权利要求
1.一种井下
采选充一体化充填开采工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a.采用双摇臂滚筒采煤机进行前进式开采，割一刀采全高，斜切进刀，截深0.6-1.0m;
b.在井下设置排矸系统：原煤经筛分、破碎后，全部或部分进入跳汰机排矸，矸石输送至矸石仓;精煤经分级脱水后，大于0.5mm的煤炭进入主运系统，小于0.5mm的煤水经浓缩分级，大于0.15mm的煤炭脱水后进入主运系统，小于0.15mm的煤水进入浓缩机，底流脱水后进入主运系统，溢流循环至跳汰机;
c.在井下制作充填砌块：将矸石、水泥和水按比例搅拌，注入模具振捣、加压成型，养护后得到砌块;
d.砌块运输至工作面，利用充填支架尾梁的吊运装置及机械手进行砌筑，砌块间组合后顶部空隙≤100mm，并用木楔接顶支撑;
e.工作面回采结束后，向巷道注浆充填，浆液填充砌块与顶板间的缝隙。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤b中，矿井深度小于200m且地面有选煤厂时，小于0.15mm的煤水浓缩后输送至地面选煤厂处理。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤c中，砌块长度与支架宽度一致，砌块宽度与采煤机截深一致，砌块高度根据支架高度可做500mm、300mm和200mm。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤c中，通过地面投料井将矸石或建筑垃圾输送至井下砌块加工系统。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤e中，注浆压力为0.5-1.0MPa，注浆管设多个出料孔，孔间距≤10m。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种煤矿充填开采工艺，特别是一种煤矿井下采选充一体化充填开采工艺。
背景技术
[0002]现有的煤矿井下采选充一体化开采工艺存在一些问题，一是排矸不充分，只能块煤入洗排矸，部分矸石留在原煤中，增加矿井无效提升，减少矿井有效产能;二是现有充填方法充填不实，不能完全接顶，充填物具有可压缩性或压缩变形，支撑力滞后，初期不能对顶板及时支撑，顶板会产生下沉，一定时间后会波及至地表，引起地表下沉。
发明内容
[0003]本发明的目的是针对现有技术存在的不足提出的一种煤矿充填开采工艺，本发明在井下对煤炭进行深度排矸，将0.5mm以上的矸石全部排出，在井下制成砌块，运至回采工作面进行充填，砌块充填接顶好，不可压缩，可以支撑顶板不下沉。
[0004]本发明所采取的技术方案是：
[0005]一种井下采选充一体化充填开采工艺，包括以下步骤：
[0006]a.采用双摇臂滚筒采煤机进行前进式开采，割一刀采全高，斜切进刀，截深0.6-1.0m;
[0007]b.在井下设置排矸系统：原煤经筛分、破碎后，全部或部分进入跳汰机排矸，矸石输送至矸石仓;精煤经分级脱水后，大于0.5mm的煤炭进入主运系统，小于0.5mm的煤水经浓缩分级，大于0.15mm的煤炭脱水后进入主运系统，小于0.15mm的煤水进入浓缩机，底流脱水后进入主运系统，溢流循环至跳汰机;
[0008]c.在井下制作充填砌块：将矸石、水泥和水按比例搅拌，注入模具振捣、加压成型，养护后得到砌块;
[0009]d.砌块运输至工作面，利用充填支架尾梁的吊运装置及机械手进行砌筑，砌块间组合后顶部空隙≤100mm，并用木楔接顶支撑;
