一种充填采煤的大垂深固体投料系统及工艺.pdf

一种充填采煤的大垂深固体投料系统及工艺，系统包括地面控制台，投料管道，井式储料仓，井式储料仓上部设有与联络巷相通的观察硐室，并设有减少冲击力的锥形缓冲器，锥形缓冲器的底部设有监测物料堆积高度的信号传感器；井式储料仓下部呈半斜锥状，其上设有井壁清理装置；井式储料仓的底部设有与物料运输巷道相通的仓底给料机。通过地面控制台将不同成份的固体充填材料从支管道连续给入主通道，混合物料首先经井式储料仓上部的锥形缓冲器减压后，进入呈半斜锥状的井式储料仓向下滑落并堆积，满仓后由地面控制台控制停止投料。其结构简单，工艺便捷，实施方便，省时省力，高效安全。

1、  一种充填采煤的大垂深固体投料系统，其特征在于：它包括地面控制台(3)，设在地面控制台(3)下方的投料管道，投料通道的下方连接有井式储料仓(6)，所述井式储料仓(6)上部设有与联络巷(10)相通的观察硐室，并设有减少冲击力的锥形缓冲器(5)，锥形缓冲器(5)的底部设有监测物料堆积高度的信号传感器(7)；井式储料仓(6)下部呈半斜锥状，其上设有井壁清理装置(8)；井式储料仓(6)的底部设有与物料运输巷道相通的仓底给料机(9)。

2、  根据权利要求1所述的充填采煤的大垂深固体投料系统，其特征在于：所述的投料管道由主通道(4)和连在主管道(4)上部的支管道(1、2)构成。

3、  根据权利要求1所述的充填采煤的大垂深固体投料系统，其特征在于：所述的井壁清理装置(8)由设在呈半斜锥状储料仓内壁上的导气管和与导气管相连的空气压力罐构成，导气管沿半斜锥状储料仓内壁环形布置。

4、  根据权利要求1所述的充填采煤的大垂深固体投料系统，其特征在于：所述井式仓储料仓的高度为20～100m。

5.  一种如权利要求1所述系统的充填采煤大垂深固体投料工艺，其特征在于：由地面控制台(3)将不同成份的固体充填材料通过支管道(1、2)连续给入主通道(4)，混合物料沿主通道(4)进入井式储料仓(6)，首先经井式储料仓(6)上部的锥形缓冲器(5)减压，然后下落，进入呈半斜锥状的井式储料仓(6)向下滑落并堆积，当混合物料堆积至距离信号传感器(7)设定位置时，通过信号传感器(7)的信号输出传至地面控制台(3)，由地面控制台(3)控制停止投料工作，当井下工作面将井式储料仓(6)中的混合物料用完后，进行下一循环的投料工作。

