一种煤矸石井下充填系统及方法与流程

1.本发明属于煤矸石填充技术领域，尤其是涉及一种煤矸石井下充填系统及方法。


背景技术：

2.随着煤炭开采的进行，矸石山大量堆积并迅速增长，煤矸石是在成煤过程中和煤伴生的岩石，它含碳量很低，而且比煤要硬，煤矸石包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板、无炭柱及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中选出的煤矸石，如果煤矸石长期在地表存放，会对煤矿周围的环境及土地造成严重影响，例如矸石升井堆积、自燃等现象对矿区水质、空气等生态环境污染严重，同时矸石山堆积占用大量土地资源，造成了土地资源浪费，同时煤矿产生的煤矸石如果堆放不合理，将容易发生矸石山滑坡或坍塌造成人员伤亡的事故。
3.煤矸石以块状为主，流动性差，难以直接或以简单方式输送。目前采用的主要填充方式有：采煤填充、水力填充、风力填充和自溜填充等。而不管采用哪种填充方式都需要先将煤矸石随着原煤一起运送到井上，然后在井上将煤矸石与原煤进行分拣，最后再将煤矸石通过一系列设备填充到井下的采空区内，这样的充填方式会消耗大量的时间以及成本，对于煤矿企业造成较大的负担。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提供一种煤矸石井下充填系统及方法，以解决现有技术存在的以上或者其他问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤矸石井下充填系统，包括支撑机构及与支撑机构相连接的毛煤运输机构，毛煤运输机构设于支撑机构的面向工作面的一侧，还包括，设于毛煤运输机构的输出端的分拣机构，对毛煤进行分拣；与分拣机构相连通的煤矸石转载机构，对分拣后的煤矸石进行运输，煤矸石转载机构与分拣机构均被设置为与支撑机构同步移动；与分拣机构相连通的工作面转载机构，对分拣后的原煤进行运输；被设置为与支撑机构同步移动的充填机构，充填机构设于支撑机构的面向采空区的一侧，接收煤矸石转载机构运送的煤矸石，并将煤矸石充填至采空区。
6.进一步的，分拣机构包括筛分组件，筛分组件设于毛煤运输机构出口处的落煤点处，且筛分组件由毛煤运输机构的输出端向煤矸石转载机构方向倾斜设置，以使得从毛煤运输机构流出的毛煤落在筛分组件上，进行分拣。
7.进一步的，筛分组件包括安装框体以及设置在安装框体内的多个支撑杆，相邻两个支撑杆之间具有间隙，间隙大于原煤的尺寸且小于煤矸石的尺寸，以使得原煤能够穿过间隙落入工作面转载机构上而煤矸石沿筛分组件滚动至煤矸石转载机构上，对煤矸石和原煤进行分拣。
8.进一步的，多个支撑杆平行设置，每个支撑杆上沿着支撑杆的长度方向设有多个滚动件，滚动件可相对支撑杆转动。
9.进一步的，煤矸石转载机构包括相连接且相连通的第一运输装置和第二运输装置，第一运输装置沿着进风巷道向采空区延伸的方向设置，第一运输装置与第二运输装置相交设置，以便于将煤矸石运输至充填机构处。
10.进一步的，第一运输装置为皮带传动结构，第二运输装置为甲带传动结构或皮带传动结构；第一运输装置上设有称量装置，对位于第一运输装置上的煤矸石进行重量称量；第二运输装置上设有重量检测件和速度检测件，对第二运输装置上的煤矸石进行重量及运转速度进行检测。
11.进一步的，第二运输装置上设置有阻挡装置，该阻挡装置包括相交设置的第一阻挡件和第二阻挡件，第一阻挡件设于第二运输装置的与第一运输装置相对的一侧，第二阻挡件设于第二运输装置的与充填机构相对的一侧，对落入第二运输装置上的煤矸石进行阻挡。
12.进一步的，充填机构包括多个依次相连通的充填装置，每一个充填装置均与支撑机构相连接，多个充填装置沿着进风巷道向回风巷道方向依次设置，布设于采空区一侧，对采空区各个区域段进行煤矸石充填。
13.进一步的，充填装置包括充填运输组件以及设于充填运输组件一侧的推矸组件，推矸组件设于充填运输组件的靠近支撑机构的一侧，且推矸组件与充填运输组件上的煤矸石相对应，推矸组件的运动方向与充填运输组件的运输方向相交设置，以使得推矸组件能够将充填运输组件上的煤矸石推落至采空区，对采空区进行煤矸石填充。
14.进一步的，推矸组件包括推矸支架、与推矸支架相连接的推矸伸缩件以及与推矸伸缩件相连接的推矸件，在推矸伸缩件的作用下，推矸件可相对充填运输组件往复移动，推落位于充填运输组件上的煤矸石。
15.进一步的，充填运输组件包括输送带传送件、第一速度检测件以及第一重量检测件，输送带传送件对煤矸石进行运输，在运输过程中第一速度检测件检测输送带传送件的速度，第一重量检测件检测输送带传送件上的煤矸石的重量。
16.进一步的，支撑机构包括液压支架以及与液压支架连接的掩体，掩体设于液压支架的面向采空区的一侧，掩体可相对液压支架转动，掩体位于充填机构的上方，掩体通过掩体伸缩件与液压支架连接，控制掩体收回或展开。
17.进一步的，还包括控制系统，控制系统分别与充填机构和煤矸石转载机构连接，获取充填机构及煤矸石转载机构上的煤矸石的重量及运转速度，并控制充填机构及煤矸石转载机构动作。