[0010]e.工作面回采结束后，向巷道注浆充填，浆液填充砌块与顶板间的缝隙。
[0011]优选的，步骤b中，矿井深度小于200m且地面有选煤厂时，小于0.15mm的煤水浓缩后输送至地面选煤厂处理。
[0012]优选的，步骤c中，砌块长度与支架宽度一致，砌块宽度与采煤机截深一致，砌块高度根据支架高度可做500mm、300mm和200mm。
[0013]优选的，步骤c中，通过地面投料井将矸石或建筑垃圾输送至井下砌块加工系统。
[0014]优选的，步骤e中，注浆压力为0.5-1.0MPa，注浆管设多个出料孔，孔间距≤10m。
[0015]本发明具有如下有益效果：
[0016]本发明井下采选充一体化充填开采工艺，煤炭可全部入洗，可将0.5mm以上矸石全部排出，增加矿井有效提升，避免矸石井上下往返运输，提高矿井有效产能;充填接顶，初撑力大，将顶板完全拖住，避免顶板变形、下沉，从而避免地表下沉，保护地表构筑物;顶板被支撑不垮落，解决工作面矿压显现，对具有冲击地压的煤层开采起到安全保护作用;采选充工艺连续，方便井下管理。
附图说明
[0017]图1为本发明一种井下采选充一体化充填开采工艺原煤全部入洗排矸系统示意图;
[0018]图2为本发明一种井下采选充一体化充填开采工艺原煤部分入洗排矸系统示意图;
[0019]图3为本发明一种井下采选充一体化充填开采工艺原煤全部入洗排矸尾煤泥地面处理系统示意图;
[0020]图4为本发明一种井下采选充一体化充填开采工艺砌块制作系统示意图。
[0021]图中：1.原煤分级筛;2.
破碎机;3.跳汰机;4.斗提机;5.精煤分级
脱水筛;6.浓缩旋流器(或沉淀池);7高频筛;8.浓缩机;9.高频筛(或压滤机);10.矸石仓;11.地面投料井;12.水泥罐;13.皮带
给料机;14.螺旋给料机;15.搅拌机;16.砌块成型设备。
具体实施方式
[0022]一种井下采选充一体化充填开采工艺，包括以下步骤：
[0023]工作面采煤机采用双摇臂滚筒采煤机，割一刀采全高，可斜切进刀，工作面前进式开采，采煤机自切成巷，便于沿空留巷。采煤机截深0.8m。煤炭经过工作面的刮板运输机、运输顺槽可伸缩皮带机、采区运输巷皮带运输机等运至排矸硐室。
[0024]原煤经原煤筛进行筛分，块煤进行破碎，全部进入跳汰机进行排矸，排出的矸石进入矸石仓，用于制作充填砌块。精煤通过精煤分级脱水筛进行分级脱水，大于0.5mm煤炭进入矿井主运系统，小于0.5mm煤水进行浓缩分级，大于0.15mm煤炭进入高频筛进行脱水，高频筛筛上品进入主运系统，筛下品和浓缩分级小于0.15mm煤水进入浓缩机，浓缩机底流进入高频筛或压滤机进行脱水，筛上品或滤饼进入主运系统，筛下水和浓缩机溢流进入跳汰机循环复用。
[0025]根据现场煤炭产量与矸石用量平衡等实际情况，原煤可全部入洗可部分入洗。
[0026]如矿井深度小于200m并地面有选煤厂的情况下，可将细煤泥浓缩后直接排至地面选煤厂进行处理，可简化井下系统。
[0027]矸石仓下口安装自动给料装置，皮带运输机上安装电子计量称，运送矸石至搅拌机，水泥罐至搅拌机间安装螺旋给料机，矸石、水泥和水按一固定比例自动上料，搅拌机搅拌均匀，料浆加入至砌块模具中，砌块尺寸规格三种，1500mm×800mm×500mm、1500mm×800mm×300mm和1500mm×800mm×200mm，经过振捣、压实，放至预制件巷道中养护，3天后脱模堆放成品巷道中，放至7天强度达到要求后运至充填面进行充填。
