一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法，设置双料搅拌混合腔，所述的双料搅拌混合腔为筒形体；所述的双料搅拌混合腔外设置搅拌电机，双料搅拌混合腔内沿轴向设置搅拌组件；所述的搅拌组件与搅拌电机轴接；所述的搅拌组件设置与搅拌电机轴接的转动轴，在所述的转动轴上沿径向设置多个搅拌杆。采用双料输送、在通道末端混合，避免地面混合充注后的凝结堵管风险，又能使通道末端混合后的充填材料在充注入采空区后能尽快凝结，缩短时间。缩短时间。缩短时间。

【技术实现步骤摘要】
一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法


[0001]本专利技术属于煤矿开采
，具体涉及一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法。

技术介绍

[0002]煤炭开采后采空区区域地表沉陷或裂缝带来了一系列生态环境问题。充填开采是一种解决采区覆岩沉降的途径。目前的充填开采方式中采煤和充填采用串行的作业方式，充填作业需要采煤作业完全停止，辅助作业时间较长，并且膏体材料在充注入采空区后凝结时间长，只适合于生产规模小于年产一百万吨的矿井，不适用于现代化高产高效矿井。针对上述问题，亟需开发一种充填材料不仅能够通过独立于巷道和工作面的输送通道向采空区快速充注、而且在注入采空区后快速凝结的工作面充填开采新方法。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种顶板水平井末端双料混合装置、系统及随充凝固方法，利用地面水平井群替代井下有限的充填材料输送管路，实现通道群并行充注，提升充注效率。采用双料输送、在通道末端混合，避免地面混合充注后的凝结堵管风险，又能使通道末端混合后的充填材料在充注入采空区后能尽快凝结，缩短时间。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0005]一种顶板水平井末端双料混合装置，设置双料搅拌混合腔，所述的双料搅拌混合腔为筒形体；所述的双料搅拌混合腔外设置搅拌电机，双料搅拌混合腔内沿轴向设置搅拌组件；所述的搅拌组件与搅拌电机轴接；所述的搅拌组件设置与搅拌电机轴接的转动轴，在所述的转动轴上沿径向设置多个搅拌杆。
[0006]可选的，还设置连接杆组件，所述的连接杆组件设置与双料搅拌混合腔连接的混合料入口架，混合料入口架为锥形的框架体；在所述混合料入口架的轴心设置电机连接支架，所述的搅拌电机安装在电机连接支架上。
[0007]可选的，在双料搅拌混合腔两端分别设置第一支撑轴架和第二支撑轴架；所述的转动轴穿过第一支撑轴架和第二支撑轴架设置。
[0008]可选的，所述的多个搅拌杆包括沿转动轴依次间隔排设的一级搅拌杆、二级搅拌杆和三级搅拌杆。
[0009]一种顶板水平井末端双料混合系统，设置充注主通道，在所述的充注主通道内放置顶板水平井末端双料混合装置，所述的顶板水平井末端双料混合装置为本专利技术所述的顶板水平井末端双料混合装置；同时与所述的顶板水平井末端双料混合装置连通设置充注管路。
[0010]可选的，在所述的充注主通道的尾端下部相应的煤矿井下采煤工作面位置设置液压支架、套管切割装置和挡护装置。
[0011]可选的，所述的液压支架为“工”字型架体，在液压支架一侧设第一液压杆；在液压
支架的另一侧设置挡护装置，所述的挡护装置沿纵向设置下挡护板，下挡护板与液压支架间沿水平方向设置第二液压杆，与液压支架铰接设置上遮掩板，所述的套管切割装置于下挡护板和上遮掩板之间伸出；所述的套管切割装置设置套管切割伸缩臂和割刀。
[0012]可选的，所述的充注主通道于地平面沿纵向深入并沿顶板岩层水平延伸，于充注主通道内下入钻孔套管；充注管路随充注主通道延伸直至与顶板水平井末端双料混合装置连接；还设置电缆随充注管路延伸。
[0013]一种顶板水平井末端双料混合随充凝固方法，利用本专利技术所述的顶板水平井末端双料混合系统进行，包括：
[0014]步骤1，在待回采的综采工作面紧邻煤层的顶板岩层水平定向钻进或井下水平定向钻进，在紧邻煤层的顶板岩层形成沿综采工作面走向延伸的充注主通道，向充注主通道中下入钻孔套管；
[0015]步骤2，在钻孔套管中下入充注管路，充注管路前端安装顶板水平井末端双料混合装置，使膏体材料与速凝材料混合形成速凝充填材料；
[0016]步骤3，开始工作面回采，在工作面回采过程中，紧邻煤层的顶板岩层随采随垮落，当岩层垮落使其中的钻孔套管前端出露于采空区后，通过充注主通道中注入膏体材料，从充注管路中注入速凝材料，在充注管路的末端通过顶板水平井末端双料混合装置将膏体材料与速凝材料混合后形成速凝充填材料注入采空空间；
[0017]步骤4，实时监测采空区的充填情况和钻孔套管的位置，当充填量达到设计要求时，停止充填。
[0018]步骤5，随着工作面回采推进、支架前移，紧邻煤层的顶板岩层随采随垮落，钻孔套管出露于采空区后，通过套管切割装置割断钻孔套管，形成钻孔套管新的出浆口后，再通过充注主通道中注入膏体材料，从充注管路中注入速凝材料，在充注管路的末端通过顶板水平井末端双料混合装置将膏体材料与速凝材料混合后形成速凝充填材料注入采空空间。
[0019]步骤6，实时监测采空区的充填情况和钻孔套管的位置，当充填量达到设计要求时，停止充填。
[0020]重复步骤5和步骤6，直至完成整个综采工作面作业。
