长壁回采工作面矸石就地分选沿空留巷系统的制作方法

本发明涉及煤矿技术领域，尤其是涉及一种长壁回采工作面矸石就地分选沿空留巷系统。

背景技术：

目前煤矿的生产过程中大多采用长壁开采方式，长壁开采分为前进式和后退式两种，目前多采用后退式工艺，其开采工艺要求工作面必须留有至少两条顺槽巷道作为工作面生产运输和检修之用，采用沿空留巷技术能够在现有工作面回采后，在采空区边缘保留原有顺槽巷道，从而使下一个工作面能够利用被保留的巷道，实现工作面间的无煤柱开采，提高资源整体回收率，减少矿井掘进工程量。

现有的沿空留巷技术建造挡墙所需材料均需要从矿井地面运输至井下工作面，不仅浪费了矿井辅运系统运输能力，且需要花费大量费用采购建材。与此同时，工作面回采过程中大量的煤矸石随着原煤运输系统提升出井，并最终作为固体废弃物倾倒至矸石山。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种长壁回采工作面矸石就地分选沿空留巷系统，将长壁开采工作面生产过程中的矸石就地分选，并利用其作为沿空留巷的建筑材料，达到矿井下矸石的综合利用，降低成本。

一方面，本发明提供的长壁回采工作面矸石就地分选沿空留巷系统，包括分选装置、输送装置、送料装置和沿空留巷支架；

所述分选装置包括煤矸分选设备，所述煤矸分选设备用于分选块精煤和矸石；

所述沿空留巷支架设有侧挡板，所述侧挡板、工作面支架和沿空留巷挡墙之间围合形成填充空腔，所述侧挡板上设有用于通过矸石的入口阀；

所述入口阀前设有所述送料装置，所述送料装置用于将分选后的矸石通过所述入口阀送入所述填充空腔内；

所述输送装置包括用于将分选后的块精煤输送至井上的第二输送系统和用于将分选后的矸石输送至所述送料装置的第三输送系统；所述第三输送系统位于所述煤矸分选设备与所述送料装置之间。

进一步的，所述分选装置还包括筛分设备，所述筛分设备位于第一输送系统上，所述第一输送系统位于长壁开采工作面与所述煤矸分选设备之间，所述第一输送系统用于输送毛煤，所述筛分设备用于将末煤从所述毛煤中筛分出来。

进一步的，所述输送装置还包括用于将分选后的末煤输送至煤流集中运输系统的第四输送系统，所述第四输送系统位于所述筛分设备与所述第二输送系统之间。

进一步的，所述送料装置包括破碎机和搅拌机，所述破碎机的进料口与所述第三输送系统连通，所述破碎机的出料口与所述搅拌机的进料口连通，所述搅拌机的进料口还设有用于供给胶结剂和水的给料系统。

进一步的，所述煤矸分选设备位于工作面停采线外。

进一步的，所述煤矸分选设备包括用于识别矸石的光电识别设备以及用于对矸石进行分拣的高压风设备。

进一步的，所述第一输送系统为皮带传送系统，所述第一输送系统位于正顺槽内。

进一步的，所述搅拌机的出料口与所述入口阀之间设有泵送管路。

进一步的，所述破碎机的出料口与所述搅拌机的进料口之间设有水平矸石仓以及螺旋给料机，所述螺旋给料机的一端位于所述水平矸石仓内，另一端靠近所述搅拌机的进料口。

进一步的，所述胶结剂为水泥或类水泥的胶结材料。

有益效果：

本方案在矿井长壁回采工作面就近对矸石进行分选，并将矸石进行加工，就近输送至长壁回采工作面端头沿空留巷支架形成的填充空腔内，实现对煤矸石的废物利用，同时节省了从矿井外向矿井内输送沿空留巷材料时对输运系统的占用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的长壁回采工作面矸石就地分选沿空留巷系统的一种流程示意图。

图标：1-第一输送系统；2-筛分设备；3-第二输送系统；4-煤矸分选设备；5-破碎机；6-水平矸石仓；7-搅拌机；8-泵送管路；9-长壁开采工作面；10-毛煤；11-末煤；12-块精煤；13-矸石；14-水；15-胶结剂。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