18.进一步的，控制系统包括控制器、与控制器相连接的交换装置以及与交换装置相连接的监控显示器，控制器通过控制阀与充填机构连接，控制器与煤矸石转载机构连接，控制充填机构与煤矸石转载机构的动作。
19.进一步的，交换装置包括相连接的井下交换机和井上交换机，井下交换机与控制器连接，井上交换机与监控显示器连接。
20.一种煤矸石井下充填方法，在井下煤炭开采过程中，依次进行多个截割循环，每完
成一个截割循环，煤矸石井下填充系统整体前移；在每个截割循环中，包括：截割毛煤后，对毛煤进行分拣，将原煤与煤矸石分开，分拣后的原煤被运送至井上；分拣后的煤矸石向采空区转载，在转载过程中对煤矸石总量进行测量；煤矸石被转移至采空区，并将煤矸石充填至采空区。
21.进一步的，煤矸石被转移至采空区，并将煤矸石充填至相应的采空区时，包括：判断靠近回风巷道侧的第一个充填装置的充填运输组件上的煤矸石的重量是否达到设定重量，若是，则相应推矸组件动作，将该充填运输组件上的煤矸石推落至相应采空区的区域段内；判断该推矸组件的推矸次数是否达到设定次数，若是，则与该第一个充填装置相邻的第二个充填装置动作，重复上述步骤，将第二个充填装置处的煤矸石推落至采空区；重复上述步骤，直至与煤矸石转载机构相邻的最后一个充填装置动作，完成该截割循环内的煤矸石的充填。
22.进一步的，每一个充填装置的充填运输组件上的煤矸石的设定重量及推矸组件的推矸设定次数的设定包括：计算该截割循环的毛煤中煤矸石总量；计算每一个充填装置上被配置的煤矸石的重量；若被配置的煤矸石的重量大于该充填装置的最大承重量时，设定重量为该充填装置的最大承重量，根据被配置的煤矸石的重量和设定重量，计算推矸设定次数；否则，被配置的煤矸石的重量为设定重量，推矸次数为一次。
23.进一步的， 计算每一个充填装置上被配置的煤矸石的重量时，根据充填装置的数量，将煤矸石总量平均分配至每一个充填装置上。
24.进一步的，推矸设定次数=被配置的煤矸石的重量/设定重量。
25.由于采用上述技术方案，在毛煤运输机构的输出端设置分拣机构，分拣机构的输出端设置煤矸石转载机构，在煤矸石转载机构的输出端设置充填机构，分拣装置使得煤炭开采时所混杂的煤矸石直接在巷道内进行分拣，煤矸石转载机构在井下直接进行分拣后的煤矸石的转载运输，充填机构在井下进行现场充填，省去煤矸石的上井、分拣、破碎、下井、充填等一系列复杂的流程，简化煤矸石的处理流程，提高采空区的充填效率，节省大量的煤矸石处理成本；通过排列设置的多个充填装置，每个充填装置被配置等量的煤矸石，且各个充填装置依次运转进行煤矸石填充，使得煤矸石在采空区内部逐段充填，依次将煤矸石从采空区的靠近回风巷道侧依次充填至靠近进风巷道侧，保证采空区每个区域段都通过等量的煤矸石进行填充，从而保证采空区的充填质量；液压支架的面向采空区一侧设置掩体，使得煤矸石充填装置位于掩体的下方，掩体可以对采空区进行一个充分的支护，从而保证各个充填装置在运行时有一个安全的空间；通过设置称量装置，煤矸石转载机构可以对转运的煤矸石总量进行累积统计，从而得到每日、每月或者每年所处理的煤矸石总量，以便时时了解煤矸石的重量及累计重量；
具有控制系统，控制系统分别与煤矸石转载机构及各个充填装置连接，以便将煤矸石总量以及各个充填装置、煤矸石转载机构的运行情况传输至井上的监控显示器中，以使得矿方对所处理的煤矸石及各个设备的工作情况有较为清晰的认知，从而对自身的生产计划进行适应性调整。
附图说明
26.图1是本发明的一实施例的井下工作面的充填平面示意图；图2为本发明的一实施例的分拣机构的结构示意图；图3是本发明的一实施例的分拣机构的侧视结构示意图；图4是本发明的一实施例的固定杆在滚动件处的端面图；图5是本发明的一实施例的分拣机构的安装位置示意图；图6是本发明的一实施例的充填机构的俯视结构示意图；图7是本发明的一实施例的整体的系统控制图；图8是本发明的一实施例的充填机构与液压支架的连接侧视结构示意图。
27.图中：1、进风巷道2、回风巷道3、支撑机构4、毛煤运输机构5、分拣机构6、工作面转载机构7、煤矸石转载机构70、第一运输装置71、第二运输装置8、阻挡装置9、充填装置50、安装框体51、支撑杆52、滚动件90、充填运输组件91、推矸组件910、推矸件911、推矸伸缩件912、推矸支架900、输送带传送件30、液压支架31、掩体32、推移轨道10、称量装置11、控制器12、井下交换机13、井上交换机14、监控显示器。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
29.图1示出了本发明一实施例的结构示意图，本实施例涉及一种煤矸石井下充填系统及方法，用于在井下煤炭开采过程中，在井下直接对毛煤中的煤矸石和原煤进行分拣，分拣后的原煤被运送至井上，分拣后的煤矸石直接被转载至采空区，将煤矸石填充在采空区，直接在井下进行煤矸石的现场充填，省去煤矸石的上井、分拣、破碎、下井、充填等一系列复杂的流程，简化煤矸石的处理流程，提高了采空区的充填效率，节省煤矸石处理成本。
