本發(fā)明涉及一種充填方法，尤其涉及一種適用于無損采礦的快速充填方法，屬于礦山開采技術領域。

背景技術：

目前，煤炭在中國的能源結(jié)構(gòu)中依然占有主導地位，但是隨著煤炭開采量的逐漸增大，開采深度逐漸加深，因礦山開采而引發(fā)的環(huán)境問題、社會問題也日益加重。因此，發(fā)展充填采礦法就顯得尤為重要。充填采礦法可以利用形成的充填體進行礦壓管理，從而減小地表沉降及底板巖體破壞；在井下開采時，充填體可以有效避免采空區(qū)自燃事故的發(fā)生；在深部開采時還可以預防沖擊地壓的發(fā)生。但是目前的充填方式，例如干式充填法、水力充填法、膠結(jié)充填法等，都存在充填和開采不同步、充填作業(yè)效率較低、工程量大、時間長等問題，從而制約了充填采礦法的發(fā)展和應用。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種適用于無損采礦的快速充填方法。

為了解決以上技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種適用于無損采礦的快速充填方法，該方法使用的設備包括采充復合支架、皮帶輸送機、轉(zhuǎn)載機；采充復合支架架設于軌道順槽和運輸順槽之間的工作面上；采充復合支架的后端設置有液壓千斤頂，液壓千斤頂?shù)暮蠖伺c充填體運輸機固定相連；皮帶輸送機、轉(zhuǎn)載機均為兩個，每對皮帶輸送機和轉(zhuǎn)載機分別安裝于軌道順槽、運輸順槽中；

軌道順槽中的皮帶輸送機通過轉(zhuǎn)載機與設置于采充復合支架后部支護空間中的充填體運輸機相連接；運輸順槽中的皮帶輸送機通過轉(zhuǎn)載機與設置于采充復合支架前部支護空間中的刮板輸送機相連接；

充填體運輸機上架設有導軌，導軌通過滑動底座與設置于其上端的機械臂相連，機械臂用于抓取依次由皮帶輸送機、轉(zhuǎn)載機、充填體運輸機輸送而來的預制塊，并將預制塊堆砌成充填體；

本發(fā)明的整體步驟為：

ⅰ、在井上預先生產(chǎn)好足夠量的符合性能要求的充填材料預制塊，然后將預制塊運送至工作面的軌道順槽中，使預制塊沿著皮帶輸送機再通過轉(zhuǎn)載機輸送至充填體運輸機上；

ⅱ、機械臂抓取預制塊進行堆砌作業(yè)；同時，機械臂上的噴漿裝置對堆砌過程中的預制塊不斷進行水泥噴漿，確保堆砌形成的充填體具有足夠的強度；

ⅲ、隨著充填過程的不斷推進，機械臂沿著導軌縱向移動，逐步完成縱向上的充填作業(yè)；縱向充填作業(yè)完成后，充填體運輸機在液壓千斤頂?shù)膸酉孪蚯耙苿?，并牽引帶動導軌以及機械臂前移，進一步完成橫向上的充填作業(yè)；如此不斷循環(huán)，直至工作面上的充填作業(yè)全部完成；

ⅳ、當?shù)谝粋€工作面的回采完畢之后，原工作面中的礦體被充填體代替，原工作面上的軌道順槽和運輸順槽均被保留下來；其中，原軌道順槽繼續(xù)作為軌道順槽使用，而在新工作面的另一側(cè)挖掘出的新巷道則作為新的運輸順槽使用；

ⅴ、對工作面搬家；首先將原工作面上的采煤機、刮板輸送機、采充復合支架、導軌、充填體運輸機及機械臂均安裝到新工作面上；然后在公共材料巷中鋪設皮帶機，使其通過轉(zhuǎn)載機與軌道順槽中的皮帶輸送機相搭接；再在原運輸順槽中鋪設皮帶機，使其通過轉(zhuǎn)載機與公共材料巷中的皮帶機相搭接，從而確保預制塊沿軌道順槽經(jīng)公共材料巷進入原運輸順槽中，為下一個工作面的充填作業(yè)提供材料。

ⅶ、重復步驟ⅱ～ⅴ的操作，直至所有工作面的充填作業(yè)全部完成。

本發(fā)明可以在回采作業(yè)進行的同時進行充填，并且可以提供連續(xù)的充填材料，具有充填效率高的優(yōu)點；此外，本發(fā)明可以有效減少充填作業(yè)的工程量，從而節(jié)約施工時間，有利于節(jié)省大量的人力物力。

附圖說明

圖1為采區(qū)的巷道布置圖。

圖2為本發(fā)明所使用設備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、采充復合支架；2、移動設備列車；3、皮帶輸送機；4、轉(zhuǎn)載機；5、采煤機；6、刮板輸送機；7、導軌；8、機械臂；9、端頭支架；10、液壓千斤頂；11、充填體運輸機；12、充填體；13、軌道順槽；14、運輸順槽；15、階段運輸大巷；16、回路巷道；17、軌道上山；18、運輸上山；19、總回風巷；20、公共充填材料巷。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1～3所示，本發(fā)明基于無損采礦方法的運輸巷道，該巷道的具體布置方式為：

