤四，通过输矸组件6将矸石4输送到第二组综采抛矸支架1对应的刮板输送机8
上，再通过刮板输送机8将矸石4输送到对应的采空区内，直至该采空区内的矸石4达到预设的高度；同时在充填第二组综采抛矸支架1对应的采空区时，先通过输浆管路2和对应的喷头3对第一组综采抛矸支架1对应的采空区内的矸石4进行喷浆处理，直至该采空区内的矸石4与所喷浆料5混合均匀；再通过对应的捣实组件9对第一组综采抛矸支架1对应的采空区内喷浆后的矸石4进行捣实处理；
33.步骤五，通过输矸组件6将矸石4输送到第三组综采抛矸支架1对应的刮板输送机8上，再通过刮板输送机8将矸石4输送到对应的采空区内，直至该采空区内的矸石4达到预设的高度；同时在充填第三组综采抛矸支架1对应的采空区时，先通过输浆管路2和对应的喷头3对第二组综采抛矸支架1对应的采空区内的矸石4进行喷浆处理，直至该采空区内的矸石4与所喷浆料5混合均匀；再通过对应的捣实组件9对第二组综采抛矸支架1对应的采空区内喷浆后的矸石4进行捣实处理；同时通过输浆管路2和对应的喷头3对第一组综采抛矸支架1对应的采空区内捣实后的矸石4进行喷浆接顶处理；
34.步骤六，若综采抛矸支架1的组数超过三组，则按照上面的重复步骤四、步骤五，依次对后续的各组综采抛矸支架1对应的采空区进行抛矸处理、喷浆处理、捣实处理和喷浆接顶处理，直至最后一组综采抛矸支架1对应的采空区内的矸石4达到预设的高度；若综采抛矸支架的组数为三组，则直接进入步骤七；
35.步骤七，先通过输浆管路2和对应的喷头3对最后一组综采抛矸支架1对应的采空区内的矸石4进行喷浆处理，直至该采空区内的矸石4与所喷浆料5混合均匀；再通过对应的捣实组件9对最后一组综采抛矸支架1对应的采空区内喷浆后的矸石4进行捣实处理；同时通过输浆管路2和对应的喷头3对上一组综采抛矸支架1对应的采空区内捣实后的矸石4进行喷浆接顶处理；
36.步骤八，通过输浆管路2和对应的喷头3对最后一组综采抛矸支架1对应的采空区内捣实后的矸石4进行喷浆接顶处理。
37.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
38.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。