30.一种煤矸石井下充填系统，如图1所示，包括支撑机构3及与支撑机构3相连接的毛煤运输机构4，毛煤运输机构4设于支撑机构3的面向工作面的一侧面，支撑机构3用于控制采煤工作面矿山的压力，毛煤运输机构4用于接收并运送采煤机截割下来的毛煤；还包括，设于毛煤运输机构4的输出端的分拣机构5，毛煤从毛煤运输机构4的输出端流出后，落在分拣机构5上，对毛煤进行分拣，将原煤与煤矸石分开；与分拣机构5相连通的煤矸石转载机构7，对分拣后的煤矸石进行运输，将煤矸石
向采空区方向运输，煤矸石转载机构7与分拣机构5均被设置为随支撑机构3同步移动；与分拣机构5相连通的工作面转载机构6，对分拣后的原煤进行运输，分拣后的原煤在工作面转载机构6及各种转运设备作用下被运输至井上；被设置为与支撑机构3同步移动的充填机构，充填机构设于支撑机构3的面向采空区的一侧，充填机构接收从煤矸石转载机构7上运输过来的煤矸石，并将煤矸石充填至采空区，实现在井下直接将从毛煤中分离的煤矸石填充至采空区。
31.该煤矸石井下充填系统在工作时，在工作面的采煤机进行煤层截割，截割下来的毛煤落在毛煤运输机构4上，在毛煤运输机构4的作用下，毛煤被运输至分拣机构5处，从毛煤运输机构4的输出端流出的毛煤落在分拣机构5上，毛煤在分拣机构5上滚动的过程中进行分拣，将原煤与煤矸石分开，原煤落在工作面转载机构6上，被运输至井上，煤矸石落在煤矸石转载机构7上，在煤矸石转载机构7的作用下被运送至充填机构处，在充填机构的作用下，煤矸石落入采空区，对采空区进行填充，在井下直接将煤矸石填充在采空区内，简化煤矸石的处理流程，提高采空区的充填效率，节省煤矸石处理成本。
32.具体地，上述的毛煤运输机构4可以为刮板运输机，为市售产品，根据实际需求进行选择设置。
33.如图1和8所示，上述的支撑机构3包括液压支架30以及与液压支架30连接的掩体31，掩体31设于液压支架30的面向采空区的一侧，且掩体31位于充填机构的上方，对充填机构进行防护，掩体31通过掩体伸缩件与液压支架30连接，控制掩体31收回或展开，在本实施例中，掩体31为板状结构，掩体31的一端与液压支架30的顶梁端部铰接，以使得掩体31向液压支架30的面向采空区的一侧延伸，可以对采空区进行一个充分的支护，从而保证充填机构在运行时有一个安全的空间；在本实施例中，该掩体伸缩件可以为液压千斤顶，液压千斤顶的一端与液压支架30连接，另一端与掩体31连接，通过液压千斤顶的伸出与缩回实现掩体31的收回或展开。
34.上述的液压支架30为市售产品，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。
35.分拣机构5可以与毛煤运输机构4连接，或者，分拣机构5与煤矸石转载机构7连接，或者，分拣机构5与支撑机构3连接，以使得分拣机构5能够随着支撑机构3的移动而同步移动。
36.煤矸石转载机构7可以与支撑机构3连接，以使得煤矸石转载机构7随着支撑机构3移动而同步移动；或，煤矸石转载机构7也可以不与支撑机构3连接，但煤矸石转载机构7自身可移动，煤矸石转载机构被设置为与支撑机构3同步移动。
37.充填机构与支撑机构3连接，以使得充填机构随着支撑机构3的移动而同步移动。
38.上述的连接方式可以是通过焊接连接，或者是通过螺栓等连接件连接，或者是其他连接方式，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。
39.如图2-4所示，上述的分拣机构5包括倾斜设置的筛分组件，筛分组件设于毛煤运输机构4出口处的落煤点处，以使得从毛煤运输机构4上运输流出的毛煤能够落在筛分组件上，进行分拣。在本实施例中，优选的，筛分组件设于进风巷道内。毛煤运输机构4的输出端高于煤矸石转载机构7，该筛分组件沿着毛煤运输机构4的输出端至煤矸石转载机构7的方向倾斜设置，毛煤沿着筛分组件向煤矸石转载机构7方向滚动,并在滚动过程中进行分拣，煤矸石落入煤矸石转载机构7上，原煤落在工作面转载机构6上；筛分组件的一端位于毛煤
运输机构4的输出端的下方，筛分组件的该端与毛煤运输机构4的输出端在水平面上的投影具有部分重叠，以使得从毛煤运输机构4的输出端流出的毛煤能够完全落在筛分组件上，筛分组件的另一端位于煤矸石转载机构7的上方，且筛分组件的该端与煤矸石转载机构7在水平面上的投影具有部分重叠，以使得从该端滚落的煤矸石能够完全落在煤矸石转载机构7上，筛分组件的倾斜设置及两端分别与毛煤运输机构4和煤矸石转载机构7的位置关系的设置，使得毛煤能够快速沿着筛分组件滚动，同时毛煤、分拣后的原煤及煤矸石不会落在进风巷道1内。
40.该筛分组件包括安装框体50以及设置在安装框体50内的多个支撑杆51，每个支撑杆51上沿着长度方向设置有多个滚动件52，滚动件52能够相对支撑杆51转动，加速毛煤及煤矸石在筛分组件上的滚动，相邻两个支撑杆51之间具有间隙，该间隙小于煤矸石的尺寸且大于原煤的尺寸，以使得原煤能够穿过间隙落入工作面转载机构6上而煤矸石沿筛分组件滚动至煤矸石转载机构7上。该安装框体50为由多个连杆依次连接构成的环形结构，安装框体50的形状可以是圆形、方形或梯形等，根据实际需求进行选择，优选的，在本实施例中，该安装框体50的形状为方形；多个支撑杆51布满安装框体50内部，多个支撑杆51可以为等间距设置，也可以为非等间距设置，根据实际需求进行选择设置，多个支撑杆51可以是平行设置，也可以是相交设置，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求；优选的，在本实施例中，多个支撑杆51平行设置，相邻两个支撑杆51之间的距离相一致；支撑杆51的两端分别与安装框架固定连接或可拆卸连接，根据实际需求进行选择设置。
