本发明专利技术涉及矿山开采空区处理技术领域，一种浅孔留矿法采空区废石充填系统，包括侧卸式矿车、受矿挡板、扒渣机、转接漏斗和皮带输送机；侧卸式矿车，用于运输废石到废石倾卸点；受矿挡板，设置在废石倾卸点，用于引导废石进入扒渣机的接收端；扒渣机，设置在受矿挡板和皮带输送机之间，用于收集废石并将废石输送至皮带输送机；皮带输送机，用于接收扒渣机输送的废石，并将废石抛弃至空区，该系统保证倾斜急倾斜薄矿脉接续开采的安全性，并可以结合留矿法和干式充填的特点，可安全经济充填空区且能达到较好的接顶效果。本发明专利技术还提出了一种应用上述浅孔留矿法采空区废石充填系统的充填方法。法。法。
【技术实现步骤摘要】
一种浅孔留矿法采空区废石充填系统及充填方法
[0001]本专利技术涉及矿山开采空区处理
，一种浅孔留矿法采空区废石充填系统及充填方法。
技术介绍
[0002]浅孔留矿法广泛应用于国内外倾斜急倾斜薄矿脉地下金属矿山的开采。采用该法开采时，将矿体自上而下按一定高度(一般40～50m)划分成若干阶段，每个阶段沿走向方向划分若干矿房(长度一般40～50m)作为独立回采单元，自上而下逐分段逐矿房开采。每个矿房留设顶底柱、矿房间留设间柱。每个矿房回采时，自下而上逐分层开采(一个分层约2m)，每一分层崩落的矿石部分放出后剩余矿石作为下一分层生产中凿岩、装药爆破作业的临时工作平台，当本矿房全部凿岩回采结束后，则将矿房内剩余矿石全部放出(称为大量放矿)，此时将形成大面积空区。随开采深度的下移，存留采空区分布范围增广，顶板暴露面积总量不断扩大，以及受爆破震动等因素的综合影响，导致采空区顶板垮落失稳发生大规模的顶板冒落事故的风险陡升，对井下安全生产及地表设施造成严重威胁。
[0003]对于规模较大的空区，矿山一般采用充填空区的方式维护采场安全。目前空区充填方法有：胶结充填，矿车翻卸废石充填，铲运机充填，上盘钻孔成井充填。其中，胶结充填法处理空区费用较高，主要应用于严格控制地表与围岩不允许岩移、塌陷和冒落等情况；矿车翻卸废石充填和铲运机充填需靠近空区边缘，陷落危险性高且充填接顶困难。上盘钻孔成井充填需进入空区上盘，陷落风险大。
技术实现思路
[0004]为解决上述问题，本专利技术提出一种浅孔留矿法采空区废石充填系统及充填方法，保证倾斜急倾斜薄矿脉接续开采的安全性，并可以结合留矿法和干式充填的特点，可安全经济充填空区且能达到较好的接顶效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]在第一个技术方案中，一种浅孔留矿法采空区废石充填系统，包括侧卸式矿车、受矿挡板、扒渣机、转接漏斗和皮带输送机；
[0007]侧卸式矿车，用于运输废石到废石倾卸点；
[0008]受矿挡板，设置在废石倾卸点，用于引导废石进入扒渣机的接收端；
[0009]扒渣机，设置在受矿挡板和皮带输送机之间，用于收集废石并将废石输送至皮带输送机；
[0010]皮带输送机，用于接收扒渣机输送的废石，并将废石抛弃至空区。
[0011]在第一个技术方案中，作为优选的，所述皮带输送机为废石输出方向俯仰角可调且水平输送方向可调的皮带输送机。
[0012]在第一个技术方案中，作为优选的，所述浅孔留矿法采空区废石充填系统还包括布置在探矿穿脉端部与矿体下盘矿岩交叉点底板的下盘监测系统，该下盘监测系统用于实
时监测空区岩移冒落。