实施例

根据图1所示的长壁回采工作面矸石就地分选沿空留巷系统，包括分选装置、输送装置、送料装置和沿空留巷支架；

分选装置包括煤矸分选设备4，煤矸分选设备用于分选块精煤和矸石；

沿空留巷支架设有侧挡板，侧挡板、工作面支架和沿空留巷挡墙之间围合形成填充空腔，侧挡板上设有用于通过矸石13的入口阀；

入口阀前设有送料装置，送料装置用于将分选后的矸石13通过入口阀送入填充空腔内；

输送装置包括用于将分选后的块精煤12输送至井上的第二输送系统3和用于将分选后的矸石13输送至送料装置的第三输送系统；第三输送系统位于煤矸分选设备4与送料装置之间。输送装置还包括用于将分选后的末煤11输送至井上的第四输送系统，第四输送系统位于筛分设备2与第二输送系统3之间。

本方案在矿井内对矸石13进行分选，并将矸石13进行加工，输送至填充空腔内，实现对矸石13的废物利用，同时节省了从矿井外向矿井内输送建筑材料时对输运系统的占用。

煤矸分选设备4的作用是将采集的毛煤10内的矸石13选出，毛煤10是指从地上或地下采掘出的未经筛选加工去掉矸石13、黄铁矿等杂质的煤。采掘出的煤经由第一输送系统1的运输，在煤矸分选设备4处将矸石13与块精煤12分离，矸石13进入第三输送系统上，块精煤12进入第二输送系统3上。第三输送系统将矸石13送至送料装置处，在送料装置处，矸石13经由加工达到作为建筑材料的标准，载通过送料装置的输送从入口阀进入填充空腔内，实现填充作业；第二输送系统3将块精煤12送至矿井外，完成采煤作业。

本方案中的沿空留巷支架运用于沿空留巷技术中，沿空留巷支架设置于长壁开采工作面9的端部，沿空留巷支架具有侧挡板，侧挡板的作用是封堵填充物，侧挡板的两端分别为工作面支架和沿空留巷挡墙，两块侧挡板与工作面支架和沿空留巷挡墙之间围合，形成相对封闭的填充空间，矸石13进入该空间内通过入口阀，入口阀可设计为可开合结构或敞开式，开合式的入口阀可在矸石13完成填充后关闭，避免矸石13流出；敞开式入口阀利用矸石13之间的粘接完成封堵，矸石13在送料装置处与胶结剂15混合，在特定时间后胶结剂15发挥粘接效果将填充空间内的矸石13相互粘接，并将位于边缘处的矸石13与侧挡板、工作面支架以及沿空留巷挡墙进行粘接，使其成为结构整体。

在一种可选的实施方案中，分选装置还包括筛分设备2，筛分设备2位于第一输送系统1上，第一输送系统1位于长壁开采工作面9与煤矸分选设备4之间，第一输送系统1用于输送毛煤10，筛分设备用于将末煤11从毛煤中筛分出来。

在块精煤12与矸石13分选之前，需要进行毛煤10粒度的筛选，以去掉颗粒过小的末煤11，在经过筛分后，最终排至第四输送系统上，第四输送系统将末煤11送至第一输送系统1上，随块精煤12一起送至矿井外。

在一种可选的实施方案中，送料装置包括破碎机5和搅拌机7，破碎机5的进料口与第三输送系统连通，破碎机5的出料口与搅拌机7的进料口连通，搅拌机7的进料口还设有用于供给胶结剂15和水的给料系统。

优选地，本方案中的胶结剂15为水泥，水泥、水14以及矸石13按照特定的比例进行混合，使得矸石13之间可以相互粘接并具有一定的力学特性，同时水泥作为胶结剂15，特定型号的水泥具有不同的固化时间，本方案采用特定型号的水泥，以满足矸石13从搅拌机7至填充空间之间输送过程中的流动性。本方案也可采用类水泥比如高水材料，粉煤灰，水玻璃，本处主要是想表述，材料中除添加水泥即粉末状水硬性无机胶凝材料，也可以是其他的无机或有机胶凝材料。