41.相邻两个支撑杆51之间的距离为50-800mm，根据煤矸石的尺寸及原煤的尺寸进行选择。
42.该支撑杆51为管结构，内部中空，沿着支撑杆51的长度方向，间隔设置多个滚动件52，滚动件52可相对支撑杆51转动；在支撑杆51的与毛煤接触的一侧面开设有多个开口，多个开口沿着支撑杆51的长度方向依次设置，每一个开口处转动安装有一滚动件52。滚动件52包括安装轴以及转动安装在安装轴上的滚动主体，安装轴的两端分别与开口两侧的侧面固定连接，在安装轴上安装有轴承，滚动主体为圆柱体结构，沿轴向方向具有通孔，使得滚动主体套装在轴承上，滚动主体通过轴承能够相对安装轴转动，进而滚动主体能够相对支撑杆51转动，为煤矸石及毛煤的滚动加速。安装轴的轴向方向与支撑杆51的长度方向相交设置，优选为垂直设置。
43.该筛分组件在设置时，支撑杆51的长度方向与进风巷道1的长度方向相交设置，毛煤及煤矸石沿着支撑杆51的长度方向滚动。
44.该筛分组件连接有支撑架，以控制筛分组件呈倾斜状态设置，支撑架与煤矸石转载机构7连接，使得筛分组件随着煤矸石转载机构7的移动而进行同步移动。
45.如图1和图5所示，煤矸石转载机构7与工作面转载机构6均设置在进风巷道1内，且煤矸石转载机构7沿着进风巷道1向采空区延伸方向设置，煤矸石转载机构7的运输方向为进风巷道1向采空区延伸的方向，以使得落在煤矸石转载机构7上的煤矸石被运送至采空区，工作面转载机构6的运输方向与煤矸石转载机构7的运输方向相反，工作面转载机构6的运输方向为进风巷道1向井外延伸的方向，以使得落在工作面转载机构6上的原煤被运送至井上。煤矸石转载机构7与工作面转载机构6并列设置，在进风巷道1的宽度方向上，煤矸石转载机构7与工作面转载机构6有部分重叠，重叠处即为筛分组件设置的位置，工作面转载
机构6的一端设置在筛分组件的下方，接收分拣后的原煤，另一端沿着进风巷道1向井外方向延伸；煤矸石转载机构7一端设置在工作面转载机构6的远离毛煤运输机构4的一侧，且煤矸石转载机构7的该端位于筛分组件的流出端的一侧，煤矸石转载机构7的该端部分位于筛分组件的流出端的下方，接收从筛分组件上滚落的煤矸石，煤矸石转载机构7的另一端沿着进风巷道1向采空区方向延伸。
46.在本实施例中，优选的，该工作面转载机构6为工作面转载机，为市售产品，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。筛分组件设置在工作面转载机构6的机尾的落煤点的上方。
47.如图1所示，上述的煤矸石转载机构7包括相连接且相连通的第一运输装置70和第二运输装置71，第一运输装置70沿着进风巷道1向采空区延伸方向设置，第一运输装置70与第二运输装置71相交设置，以便于将煤矸石运输至充填机构处。第一运输装置70接收分拣后的煤矸石，并将煤矸石运送至第二运输装置71上，第二运输装置71将煤矸石运送至充填机构上。第一运输装置70的运输方向为进风巷道1向采空区延伸的方向，由于充填机构设置在采空区的一侧，遍布采空区与工作面相对应的侧面上，因此，第二运输装置71的运输方向与第一运输装置70的运输方向相交设置，对第一运输装置70的运输方向进行转向，以便煤矸石被运送至充填机构上。
48.第一运输装置70与第二运输装置71固定连接或可拆卸连接，第二运输装置71随着第一运输装置70的移动而同步移动。
49.在本实施例中，上述的第一运输装置70为行走式皮带传动结构，包括相连接的行走装置和皮带传送装置，皮带传送装置包括驱动辊筒、从动辊筒以及套设在驱动辊筒与从动辊筒上的皮带，驱动辊筒与从动辊筒之间设置有多个托辊，对皮带进行支撑，驱动辊筒连接驱动件，如，电机或液压马达，驱动件驱动驱动辊筒转动，驱动皮带和从动辊筒转动，皮带在转动的过程中，托辊转动，煤矸石落在皮带上，进行煤矸石运输；该行走装置的数量为两个，设于皮带传送装置的两侧，每一个行走装置均与皮带传送装置的安装架连接，行走装置行走，带动皮带传送装置行走，实现第一运输装置70随液压支架30的移动同步移动；行走装置为履带行走结构，包括至少两个行走轮及套装在行走轮上的行走履带，多个行走轮中的一个行走轮连接有动力件，如：驱动马达或电机，动力件驱动行走轮转动，带动履带和其他行走轮转动，实现第一运输装置70行走。
50.第二运输装置71为甲带传动结构或皮带传动结构，包括主动轮、从动轮及套装在主动轮和从动轮上的甲带或皮带，主动轮连接有驱动件，驱动主动轮转动，使得甲带或皮带转动，煤矸石落在甲带或皮带上，进行煤矸石的运输。