[0013]在第一个技术方案中，作为优选的，所述下盘监测系统包括报警拉线、报警器、报警指示灯、工作指示灯、电池盒和拉线闸刀，所述报警器和报警指示灯并联形成报警组件，所述报警组件和所述工作指示灯的第一端均通过导线与所述电池盒的第一电极电线连接，所述报警组件和所述工作指示灯的第二端分别通过导线与拉线闸刀的2个切换触点电线连接，拉线闸刀与所述电池盒的第二电极电线连接，所述报警拉线第一端固定于皮带输送机端部空区边缘的底板位置，报警拉线的另一端连接警报闸刀开关；
[0014]在一般状态时，所述工作指示灯、电池盒和拉线闸刀形成供电回路；
[0015]当报警拉线触发时，所述拉线闸刀切换触点接触位置，并使报警组件、电池盒和拉线闸刀形成供电回路，所述报警器发出声音报警且报警指示灯点亮。
[0016]在第二个技术方案中，一种浅孔留矿法采空区废石充填方法，使用如第一个技术方案中任一项所述的浅孔留矿法采空区废石充填系统，包括如下步骤，
[0017]步骤1、穿凿充填进路；
[0018]步骤2、布设下盘监测系统；
[0019]步骤3、在进路中布设扒渣机和皮带运输系统；
[0020]步骤4、通过扒渣机和皮带运输系统实现废石准备及转运；
[0021]步骤5、通过废石实现采空区充填。
[0022]在第二个技术方案中，作为优选的，所述步骤1中，判断探矿穿脉是否连通采空区，
[0023]对于探矿穿脉已连通采空区时，沿用探矿穿脉布设充填系统；
[0024]对于没有开凿探矿穿脉时，需另掘充填进路；充填进路的设计断面尺寸与探矿穿脉相同，应布置在阶段顶底柱与阶段运输大巷稳固岩层中，并采用锚喷网支护，以防施工扰动破坏工程结构；进路间距根据矿石散体流动性和围岩稳定性确定，流动性好、围岩稳固取大值，反之取小值。
[0025]在第二个技术方案中，作为优选的，在步骤2中，下盘监测系统布置在探矿穿脉端部与矿体下盘矿岩交叉点底板，设置下盘岩体稳定性监测预警装置，用于实时监测空区岩移冒落；下盘监测系统可通过报警绝缘拉线固定于皮带输送机端部空区边缘的底板位置，报警拉线的另一头连接警报闸刀开关，拉线上附带绝缘层，当监测下盘冒落时，空区边缘位置将产生同步下沉，底板固定端拉动报警绝缘拉线，由报警拉线拉动闸刀开关，使监测装置中警报电路闭合，发出预警报告，提醒现场人员立即撤离。
[0026]在第二个技术方案中，作为优选的，在步骤3中，扒渣机布设在穿脉内与运输巷交叉点处，渣机前端设置有受矿挡板，受矿挡板上设置有开口；皮带输送机布设在充填进路内，皮带输送机前端设置有转接漏斗，扒渣机和皮带输送机通过转接漏斗相连；废石充填过程中通过扒渣机、皮带输送机将运输巷内的充填材料直接抛掷充填空区，实现一定距离内自动转运和充填。
[0027]在第二个技术方案中，作为优选的，在步骤4中，废石充填料可以来自地表废石堆、天然砂石、采石场开采的岩石或脉外掘进巷道时的副产废石；废石块度标准为：采用电耙或联合带式输送机运输时，块度应小于150～300mm；采用扒渣机充填时，块度不大于70～80mm；采用溜井下放废石时，最大块度不应大于孔径或溜井直径的三分之一。
[0028]在第二个技术方案中，作为优选的，在步骤5中，
[0029]根据根据矿山生产能力与矿岩条件的差异，留矿法的出矿方式和底部结构，采用不同的空区处理方式，
[0030]无底柱平底式底部结构配合铲运机出矿留矿法的空区处理方式：平底式出矿的底部结构在各矿房的矿体下盘脉外每隔一定距离布置出矿进路与下盘阶段运输大巷相连，电动铲运机从各出矿进路进入矿房内逐步搬运崩落矿石，待矿房内所有分层崩落完成后进行大量出矿；待所有回采作业完毕后，在矿房底板留置少量碎石，作为后续矿房充填底部的软弱缓冲垫层；