在一种可选的实施方案中，煤矸分选设备4位于工作面停采线外。

在一种可选的实施方案中，煤矸分选设备4包括用于识别矸石13的光电识别设备以及用于对矸石13进行分拣的高压风设备。

在将末煤11去除后，第一输送系统1上的块精煤12与矸石13为较大尺寸的块状，利用块精煤12与矸石13之间的x射线吸收特征值不同，通过x射线光电识别设备对块精煤12与矸石13进行区分，并通过与光电识别设备联动的高压风设备进行分选，高压风设备包括高压气体存储装置或气体增压设备，高压气流从喷口喷出，气流具有冲击力和指向性，从而将单个块精煤12或矸石13从第一输送系统1上吹出，从而完成分选。

在一种可选的实施方案中，第一输送系统1为皮带传送系统，第一输送系统1位于正顺槽内。

顺槽是指在矿产的一个采面两边的进出人和皮带综采设备的巷道，包括正顺槽与副顺槽，在顺槽的最里面会有一条连接两条顺槽的巷道，该巷道为采掘设备的工作面，顺槽即为形成工作面后的进回风巷道。

优选地，第二输送系统3、第三输送系统、第四输送系统同样为皮带传送，在第二输送系统3上，块精煤12与末煤11之间分别进行存储输送。

在一种可选的实施方案中，搅拌机7的出料口与入口阀之间设有泵送管路8。

矸石13、水14以及水泥形成的填充物料具有一定的流动性，因此利用泵送管路8进行远距离的输送，管路输送占用空间小，可利用现有巷道系统布置，同时泵送管路8内的流体在输送过程中处于流动状态，避免了水泥等胶结剂15的固化。

在一种可选的实施方案中，破碎机5的出料口与搅拌机7的进料口之间设有水平矸石仓6以及螺旋给料机，螺旋给料机的一端位于水平矸石仓6内，另一端靠近搅拌机7的进料口。

水平矸石仓6用于临时存储矸石13，破碎机5的出料口位于水平矸石仓6的一端上部，矸石13从破碎机5的出料口落入水平矸石仓6内，水平矸石仓6的底部设有刮板，用于将靠近破碎机5一端处的矸石13平铺至整个水平矸石仓6内，以便于后续的矸石13送入。水平矸石仓6的另一端与螺旋给料机连接，螺旋给料机具有称重模块，可定量输送矸石13至搅拌机7的进料口。

搅拌机7为类混凝土搅拌机，粉碎后的矸石13与水、水泥等混合，从搅拌机7的出料口进入泵送管路8内，泵送管路8的一根输送管，在输送管的特定位置设有矿用混凝土泵，通过混凝土泵的泵压将矸石13等物料输送至入口阀处。

具体本系统的工作原理为：

长壁开采工作面9生产的毛煤10通过正顺槽的皮带运输系统转载输送。

筛分设备2在工作面停采线外布置，截取第一输送系统1上的毛煤10，对毛煤10进行筛分分级，筛选后的块精煤12和矸石13进入煤矸分选设备4，筛出的末煤11进入第二输送系统3输送出矿井。

煤矸分选设备4利用x射线光电识别设备和高压风设备，实现块精煤12和矸石13的分选，选后块精煤12转载入第二输送系统3输送出矿井；选后矸石13进入第三输送系统，进入破碎机5，破碎后倒入水平矸石仓6储存。

水平矸石仓6内的矸石13通过螺旋给料机定量送入搅拌机7并与水14、水泥等胶结剂15混合。混合后的充填材料通过泵送管路8输送至长壁开采工作面9端头。

长壁开采工作面9端头利用沿空留巷支架实现沿空留巷，具体为:沿空留巷支架带侧挡板，可以与工作面支架以及沿空留巷挡墙之间行成密闭充填空腔，将泵送管路8通入侧面挡板的入口阀上便可以实现注浆充填作业。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。