51.第一运输装置70上设有称量装置10，对位于第一运输装置70上的煤矸石进行重量称量，能够对一个截割循环内产生的煤矸石总量进行称重，同时能够对整个开采过程中产生的煤矸石总量进行称重，能够对煤矸石总量进行实时统计，以便实时了解煤矸石充填量；称量装置10的设置，可以对转运的煤矸石总量进行累积统计，从而得到每日、每月或者每年所充填的煤矸石总量，可以方便矿方对所处理的煤矸石有较为清晰的认知，从而对自身的生产计划进行适应性调整。
52.该称量装置10为产量皮带秤，为市售产品，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。产量皮带秤对转移至第一运输装置70上的煤矸石总量进行计量，以便得到充填
的煤矸石总量。
53.第二运输装置71上设有重量检测件，对第二运输装置71上的煤矸石进行重量检测，当重量检测件检测到煤矸石重量后，第二运输装置71开始运行。在本实施例中，该重量检测件可以为重量传感器。
54.第二运输装置71上设有速度检测件，对第二运输装置71的运行速度进行检测。在本实施例中，该速度检测件可以为速度传感器。
55.第二运输装置71上设置有阻挡装置8，该阻挡装置8包括第一阻挡件和第二阻挡件，第一阻挡件与第二阻挡件相交设置，第一阻挡件设于第二运输装置71的与第一运输装置70相对的一侧，第二阻挡件设于第二运输装置71的与充填机构相对的一侧，对落入第二运输装置71上的煤矸石进行阻挡，避免煤矸石从第二运输装置71上滚落。该阻挡装置8设于第二运输装置71的承载煤矸石的表面上，与煤矸石皮带运输机的架体连接，不会对皮带的动作造成干涉；第一阻挡件与第二阻挡件均为板状结构，第一阻挡件与第二阻挡件优选为垂直设置，对第一运输装置70的运输方向及第二运输装置71的运输方向的反方向进行阻挡，使得从第一运输装置70上输送过来的煤矸石直接落在第二运输装置71上，并在第二运输装置71的作用下直接运送至充填机构上。
56.此外，在第一运输装置70上设置有断带保护装置，当第一运输装置70上的皮带断裂后，断带保护装置将皮带抱死，防止造成人员伤亡。该断带保护装置优选为断带保护器，为市售产品，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。
57.如图1所示，上述的充填机构包括多个依次相连通的充填装置9，每一个充填装置9均与支撑机构3相连接，以使得多个充填装置9同时与支撑机构3进行同步移动，多个充填装置9沿着进风巷道1向回风巷道2方向依次设置，布设于采空区一侧，即，多个充填装置9设置在采空区的与工作面相对应的侧面上，大致呈直线设置，沿着进风巷道1向回风巷道2方向，采空区被配置为多个区域段，每一个充填装置9对应一个区域段，以便于将煤矸石填充在整个采空区的各个区域段内。
58.如图6和8所示，充填装置9包括充填运输组件90以及设于充填运输组件90一侧的推矸组件91，推矸组件91设于充填运输组件90的靠近支撑机构3的一侧，且推矸组件91与充填运输组件90上的煤矸石相对应，即，推矸组件91位于充填运输组件90的上方的靠近支撑机构3的一侧，以使得推矸组件91能够将充填运输组件90上的煤矸石推落至采空区，对采空区进行煤矸石填充。推矸组件91与液压支架30连接，充填运输组件90与液压支架30的面向采空区一侧的推移轨道32连接，推矸组件91和充填运输组件90随液压支架30同步移动。
59.该推矸组件91包括推矸支架912、与推矸支架912相连接的推矸伸缩件911以及与推矸伸缩件911相连接的推矸件910，在推矸伸缩件911的作用下，推矸件910相对充填运输组件90移动，推落位于充填运输组件90上的煤矸石。该推矸件910为板状结构，以便推矸件910与煤矸石接触，将煤矸石推落至采空区，推矸伸缩件911的数量为至少为一个，多个推矸伸缩件911的一端均与推矸支架912连接，另一端均与推矸件910连接，在本实施例中，推矸伸缩件911的数量优选为两个，两个推矸伸缩件911的一端均与推矸支架912连接，推矸支架912与液压支架30连接，另一端均与推矸件910连接，两个推矸伸缩件911同时动作，带动推矸件910动作，该推矸伸缩件911优选为液压缸。
60.推矸组件91的推动方向与充填运输组件90的运输方向相交设置。
61.该充填运输组件90包括输送带传送件900、第一速度检测件以及第一重量检测件，输送带传送件900对煤矸石进行运输，在运输过程中第一速度检测件检测输送带传送件900的运转速度，第一重量检测件检测输送带传送件900上的煤矸石的重量，输送带传送件900连接有固定件，输送带传送件900安装在固定件上，且输送带传送件900可相对固定件转动，固定件与推移轨道32连接。输送带传送件900进行煤矸石的输送，该输送带传送件900优选为甲带（履带）传动装置或皮带传动装置。
62.第一重量检测件可以为重量传感器，用于检测输送带传送件900上的煤矸石的重量；第一速度检测件可以为速度传感器，用于检测输送带传送件900的运转速度。
63.该充填机构在设置时，位于掩体31的下方，掩体31对充填机构进行防护。
