一种煤矿井下工作面采选充一体化系统及使用方法

技术领域

本发明涉及煤矿井开采技术领域，具体为一种煤矿井下工作面采选充一体化系统及使用方法。

背景技术

煤炭作为我国工业社会发展的基础能源，为我国经济和工业社会的发展提供着动力。但是长久以来，生产模式粗放、环境污染严重一直是困扰煤炭企业发展的难题。近年来，随着工业水平和装备水平不断提升，国家对于智能化、绿色化先进技术重视程度的不断提高，以及对于环保问题零容忍态度的不断深入，对煤炭行业传统的生产模式提出了更高的要求。

传统的井工煤矿生产模式存在明显的弊端，主要表现为：一、井下采煤工作面开采的原煤通常含有一定比例的煤矸石，约为10％～30％，传统的生产方式是将原煤提升至地面，然后在洗煤厂进行煤矸洗选，洗选后的精煤作为成品销售，洗选后的矸石即为固体废弃物。这种生产方式存在严重的无效运输和提升，能源浪费非常严重，极大的降低了矿井的生产效率，损害了矿井的经济效益；二、这种传统的生产方式，在地面洗选后会形成大量的煤矸石等固体废弃物，给矿井带来了沉重的固废处理负担。由于以上两点原因，传统的煤矿生产模式的弊端日益凸显，因此，亟需一种安全、经济、高效的井下采选充一体化生产模式。

发明内容

针对现有技术中在原煤开采中对一定比例的煤矸石在处理中存在严重的无效运输和提升以及在地面洗选后会形成大量的煤矸石等固体废弃物，给矿井带来了沉重的固废处理负担的问题，本发明提供一种煤矿井下工作面采选充一体化系统及使用方法，有效的将矸石与精煤进行了筛分，有效解决矿井面临的固体废弃物排放难题，并减少固废地面排放带来的环境污染，经济和环保效益均非常显著。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种煤矿井下工作面采选充一体化系统，其特征在于，包括在煤矿井下的采煤工作面、工作面主运巷、工作面回风巷、主运输大巷、回风大巷、工作面采空区以及智能干选单元巷；

工作面主运巷输入端设置在采煤工作面的一侧，工作面主运巷的输出端连接主运输大巷；

工作面回风巷输入端连接回风大巷；工作面回风巷输出端通过采煤工作面设置在工作面采空区内；

工作面采空区在采煤工作面的工作面后方设置；

智能干选单元巷的输入端接入工作面主运巷上，智能干选单元巷的输出端分别接入主运输大巷和工作面回风巷；

智能干选单元巷将工作面主运巷中的块煤进行筛分，筛分出的精煤通过主运输大巷输出至主运输系统；筛分出的矸石通过工作面回风巷输入至工作面采空区进行填充，实现煤矿井下工作面采选充一体化。

优选的，智能干选单元巷包括运输联巷、智能干选硐室、运矸联络巷和运煤联络巷；

运输联巷的输入端连接工作面主运巷，运输联巷的输出端连接智能干选硐室；智能干选硐室设有两个输出端，其中一个输出端经运矸联络巷连接至工作面回风巷；另一个输出端经运煤联络巷连接至主运输大巷。

进一步的，工作面主运巷内由输入端至输出端依次设有一号带式输送机、分级筛和二号带式输送机，运输联巷上设有三号带式输送机，三号带式输送机装配在分级筛的输出端，用于输入通过分级筛筛分出来的块煤，块煤通过三号带式输送机输入至智能干选硐室；分级筛筛分出的原煤通过二号带式输送机输入至主运输大巷。

进一步的，智能干选硐室内设有智能干选机，运煤联络巷内设有五号带式输送机；运矸联络巷内设有四号带式输送机；智能干选机对煤矸进行智能筛分，将筛分出的精煤通过五号带式输送机输送至主运输大巷内，将筛分出的矸石通过四号带式输送机输送至工作面回风巷内。

更进一步的，工作面回风巷内设有六号带式输送机，筛分出的矸石通过六号带式输送机输送至工作面采空区内进行填充。

优选的，还包括工作面辅运巷，工作面辅运巷在煤矿井下与工作面主运巷的同一侧，工作面辅运巷的输入端连接采煤工作面，工作面辅运巷的输出端连接辅助运输大巷。

一种煤矿井下工作面采选充一体化系统的使用方法，基于上述所述的煤矿井下工作面采选充一体化系统，具体使用方法包括如下：

工作面主运巷对采煤工作面上进行原煤的输送，通过智能干选单元巷时，工作面主运巷的分级筛对原煤进行筛分，将精煤通过二号带式输送机输送至主运输大巷，将块煤通过智能干选单元巷进行筛分，并将筛分出来的精煤输送至主运输大巷，将筛分出来的矸石通过工作面回风巷输送至工作面采空区进行填充；依次实现对对原煤进行筛分、对块煤进行分选、对矸石进行充填的一体化工作。