一种充填采煤的大垂深固体投料系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种充填采煤的大垂深固体投料系统及工艺，尤其是一种将地面固体充填材料送至井下采煤工作面采空区进行充填的固体投料系统及工艺。
背景技术
随着煤炭资源的不断开采，国家出台了一系列的政策，促使企业改变过去的“掠夺”式开采方式，强制企业提高资源回采率、伴生资源利用率。“三下”压煤的开采一直是值得关注的问题，据不完全统计，目前我国仅统配煤矿的生产矿井“三下”压煤就达137.9亿t，其中建下94.68亿t，占总压煤量的69％。同时，煤矿在生产中排放大量的固体废弃物矸石，传统的方式是直接堆放于地表，形成煤矿特有的地表特征“建筑物”一矸石山。据统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600多座，已占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5～2.0亿t的速度增加。此外，煤矿区自备电厂生产中排放大量粉煤灰，历年排放达到5亿t以上，且每年新增5～7千万t。煤矸石与粉煤灰的大量堆放对矿区正常生产造成了严重的影响，对人类的生存环境带来了很大的威胁与危害，而且带来了一系列的社会与环境问题，主要表现在：侵占大面积的农田、林地，自燃发火时排出大量有毒有害气体，污染环境、危害人类安全。针对这些问题，从实现资源与环境协调发展的目的出发，寻求合理开发利用矿产资源、保护地表建筑与地下水资源和保护或改造地表环境技术途径成为必然。
以矸石、粉煤灰、黄土等为充填材料，实现了“三下”压煤规模性开采，并对采空区进行充填，达到了提高煤炭资源回采率及解决固体废弃物矸石与粉煤灰的排放处理问题，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。但如何将矸石、粉煤灰、黄土等固体物安全高效并经济地从地面输送到距离地面几百米深的井下，进行采空区充填是一大难题，也是成为制约行业技术发展的主要因素之一。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种系统简单，工艺快捷，安全高效的充填采煤的大垂深固体投料系统及工艺。
本发明的充填采煤的大垂深固体投料系统：包括地面控制台，设在地面控制台下方的投料管道，投料通道的下方连接有井式储料仓，所述井式储料仓上部设有与联络巷相通的观察硐室，并设有减少冲击力的锥形缓冲器，锥形缓冲器的底部设有监测物料堆积高度的信号传感器；井式储料仓下部呈半斜锥状，其上设有井壁清理装置；井式储料仓的底部设有与物料运输巷道相通的仓底给料机。
所述的投料管道由主通道和连在主管道上部的支管道构成；所述的井壁清理装置由设在呈半斜锥状储料仓内壁上的导气管和与导气管相连的空气压力罐构成，导气管沿半斜锥状储料仓内壁环形布置；所述井式仓储料仓的深度为50～100m。
本发明的充填采煤大垂深固体投料工艺：由地面控制台将不同成份的固体充填材料通过支管道连续给入主通道，混合物料沿主通道进入井式储料仓，首先经井式储料仓上部的锥形缓冲器减压，然后下落，进入呈半斜锥状的井式储料仓向下滑落并堆积，当混合物料堆积至距离信号传感器设定位置时，通过信号传感器的信号输出传至地面控制台，由地面控制台控制停止投料工作，当井下工作面将井式储料仓中的混合物料用完后，进行下一循环的投料工作。
本发明的有益效果：将地面固体充填料通过大垂深固体投料系统，可实现从地面安全高效地输送至大垂深约为350m的井下。通过地面控制台控制不同充填材料的投放量，并能够实时监测井下储料仓是否满仓；投料钻孔下部设有锥形缓冲器，可减小充填料投到井式储料仓时产生的冲击力；通过信号传感器可将信号传至地面控制台，满仓时自动报警，井式储料仓下部设置的井壁清理装置可对井壁进行清理，以防止发生堵仓。该技术填补固体充填采煤技术中固体充填材料从地面投放运输到井下空白，开辟了一条新的通道。其结构简单，工艺便捷，实施方便，省时省力，高效安全，具有广泛的实用性。
附图说明
附图是本发明的系统布置图。
图中：1、2-支管道，3-地面控制台，4-主管道，5-锥形缓冲器，6-井式储料仓，7-信号传感器，8-井壁清理装置，9-仓底给料机，10-联络巷，11-密封门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明中的一个实施例作进一步的描述：
本发明的充填采煤的大垂深固体投料系统，主要由地面控制台3、投料管道、井式储料仓6、井壁清理装置8和仓底给料机9构成，投料管道设在地面控制台3的下方，投料管道由主通道4和连在主管道4上部的支管道1、2构成，通过地面控制台3控制按配比向支管道1、2中投入不同的固体充填材料。主通道4中采用的直径约为510×12mm的钢管作为护孔管，并采用陶瓷管作为耐磨内管，其有效直径为486mm，主通道4的深度约为300m，运输能力约为450t/h，以减小充填料投到储料仓时产生的冲击力。投料通道的下方连接有井式储料仓6，井式储料仓6的直径约为4m，高度约为50m，容积约为520m³，能够储存一天的充填用料。井式储料仓6上部设有观察硐室，并设有减少冲击力的锥形缓冲器5，观察硐室与联络巷10相通，之间设有密封门11。锥形缓冲器5的底部设有监测物料堆积高度的信号传感器7，信号传感器7经导线与地面控制台3相连，实时监测井下储料仓6是否满仓。井式储料仓下部呈半斜锥状，其上设有由设在呈半斜锥状储料仓内壁上的导气管和与导气管相连的空气压力罐构成的井壁清理装置8，导气管沿半斜锥状储料仓内壁环形布置。井式储料仓的底部设有与物料运输巷道相通的仓底给料机9，通过仓底给料机9的启闭，完成充填物料的存储和送料。
本发明的充填采煤大垂深固体投料工艺：通过地面控制台3将不同成份的固定充填材料，如矸石、粉煤灰、黄土等固体充填材料，在投料井口混合后，从支管道1、2连续给入主通道4，混合物料沿深度约为300m的主通道4高速进入井式储料仓，混合物料首先经井式储料仓上部的锥形缓冲器5，以减轻高速流量的冲击力，然后下落，进入呈半斜锥状的井式储料仓向下滑落并堆积，当混合物料堆积至距离信号传感器7设定位置时，通过信号传感器7的信号输出传至地面控制台3，满仓自动报警，由地面控制台3控制停止投料工作，以防止发生堵仓事故；当井下需要进行充填时，开启仓底给料机9将混合物料通过输送设备运往工作面进行充填；当井式储料仓下部呈半斜锥状表面堵塞时，通过井壁清理装置8清理；当井下工作面将井式储料仓中的混合物料用完后，进行下一循环的投料工作。