64.如图7所示，该煤矸石井下充填系统还包括控制系统，控制系统分别与充填机构和煤矸石转载机构7连接，获取充填机构及煤矸石转载机构7上的煤矸石的重量及运转速度信息，并控制充填机构及煤矸石转载机构7动作。具体地，该控制系统包括控制器11、与控制器11相连接的交换装置以及与交换装置相连接的监控显示器14，控制器11接收充填机构的各个充填装置9的运转速度及煤矸石重量信息，并通过控制阀与充填机构连接，控制充填机构的动作，控制器11与煤矸石转载机构7连接，接收煤矸石总量的测量信息，并控制煤矸石转载机构7的动作。
65.该交换装置包括相连接的井下交换机12和井上交换机13，井下交换机12与控制器11连接，井上交换机13与监控显示器14连接，在本实施例中，井下交换机12与井上交换机13通过工业以太网连接，进行信息交换、传递。
66.该控制器11与煤矸石转载机构7上的称量装置10电连接，实时接收称量装置10测量的煤矸石转载机构7上的煤矸石总量信息，并将该信息经井下交换机12和井上交换机13传送给监控显示器14，在监控显示器14实时显示煤矸石转载机构7上的煤矸石的重量，更加直观的显示出充填至采空区的煤矸石的总量。
67.控制器11通过控制阀与煤矸石转载机构7连接，控制煤矸石转载机构7动作，具体地，控制器11通过控制阀与第一运输装置70连接，控制第一运输装置70的启动与停止，控制器11通过控制阀与第二运输装置71连接，控制第二运输装置71的启动与停止。
68.控制器11通过控制阀分别与充填机构的各个充填装置9连接，控制各个充填装置9动作，具体地，控制器11与每一个推矸组件91通过控制阀连接时，控制阀与推矸伸缩件911连接，控制器11通过控制阀控制推矸伸缩件911的动作；控制器11与每一个充填运输组件90通过控制阀连接时，控制阀与输送带传送件900连接，控制器11通过控制阀控制输送带传送件900运转的启动与停止；同时，控制器11分别与每一个充填运输组件90上的第一重量检测件及第一速度检测件电连接，接收第一重量检测件和第一速度检测件的检测信号。当第一重量检测件检测到输送带传送件900上的煤矸石的重量时，说明此时输送带传送件900上有煤矸石，控制器11接收到第一重量件的检测信号后，通过控制阀控制输送带传送件900运转，进行煤矸石的输送，并根据第一重量检测件检测的煤矸石重量与控制器11内预设的煤矸石设定重量的对比结果，通过控制阀控制推矸组件91的动作，同时第一速度检测件检测输送带传送件900的运转速度，并将检测信号传送给控制器11，控制器11将该速度检测信号与预设的速度范围进行对比来控制填充运输组件90的运转速度；控制器11将第一速度检测件的检测信号及输送带传送件900上的煤矸石重量信息经井下交换机12与井上交换机13传
送给监控显示器14，实时显示每一个充填运输组件90与推矸组件91的运转情况、充填运输组件90上的煤矸石的重量以及输送带传送件900的速度的情况，方便矿方对所处理的煤矸石及充填机构的运转情况有较为清晰的认知，从而对自身的生产计划进行适应性调整。
69.该控制器11优选为plc控制器11，控制阀优选为电磁控制阀，监控显示器14可以为计算机，也可以为计算机以及与计算机连接的监控大屏。
70.一种煤矸石井下充填方法，应用上述的煤矸石井下充填系统在井下进行煤矸石充填，煤矸石与原煤分拣后，煤矸石直接充填至采空区，无需煤矸石的上井、分拣、破碎、下井、充填等一系列复杂的流程。具体地，该煤矸石井下充填方法，在井下煤炭开采过程中，依次进行多个截割循环，每完成一个截割循环，煤矸石井下充填系统整体前移，即，采煤机、支撑机构3、毛煤运输机构4均向工作面方向移动，分拣机构5、煤矸石转载机构7以及充填机构随着支撑机构3同步向工作面方向移动，以便进行下一个截割循环；在每个截割循环中，包括：截割毛煤后，对毛煤进行分拣，将原煤与煤矸石分开，分拣后的原煤被运送至井上；在该采煤分拣步骤中，采煤机截割煤层后，毛煤落在毛煤运输机构4上，并被毛煤运输机构4运送至分拣机构5处，毛煤从毛煤运输机构4的输出端流出，落在分拣机构5上，并沿着倾斜设置的筛分组件的表面滚动，原煤从相邻两个支撑杆51之间的间隙漏出，落在筛分组件下方的工作面转载机构6上，在工作面转载机构6以及各种转运设备作用下最后输送至井上，煤矸石沿着筛分组件的表面滚动，并最终滚落至煤矸石转载机构7上，实现煤矸石与原煤的分离；分拣后的煤矸石向采空区转载，在转载过程中对煤矸石总量进行测量；在该煤矸石计量转移步骤中，称量装置10对落在第一运输装置70上的煤矸石总量进行计量，并将测量结果传送给控制器11，控制器11将该测量结果经井下交换机12和井上交换机13传送给监控显示器14，监控显示器14实时显示被转运的煤矸石总量，以便矿方时时了解被处理的煤矸石总量；同时，控制器11控制第一运输装置70动作，第一运输装置70将煤矸石运送至第二运输装置71上，当重量检测件检测到第二运输装置71上的煤矸石重量信号后，将该信号传送给控制器11，控制器11控制第二运输装置71及与第二运输装置71相邻的一个充填运输组件90运转，进行煤矸石转载运输，同时，控制器11将第二运输装置71及该充填运输组件90的运转信号经井下交换机12和井上交换机13传送给监控显示器14，实时显示第二运输装置71及该充填运输组件90的工作情况；煤矸石被转移至采空区，将煤矸石充填至采空区，在该煤矸石采空区转移及煤矸石填充步骤中，包括：与第二运输装置71相邻的充填运输组件90上的第一重量检测件检测到煤矸石重量信号后，将该信号传送给控制器11，控制器11控制与该充填运输组件90相邻的充填运输组件90运转，当此充填运输组件90上的第一重量检测件检测到煤矸石重量信号后，将该信号传送给控制器11，控制器11控制与此充填运输组件90相邻的充填运输组件90运转