优选的，采煤工作面生产的原煤在进入工作面主运巷之前需破碎大小至+500mm以下。

优选的，所述分级筛的筛孔大小分别为+25mm、+50mm、+80mm、+100mm或+150mm。

优选的，矸石经四号带式输送机和六号带式输送机运输至采煤工作面下隅角处，可采用高速动力抛干机、气力输送机或螺旋输送机将矸石充填于工作面后方的采空区；也可通过在采煤工作面布置充填专用液压支架，配合底卸式刮板输送机实现矸石充填。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种煤矿井下工作面采选充一体化系统，在工作面上增加筛分、智能干选、矸石充填以及配套运输的装备和系统，依次对原煤进行筛分、对块煤进行煤矸分选、对矸石进行采空区充填，最终实现煤矸井下分选、矸石就地充填的井下工作面采选充一体化系统，智能干选单元巷输入端设置在工作面主运巷上，输出端分别接入主运输大巷和工作面回风巷，有效的提高了对精煤与块煤的筛分，并且将对原煤进行筛分、对块煤进行煤矸分选、对矸石进行采空区充填通过该系统实现一体化，提高了采煤的工作效率，同时大大减小了煤块中固体废弃物的存在，增加了矿井的生产效率，矸石通过工作面回风巷输送至工作面采空区，有效的对矿井固废处理进行了解决，大大的保证了矿井的经济效益。

进一步的，智能干选单元巷包括运输联巷、智能干选硐室、运矸联络巷和运煤联络巷，通过运输联巷将块煤输送至智能干选硐室，智能干选硐室对块煤进行筛分，并将筛分出来的精煤输送至主运输大巷，将筛分出来的矸石通过工作面回风巷输送至工作面采空区，有效的提高了对块煤的筛分效率，并对矿井固废处理进行了解决。

更进一步的，工作面主运巷通过分级筛实现了对原煤的筛分，并将精煤通过二号带式输送机输送至主运输大巷，将块煤通过三号带式输送机输送至智能干选硐室，有效的提高了原煤的筛分效率，避免精煤中矸石的存在。

更进一步的，智能干选机有效的对块煤进行智能筛分，有效的将块煤筛分成精煤和矸石，大大提高了对精煤和矸石的筛分效果。

优选的更进一步的，工作面回风巷内设有六号带式输送机，筛分出的矸石通过六号带式输送机输送至工作面采空区内进行填充，有效的对矿井固废处理进行了解决，大大的保证了矿井的经济效益。

进一步的，工作面辅运巷提高了对矿煤的开采，大大提高了矿井的生产效率。

一种煤矿井下工作面采选充一体化系统的使用方法，通过在工作面合适位置增加筛分、智能干选、矸石充填以及配套运输的装备和系统，一方面可以降低矿井无效运输，提高矿井生产效率，增加矿井真实产能；另一方面将矸石在井下就地充填于工作面采空区，可以有效解决矿井面临的固体废弃物排放难题，并减少固废地面排放带来的环境污染，经济和环保效益均非常显著。

进一步的，分级筛的筛孔大小设置可有效的对煤块的筛分进行控制，提高了煤块的筛分能力。

进一步的，矸石经四号带式输送机和六号带式输送机运输至采煤工作面下隅角处，可采用高速动力抛干机、气力输送机或螺旋输送机将矸石充填于工作面后方的采空区；也可通过在采煤工作面布置充填专用液压支架，配合底卸式刮板输送机实现矸石充填，有效解决矿井面临的固体废弃物排放难题，并减少固废地面排放带来的环境污染。

附图说明

图1为本发明中煤矿井下工作面采选充一体化系统平面结构示意图；

图2为本发明中工作面主运巷剖面示意图；

图3为本发明中智能干选硐室剖面示意图；

图4为本发明中运煤联络巷布置剖面示意图。

图中：1-采煤工作面；2-工作面主运巷；3-工作面辅运巷；4-工作面回风巷；5-运输联巷；6-智能干选硐室；7-运矸联络巷；8-运煤联络巷；9-主运输大巷；10-辅助运输大巷；11-回风大巷；12-工作面采空区；21-一号带式输送机；22-分级筛；23-二号带式输送机；41-六号带式输送机；51-三号带式输送机；61-智能干选机；71-四号带式输送机；81-五号带式输送机；91-七号带式输送机。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供一种煤矿井下工作面采选充一体化系统，如图1所示，包括在煤矿井下的采煤工作面1、工作面主运巷2、工作面回风巷4、主运输大巷9、回风大巷11、工作面采空区12以及智能干选单元巷；