[0028]根据实际情况，如地面有矸石等废弃料需要处理，可钻投料井，将地面矸石、建筑垃圾等投入至加工砌块硐室，矸石、地面废弃物、水泥、水等按一定配比制成砌块。
[0029]利用平板车将砌块运至工作面辅助运输巷口处，利用单轨吊把砌块运至工作面，充填支架后方设置尾梁(2m左右)，尾梁末端加护板，尾梁上加装吊运装置，将砌块运至砌筑位置，利用支架上机械手进行砌筑。砌块下部用厚砌块，上部利用薄砌块，三种砌块组合，上部接顶空隙不超过100mm，为保证初撑力，砌块上方用木楔支撑。
[0030]工作面回采结束，对巷道进行注浆充填，充填系统包括浆体搅拌设备、注浆泵、管路。在巷道顶部架设充填管，充填管下方留多处出料孔，封堵巷道两端，对巷道进行注浆充填，浆液充满巷道，并将砌块与顶板之间的缝隙充满。
[0031]实施方式一
[0032]某矿井生产能力150万t/a，煤层平均厚度约2.8m，近水平煤层，煤层埋深约300m，经煤质化验，含矸率约20%。为了提高有效产能，采用井下采选充一体化充填开采工艺，将矸石留在井下。井田范围内有一村庄压覆区，面积约1km2，在此压覆区进行充填开采，既回收了村庄煤柱资源，又可将矸石进行充填不升井。具体步骤如下：
[0033]工作面采煤机采用双摇臂滚筒采煤机，割一刀采全高，可斜切进刀，工作面前进式开采，采煤机自切成巷，便于沿空留巷。工作面长度70m，每天割三刀，采煤机截深0.8m，支架宽1.5m。煤炭经过工作面的刮板运输机、运输顺槽皮带机、采区皮带运输机等运至排矸硐室。
[0034]如图1和2，原煤经原煤分级筛1进行筛分，块煤利用破碎机2进行破碎，全部进入跳汰机3中进行排矸，矸石利用斗提机4提出进入矸石仓10，用于制作砌块。精煤通过精煤分级脱水筛5进行分级脱水，大于0.5mm煤炭进入矿井主运系统，小于0.5mm煤水利用浓缩旋流器(或沉淀池)6进行浓缩分级，大于0.15mm煤炭进入高频筛7进行脱水，高频筛筛上品进入主运系统，筛下品和浓缩分级小于0.15mm煤水进入浓缩机8，浓缩机底流进入高频筛(或压滤机)9进行脱水，筛上品(或滤饼)进入主运系统，高频筛(或压滤机)9底流和浓缩机溢流进入跳汰机3循环复用。
[0035]如图4，矸石仓10下口安装自动给料装置，皮带给料机13上安装电子计量称，运送矸石至搅拌机15，水泥储存罐12至搅拌机15间安装螺旋给料机14，矸石、水泥和水按一固定比例自动上料，搅拌机搅拌均匀，料浆加入至砌块模具中，砌块尺寸规格两种，1500mm×800mm×500mm和1500mm×800mm×300mm，经过砌块成型设备16振捣、压实，放至预制件巷道中养护，3天后脱模堆放成品巷道中，放至7天强度达到要求后运至充填面进行充填。
[0036]利用平板车将砌块运至工作面辅助运输巷口处，利用单轨吊把砌块运至工作面，充填支架后方设置尾梁(2m左右)，尾梁末端加护板，尾梁上加装吊运装置，将砌块运至砌筑位置，利用支架上机械手进行砌筑。砌块下部用5块500mm厚砌块，上部砌筑300mm厚砌块，为保证初撑力，砌块上方用木楔支撑。
[0037]工作面回采结束，对巷道进行注浆充填，充填系统包括浆体搅拌设备、注浆泵、管路。在巷道顶部架设充填管，充填管下方留多处出料孔，封堵巷道两端，对巷道进行注浆充填，浆液充满巷道，并将砌块与顶板之间的缝隙充满。
[0038]注浆充填预埋管为108×3钢管，注浆压力0.5MPa至1.0MPa，出料孔间距10m。
[0039]采用该发明的采选充一体化充填开采工艺，煤炭可全部入洗，可将矸石最大限度排出，增加矿井有效提升，避免矸石井上下往返运输，提高矿井有效产能;充填接顶，初撑力大，将顶板完全拖住，避免顶板变形、下沉，从而避免地表下沉，保护地表构筑物;顶板被支撑不垮落，解决工作面矿压显现，对具有冲击地压的煤层开采起到安全保护作用;采选充工艺连续，方便井下管理。