……
重复上述步骤，直至最后一个充填运输组件90运转，使得各个充填运输组件90依次运转，进行煤矸石运输，将煤矸石运送至靠近回风巷道2侧的充填运输组件90上；控制器11控制各个充填运输组件90运转时，控制各个充填运输组件90的运转速度，每一个充填运输组件90上的第一速度检测件检测相应的输送带传送件900的运转速度，并将检测的速度信号传送给控
制器11，控制器11将该速度检测信号与预设的速度范围进行对比，若速度检测信号在预设的速度范围内，控制器11不动作，若速度检测信号不在预设的速度范围内，控制器11控制输送带传送件900的运转速度增大或减小，以此控制输送带传送件900的运转速度，以使得各个充填运输组件90的煤矸石运送速度与推矸组件91的动作相匹配，以使得：沿着回风巷道2至进风巷道1方向依次设置的多个充填运输组件90相对应的推矸组件91依次动作，将煤矸石沿着采空区各个区域段进行依次填充；判断靠近回风巷道2侧的第一个充填装置9的充填运输组件90上的煤矸石的重量是否达到设定重量，若是，则推矸组件91动作，将该充填运输组件90上的煤矸石推落至采空区；否则，推矸组件91不动作；判断该推矸组件91的推矸次数是否达到设定次数，若是，则与该充填装置9相邻的第二个充填装置9动作，重复上述步骤，将第二个充填装置9处的煤矸石推落至采空区；否则，该推矸组件91继续动作，将与该推矸组件91相对应的充填运输组件90上的煤矸石推落至采空区；重复上述步骤，直至与煤矸石转载机构7相邻的最后一个充填装置9动作，完成该截割循环内的煤矸石的充填，对采空区各个区域段进行煤矸石填充。
71.上述的每一个充填装置9的充填运输组件90上的煤矸石的设定重量及推矸组件91的推矸设定次数的设定包括：计算该截割循环的毛煤中煤矸石的重量，根据检测的该截割循环内的毛煤的重量，并根据现有的煤矸石产生量的计算方法，可以计算出该截割循环内的毛煤中煤矸石的重量；计算每一个充填装置9上被配置的煤矸石的重量，根据充填装置9的数量，用计算得到的煤矸石的重量除以充填装置9的数量，得到每一个充填装置9被配置的煤矸石的重量，将该截割循环内产生的煤矸石总量平均分配至各个充填装置9；根据每一个充填装置9被配置的煤矸石的重量及该充填装置9的最大承重量，进行设定重量的确定，若被配置的煤矸石的重量大于该充填装置9的最大承重量时，设定重量为该充填装置9的最大承重量，根据被配置的煤矸石的重量和设定重量，计算推矸设定次数，设定次数=被配置的煤矸石的重量/设定重量；否则，被配置的煤矸石的重量为设定重量，推矸次数为一次。
72.下面以一个具体实施例进行说明，如图1所示，为了便于描述，对多个充填装置9进行标号，与第二运输装置71相邻的依次设置的充填装置9依次为1#至16#，充填装置9的数量为16个，筛分组件的相邻两个支撑杆51之间的间隙为300mm。
73.对该截割循环内的毛煤的重量进行检测，并根据煤矸石产量的计算方法，得到该截割循环的煤矸石总量，根据煤矸石总量及充填装置9的数量，将煤矸石平均分配至各个充填装置9，得到每一个充填装置9被配置的煤矸石的重量，再结合充填装置9的最大承重量，得到设定重量及推矸组件91的推矸次数；在控制器11内预设各个充填装置9的设定重量及推矸次数的设定次数，同时预设各个充填运输组件90的运转速度的速度范围；开始一个截割循环，采煤机截割煤层后，毛煤落在毛煤运输机构4上，并在毛煤运输机构4的作用下毛煤被运送至分拣机构5处；
毛煤从毛煤运输机构4的输出端流出，落在分拣机构5上；毛煤沿着倾斜设置的筛分组件的表面滚动，毛煤中的原煤从筛分组件的相邻两个支撑杆51之间的间隙漏出，落在位于筛分组件下方的工作面转载机构6上，原煤在工作面转载机构6的运输作用下，并借助各种转运设备，原煤被运送至井上；煤矸石被留在筛分组件的表面，并沿着筛分组件的表面滚动，同时在滚动件52的作用下，加速煤矸石的滚动速度，煤矸石滚落至煤矸石转载机构7上；煤矸石落在第一运输装置70上，称量装置10对落在第一运输装置70上的煤矸石进行称量，并将煤矸石的重量信息传送给控制器11，控制器11对煤矸石总量进行统计，并将统计结果经井下交换机12和井上交换机13传送给监控显示器14，实时显示开采过程中的煤矸石总量；同时，控制器11通过控制阀控制第一运输装置70运转，对煤矸石进行运送；煤矸石被第一运输装置70运送至第二运输装置71上，第二运输装置71上的重量检测件检测到煤矸石的重量，将该信号传送给控制器11，控制器11控制第二运输装置71与1#充填装置9的充填运输组件90运转，并控制第二运