工作面主运巷2输入端设置在采煤工作面1的一侧，工作面主运巷2的输出端连接主运输大巷9；

工作面回风巷4输入端连接回风大巷11；工作面回风巷4输出端通过采煤工作面1设置在工作面采空区12内；

工作面采空区12在采煤工作面1的工作面后方设置；

智能干选单元巷的输入端接入工作面主运巷2上，智能干选单元巷的输出端分别接入主运输大巷9和工作面回风巷4；

智能干选单元巷将工作面主运巷2中的块煤进行筛分，筛分出的精煤通过主运输大巷9输出至主运输系统；筛分出的矸石通过工作面回风巷4输入至工作面采空区12进行填充，实现煤矿井下工作面采选充一体化。

智能干选单元巷包括运输联巷5、智能干选硐室6、运矸联络巷7和运煤联络巷8；

所述运输联巷5的输入端连接工作面主运巷2，运输联巷5的输出端连接智能干选硐室6；智能干选硐室6设有两个输出端，其中一个输出端经运矸联络巷7连接至工作面回风巷4；另一个输出端经运煤联络巷8连接至主运输大巷9。

根据图2所示，工作面主运巷内由输入端至输出端依次设有一号带式输送机21、分级筛22和二号带式输送机23，运输联巷5上设有三号带式输送机51，所述三号带式输送机51装配在分级筛22的输出端，用于输入通过分级筛22筛分出来的块煤，块煤通过三号带式输送机51输入至智能干选硐室6；分级筛22筛分出的原煤通过二号带式输送机23输入至主运输大巷9。

根据图3和图4所示，智能干选硐室6内设有智能干选机61，运煤联络巷8内设有五号带式输送机81；运矸联络巷7内设有四号带式输送机71；智能干选机61对煤矸进行智能筛分，将筛分出的精煤通过五号带式输送机81输送至主运输大巷9内，将筛分出的矸石通过四号带式输送机71输送至工作面回风巷4内。

工作面回风巷4内设有六号带式输送机41，筛分出的矸石通过六号带式输送机41输送至工作面采空区12内进行填充。

本发明煤矿井下工作面采选充一体化系统中还包括工作面辅运巷3，所述工作面辅运巷3在煤矿井下与工作面主运巷2的同一侧，工作面辅运巷3的输入端连接采煤工作面1，工作面辅运巷3的输出端连接辅助运输大巷10；本发明中工作面回风巷4可兼做工作面辅运巷3。

一种煤矿井下工作面采选充一体化系统的使用方法，基于上述所述的煤矿井下工作面采选充一体化系统，具体使用方法包括如下：

工作面主运巷2对采煤工作面1上进行原煤的输送，通过智能干选单元巷时，工作面主运巷2的分级筛22对原煤进行筛分，将精煤通过二号带式输送机23输送至主运输大巷9，将块煤通过智能干选单元巷进行筛分，并将筛分出来的精煤输送至主运输大巷9，将筛分出来的矸石通过工作面回风巷4输送至工作面采空区12进行填充；依次实现对对原煤进行筛分、对块煤进行分选、对矸石进行充填的一体化工作。

采煤工作面1生产的原煤在进入工作面主运巷2之前需破碎大小至+500mm以下，分级筛22的筛孔大小分别为+25mm、+50mm、+80mm、+100mm或+150mm，矸石经四号带式输送机71和六号带式输送机41运输至采煤工作面1下隅角处，可采用高速动力抛干机、气力输送机或螺旋输送机将矸石充填于工作面后方的采空区；也可通过在采煤工作面1布置充填专用液压支架，配合底卸式刮板输送机实现矸石充填。

本发明中在传统的采煤工作面1布置形式，即采煤工作面1两侧分别布置工作面主运巷2、工作面辅运巷3和工作面回风巷4进行回采作业，通过在工作面合适位置增加筛分、智能干选、矸石充填以及配套运输的装备和系统，依次对原煤进行筛分、对块煤进行煤矸分选、对矸石进行采空区充填，最终实现煤矿井下工作面采选充一体化系统；

通过在工作面主运巷2靠近端部的位置增加一个分级筛22，采煤工作面1生产的原煤经布置于工作面主运巷2内的一号带式输送机21运输至分级筛22，利用分级筛22对原煤进行筛分。筛下的末煤经二号带式输送机23转载至主运输大巷9的七号带式输送机91进入主运输系统；筛上的块煤通过布置于运输联巷5的三号带式输送机51运输至智能干选硐室6；

块煤经三号带式输送机51运输至智能干选硐室6后，利用智能干选机61实现煤矸精准分离；

智能干选机61分选得到的精煤落到五号带式输送机81上，经运煤联络巷8转载至主运输大巷9的七号带式输送机91，与筛下的末煤一起进入煤炭主运输系统；智能干选机61分选得到的矸石经布置于运矸联络巷7的四号带式输送机71运输至工作面回风巷4，利用工作面回风巷4内的六号带式输送机41运输至采煤工作面1下隅角附近，最终通过专用充填设备将其充填至工作面采空区12；

依据上述步骤，依次对原煤进行筛分、对块煤进行分选、对矸石进行充填，最终即可实现煤矿井下工作面采选充一体化。