[0031]漏斗底部结构电耙出矿留矿法的空区处理方式：漏斗电耙出矿的底部结构在各矿房内靠近矿体下盘脉内，每隔一定距离布置漏斗与电耙道相连，从各漏斗放出矿石由电耙耙矿集中汇入短溜井，溜井下端联接本阶段下盘运输巷，逐步放出崩落矿石，待矿房内所有分层崩落完成后进行大量放矿。待所有回采作业完毕后，在矿房底板留置少量碎石，作为后续矿房充填底部的软弱缓冲垫层。
[0032]使用本专利技术的有益效果是：
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种浅孔留矿法采空区废石充填系统，其特征在于：包括侧卸式矿车、受矿挡板、扒渣机、转接漏斗和皮带输送机；侧卸式矿车，用于运输废石到废石倾卸点；受矿挡板，设置在废石倾卸点，用于引导废石进入扒渣机的接收端；扒渣机，设置在受矿挡板和皮带输送机之间，用于收集废石并将废石输送至皮带输送机；皮带输送机，用于接收扒渣机输送的废石，并将废石抛弃至空区。2.根据权利要求1所述的浅孔留矿法采空区废石充填系统，其特征在于：所述皮带输送机为废石输出方向俯仰角可调且水平输送方向可调的输送机。3.根据权利要求1所述的浅孔留矿法采空区废石充填系统，其特征在于：所述浅孔留矿法采空区废石充填系统还包括布置在探矿穿脉端部与矿体下盘矿岩交叉点底板的下盘监测系统，该下盘监测系统用于实时监测空区岩移冒落。4.根据权利要求3所述的浅孔留矿法采空区废石充填系统，其特征在于：所述下盘监测系统包括报警拉线、报警器、报警指示灯、工作指示灯、电池盒和拉线闸刀，所述报警器和报警指示灯并联形成报警组件，所述报警组件和所述工作指示灯的第一端均通过导线与所述电池盒的第一电极电线连接，所述报警组件和所述工作指示灯的第二端分别通过导线与拉线闸刀的2个切换触点电线连接，拉线闸刀与所述电池盒的第二电极电线连接，所述报警拉线第一端固定于皮带输送机端部空区边缘的底板位置，报警拉线的另一端连接警报闸刀开关；在一般状态时，所述工作指示灯、电池盒和拉线闸刀形成供电回路；当报警拉线触发时，所述拉线闸刀切换触点接触位置，并使报警组件、电池盒和拉线闸刀形成供电回路，所述报警器发出声音报警且报警指示灯点亮。5.一种浅孔留矿法采空区废石充填方法，使用如权利要求1
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4任一项所述的浅孔留矿法采空区废石充填系统，其特征在于：包括如下步骤，步骤1、穿凿充填进路；步骤2、布设下盘监测系统；步骤3、在进路中布设扒渣机和皮带运输系统；步骤4、通过扒渣机和皮带运输系统实现废石准备及转运；步骤5、通过废石实现采空区充填。6.根据权利要求5所述的浅孔留矿法采空区废石充填方法，其特征在于：所述步骤1中，判断探矿穿脉是否连通采空区，对于探矿穿脉已连通采空区时，沿用探矿穿脉布设充填系统；对于没有开凿探矿穿脉时，需另掘充填进路；充填进路的设计断面尺寸与探矿穿脉相同，应布置在阶段顶底柱与阶段运输大巷稳固岩层中，并采用锚喷网支护，以防施工扰动破坏工程结构；进路间距根据矿石散体流动性和围岩稳定性确定，流动性好、围...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋德林，肖登建，李少普，王春旺，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：
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