输装置71与1#充填装置9的充填运输组件90的速度，同时第二运输装置71上的速度检测件与1#充填装置9的充填运输组件90上的第一速度检测件均进行速度检测，并将速度检测信号传递给控制器11，将检测到的速度信息与控制器11内预设的速度范围进行对比，以此控制第二运输装置71和1#充填装置9的充填运输组件90的速度；落在第二运输装置71上的煤矸石被运送至1#充填装置9的充填运输组件90上，1#充填装置9的充填运输组件90上的第一重量检测件检测到煤矸石重量，将该重量信号传递给控制器11，控制器11控制2#充填装置9的充填运输组件90运转，并控制该充填运输组件90的速度，同时，该充填运输组件90上的第一速度检测件检测该充填运输组件90的速度，并将速度信号传递给控制器11，将检测到的速度信息与控制器11内预设的速度范围进行对比，以此控制该充填运输组件90的速度；煤矸石被运送至2#充填装置9的充填运输组件90上，该充填运输组件90上的第一重量检测件检测到煤矸石的重量，将该重量信号传递给控制器11，控制器11控制3#充填装置9的充填运输组件90运转，
……
，重复上述步骤，直至煤矸石被运送至16#充填装置9的充填运输组件90上；16#充填装置9的充填运输组件90上的第一重量检测件检测到煤矸石重量，将该信号传递给控制器11，控制器11控制16#充填装置9的充填运输组件90的运转，并控制其运转速度，煤矸石逐步被运送至该充填运输组件90上，该充填运输组件90上的第一重量检测件实时检测煤矸石总量，当煤矸石总量达到预设重量时，控制器11控制该充填运输组件90停止动作，同时控制与该充填运输组件90相对应的推矸组件91动作，将煤矸石全部推落至采空区内，推矸组件91的推矸次数大于一次时，控制器11再次控制该充填运输组件90运转，被运送的煤矸石再次落在该充填运输组件90上，第一重量检测件再次测量煤矸石的重量，当煤矸石总量达到设定重量时，控制器11控制该充填运输组件90停止运转，同时控制推矸组件91再次动作，将煤矸石全部推落至采空区，
……
，重复上述步骤，直至推矸次数达到设定次数后，16#充填装置9停止动作；控制器11控制15#充填装置9动作，重复上述步骤，将煤矸石推落至采空区，进行煤矸石的充填；15#充填装置9停止动作后，控制14#充填装置9动作，
……
，重复上述步骤，直至1#充填装置9停止动作，将煤矸石推落至采空区，至此，当前的截割循环结束，该截割循环内的
煤矸石充填也随之结束，该截割循环内的煤矸石被直接填充至采空区；由于煤矸石转载机构7上设置有称量装置10，可以检测出采煤机在每一个截割循环内开采一个煤层时所输出的煤矸石总量；每一个充填装置9对应一个采空区的区域段，各个充填装置9依次停止填充动作，实现每个区域段都进行等量的煤矸石进行填充，保证采空区的充填质量；采煤机、支撑机构3及毛煤运输机构4整体前移，向工作面方向移动，进行下一个截割循环，分拣机构5、煤矸石转载机构7及充填机构随之同步整体前移，进行下一个截割循环内的煤矸石的转载运输及充填；在下一个截割循环内，重复上述步骤，最终将当前截割循环中截割出的毛煤中的煤矸石对应充填至采空区内。
74.通过上述的步骤，可以使得煤炭开采时所混杂的煤矸石直接在进风巷道1内进行分拣，其中原煤通过工作面转载机构6等设备转运至井上，而煤矸石可以现场直接传送至采空区内部，通过依次排列设置的充填装置9，可以依次将煤矸石从采空区靠近回风巷道2侧依次充填至靠近进风巷道1侧，保证每个区域段都通过等量的煤矸石进行填充，从而保证采空区的充填质量。
75.由于采用上述技术方案，在毛煤运输机构的输出端设置分拣机构，分拣机构的输出端设置煤矸石转载机构，在煤矸石转载机构的输出端设置充填机构，分拣装置使得煤炭开采时所混杂的煤矸石直接在巷道内进行分拣，煤矸石转载机构在井下直接进行分拣后的煤矸石的转载运输，充填机构在井下进行现场充填，省去煤矸石的上井、分拣、破碎、下井、充填等一系列复杂的流程，简化煤矸石的处理流程，提高采空区的充填效率，节省大量的煤矸石处理成本；通过排列设置的多个充填装置，每个充填装置被配置等量的煤矸石，且各个充填装置依次运转进行煤矸石填充，使得煤矸石在采空区内部逐段充填，依次将煤矸石从采空区的靠近回风巷道侧依次充填至靠近进风巷道侧，保证采空区每个区域段都通过等量的煤矸石进行填充，从而保证采空区的充填质量；液压支架的面向采空区一侧设置掩体，使得煤矸石充填装置位于掩体的下方，掩体可以对采空区进行一个充分的支护，从而保证各个充填装置在运行时有一个安全的空间；通过设置称量装置，煤矸石转载机构可以对转运的煤矸石总量进行累积统计，从而得到每日、每月或者每年所处理的煤矸石总量，以便时时了解煤矸石的重量及累计重量；具有控制系统，控制系统分别与煤矸石转载机构及各个充填装置连接，以便将煤矸石总量以及各个充填装置、煤矸石转载机构的运行情况传输至井上的监控显示器中，以使得矿方对所处理的煤矸石及各个设备的工作情况有较为清晰的认知，从而对自身的生产计划进行适应性调整。
76.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。