[0040]实施方式二
[0041]某矿井生产能力150万t/a，地面建有一座重介选煤厂。煤层平均厚度约2.7m，近水平煤层，煤层埋深约160m，该煤种为优质炼焦煤，含矸率约25%。该矿地处城市边缘，地表建筑物较多，留设煤柱影响矿井服务年限，为了提高煤炭资源回收，采用井下采选充一体化充填开采工艺，具体步骤如下：
[0042]工作面采煤机采用双摇臂滚筒采煤机，割一刀采全高，可斜切进刀，工作面前进式开采，采煤机自切成巷，便于沿空留巷。采煤机截深0.8m。煤炭经过工作面的刮板运输机、运输顺槽可伸缩皮带机、采区运输巷皮带运输机等运至排矸硐室。
[0043]如图3，原煤经原煤分级筛1进行筛分，块煤利用破碎机2进行破碎，全部进入跳汰机3中进行排矸，矸石利用斗提机4提出进入矸石仓10，用于制作砌块。精煤通过精煤分级脱水筛5进行分级脱水，大于0.5mm煤炭进入矿井主运系统，小于0.5mm煤水利用浓缩旋流器(或沉淀池)6进行浓缩分级，大于0.15mm煤炭进入高频筛7进行脱水，高频筛筛上品进入主运系统，筛下品和浓缩分级小于0.15mm煤水进入浓缩机8，浓缩机底流通过煤水泵排至地面选煤厂进行洗选，浓缩机溢流进入跳汰机3循环复用。
[0044]如图4，矸石仓10下口安装自动给料装置，皮带给料机13上安装电子计量称，运送矸石至搅拌机15，水泥储存罐12至搅拌机15间安装螺旋给料机14，矸石、水泥和水按一固定比例自动上料，搅拌机搅拌均匀，料浆加入至砌块模具中，砌块尺寸规格两种，1500mm×800mm×500mm和1500mm×800mm×200mm，经过砌块成型设备16振捣、压实，放至预制件巷道中养护，3天后脱模堆放成品巷道中，放至7天强度达到要求后运至充填面进行充填。
[0045]利用平板车将砌块运至工作面辅助运输巷口处，利用单轨吊把砌块运至工作面，充填支架后方设置尾梁(2m左右)，尾梁末端加护板，尾梁上加装吊运装置，将砌块运至砌筑位置，利用支架上机械手进行砌筑。砌块下部用5块500mm厚砌块，上部砌筑200mm厚砌块，为保证初撑力，砌块上方用木楔支撑。
[0046]工作面回采结束，对巷道进行注浆充填，充填系统包括浆体搅拌设备、注浆泵、管路。在巷道顶部架设充填管，充填管下方留多处出料孔，封堵巷道两端，对巷道进行注浆充填，浆液充满巷道，并将砌块与顶板之间的缝隙充满。
[0047]本发明具有如下有益效果：
[0048]采用该发明的采选充一体化充填开采工艺，煤炭可全部入洗，可将矸石最大限度排出，增加矿井有效提升，避免矸石井上下往返运输，提高矿井有效产能;充填接顶，初撑力大，将顶板完全拖住，避免顶板变形、下沉，从而避免地表下沉，保护地表构筑物，释放煤柱，增加矿井可采储量，延长矿井服务年限。
[0049]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。
说明书附图(4)
声明：
“井下采选充一体化充填开采工艺” 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。
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编辑：北方有色网
来源：金易通科技（北京）股份有限公司
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