[0021]可选的，工作面回采过程中，当顶板岩层不易垮落时，在充注主通道中采用空气炮或水力切割的方式将顶板岩层切割落入采空区；挡护装置同液压支架同步移动；液压支架后方设置有监控装置，用于监测钻孔套管的出露长度和采空区的充填情况。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术中采用地面大直径煤层顶板水平井群作为膏体充填通道，可实现通道群并行充注，有效避免煤矿井下膏体单输送管路一带来的充填效率低的问题。本专利技术中利用大直径水平长钻孔做充填主材料输送通道，套管中下入可拖动的小孔径速凝剂材料输送管路，管路充注口末端安置双料材料混合器，将充填主料和速凝添加剂在近充填空间处混合注入，有利于充填材料快速凝结，大大缩短充填作业时间。
附图说明
[0024]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0025]图1是本专利技术的顶板水平井末端双料混合系统的结构示意图；
[0026]图2是图1中的煤层回采一定距离煤层软弱直接顶岩层垮落及套管出露示意图；
[0027]图3是图1中的采空区第一次充填示意图；
[0028]图4是图1中的钻孔套管被套管切割装置切割的结构示意图；
[0029]图5是图1中的采空区第二次充填示意图；
[0030]图6是图1中的液压支架及挡护装置的结构示意图；
[0031]图7是图1中的顶板水平井末端双料混合装置结构示意图；
[0032]图8是图7的结构剖视图；
[0033]图9是图7的搅拌电机处左视截面图；
[0034]图10是图7的搅拌组件处左视截面图；
[0035]图11是本专利技术的地面定向长钻孔在工作面中的布设示意图；
[0036]图中各标号说明：
[0037]1‑
顶板岩层、2
‑
充注主通道、3
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钻孔套管、4
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充注管路、5
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顶板水平井末端双料混合装置、6
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液压支架、61
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第一液压杆、7...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，设置双料搅拌混合腔(51)，所述的双料搅拌混合腔(51)为筒形体；所述的双料搅拌混合腔(51)外设置搅拌电机(53)，双料搅拌混合腔(51)内沿轴向设置搅拌组件(54)；所述的搅拌组件(54)与搅拌电机(53)轴接；所述的搅拌组件(54)设置与搅拌电机(53)轴接的转动轴(541)，在所述的转动轴(541)上沿径向设置多个搅拌杆。2.根据权利要求1所述的顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，还设置连接杆组件(52)，所述的连接杆组件(52)设置与双料搅拌混合腔(51)连接的混合料入口架(522)，混合料入口架(522)为锥形的框架体；在所述混合料入口架(522)的轴心设置电机连接支架(521)，所述的搅拌电机(53)安装在电机连接支架(521)上。3.根据权利要求1或2所述的顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，在双料搅拌混合腔(51)两端分别设置第一支撑轴架(523)和第二支撑轴架(524)；所述的转动轴(541)穿过第一支撑轴架(523)和第二支撑轴架(524)设置。4.根据权利要求1或2所述的顶板水平井末端双料混合装置，其特征在于，所述的多个搅拌杆包括沿转动轴(541)依次间隔排设的一级搅拌杆(542)、二级搅拌杆(543)和三级搅拌杆(544)。5.一种顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，设置充注主通道(2)，在所述的充注主通道(2)内放置顶板水平井末端双料混合装置(5)，所述的顶板水平井末端双料混合装置(5)为权利要求1
‑
4任一所述的顶板水平井末端双料混合装置(5)；同时与所述的顶板水平井末端双料混合装置(5)连通设置充注管路(4)。6.根据权利要求5所述的顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，在所述的充注主通道(2)的尾端下部设置液压支架(6)、套管切割装置(8)和挡护装置(7)。7.根据权利要求6所述的顶板水平井末端双料混合系统，其特征在于，所述的液压支架(6)为“工”字型架体，在液压支架(6)一侧设第一液压杆(61)；在液压支架(6)的另一侧设置挡护装置(7)，所述的挡护装置(7)沿纵向设置下挡护板(71)，下挡护板(71)与液压支架(6)间沿水平方向设置第二液压杆(73)，与液压支架(6)铰接设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，张群，贾立龙，姜在炳，舒建生，陈崇枫，吴信波，范耀，李贵红，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：