在階段運輸大巷15和總回風巷19之間挖掘軌道上山17和運輸上山18兩條通道；其中，階段運輸大巷15為連接通往地面的主副井的總通道，同時也是進風道，總回風巷19為直接通往地面的回風道，用于滿足員工在地下正常作業(yè)時的空氣需求；

沿垂直于軌道上山17的方向挖掘與其接口相通的軌道順槽13，使軌道上山17和軌道順槽13形成充填材料及設備的運輸通道；再沿垂直于運輸上山18的方向挖掘與其接口相通的運輸順槽14，使運輸順槽14和運輸上山18形成所采煤礦的運輸通道；

在軌道順槽13和運輸順槽14的另一端挖掘公共充填材料巷20，保證軌道順槽13、運輸順槽14分別與公共充填材料巷20的接口處相通，便于安裝設備并鋪設充填材料；在公共充填材料巷20靠近階段運輸大巷15的一端挖掘一條與階段運輸大巷15相平行的回路巷道16，回路巷道16與軌道上山17、運輸上山18兩條通道的接口處均相通，作為新的運輸順槽尚未完成時的采煤運輸通道。

該巷道布置方法可使采煤和充填同時進行，邊采邊充從而提高礦山的開采效率，有利于實現(xiàn)無損開采。開采及充填均首先在軌道順槽13和運輸順槽14之間的工作面上完成；當?shù)谝粋€工作面上的采煤及充填結(jié)束之后，保留軌道順槽13和運輸順槽14，使其作為新的充填材料及設備的運輸通道，即充填材料首先經(jīng)軌道順槽13運送至公共充填材料巷20中，再經(jīng)公共充填材料巷20運送至運輸順槽14中，并不斷向前牽引實現(xiàn)下一個工作面的充填作業(yè)；同時在運輸順槽20相對的另一側(cè)，繼續(xù)挖掘新的運輸順槽；如此不斷循環(huán)，完成整個采區(qū)的開采。

本發(fā)明使用的設備包括采充復合支架1、皮帶輸送機3、轉(zhuǎn)載機4；采充復合支架1架設于軌道順槽13和運輸順槽14之間的工作面上；采充復合支架1的后端設置有液壓千斤頂10，液壓千斤頂10的后端與充填體運輸機11固定相連；采充復合支架1的前端設置有刮板輸送機6，刮板輸送機6上架設有采煤機5；

采充復合支架1兩端的順槽內(nèi)均設置有端頭支架9，用于為采區(qū)提供強有力的支護空間。皮帶輸送機3、轉(zhuǎn)載機4均為兩個，每對皮帶輸送機3和轉(zhuǎn)載機4分別安裝于軌道順槽13、運輸順槽14中。

軌道順槽13中的皮帶輸送機通過轉(zhuǎn)載機與設置于采充復合支架1后部支護空間中的充填體運輸機11相連接，用于向運送采充復合支架1的后部運送充填材料；運輸順槽14中的皮帶輸送機通過轉(zhuǎn)載機與設置于采充復合支架1前部支護空間中的刮板輸送機6相連接，用于從采充復合支架1的前部向外運輸已開采出的礦體；

充填體運輸機11上架設有導軌7，導軌7通過滑動底座與設置于其上端的機械臂8相連，機械臂8用于抓取依次由皮帶輸送機3、轉(zhuǎn)載機4、充填體運輸機11輸送而來的預制塊，并將預制塊堆砌成充填體12；

此外，軌道順槽13、運輸順槽14中分別設置有采充配套的移動設備列車2；移動設備列車2上均設置有集中控制臺與移動變電站，機械臂8可在集中控制臺的作用下完成抓取、堆砌、噴漿及滑動等操作；該設計有利于實現(xiàn)智能化控制，從而為智能化開采提供必要的技術保障。

本發(fā)明的整體步驟為：

ⅰ、在井上預先生產(chǎn)好足夠量的符合性能要求的充填材料預制塊，預制塊的尺寸根據(jù)采高和工作面長度確定；然后將預制塊運送至工作面的軌道順槽13中，使預制塊沿著皮帶輸送機3再通過轉(zhuǎn)載機4輸送至充填體運輸機11上；

ⅱ、機械臂8抓取預制塊進行堆砌作業(yè)；同時，機械臂8上的噴漿裝置對堆砌過程中的預制塊不斷進行水泥噴漿，確保堆砌形成的充填體12具有足夠的強度；

ⅲ、隨著充填過程的不斷推進，機械臂8沿著導軌7縱向移動，逐步完成縱向上的充填作業(yè)；縱向充填作業(yè)完成后，充填體運輸機11在液壓千斤頂10的帶動下向前移動，并牽引帶動導軌7以及機械臂8前移，進一步完成橫向上的充填作業(yè)；如此不斷循環(huán)，直至工作面上的充填作業(yè)全部完成；

ⅳ、當?shù)谝粋€工作面的回采完畢之后，原工作面中的礦體被充填體12代替，原工作面上的軌道順槽和運輸順槽均被保留下來；其中，原軌道順槽繼續(xù)作為軌道順槽使用，而在新工作面的另一側(cè)挖掘出的新巷道則作為新的運輸順槽使用；

ⅴ、對工作面搬家；首先將原工作面上的采煤機5、刮板輸送機6、采充復合支架1、導軌7、充填體運輸機11及機械臂8均安裝到新工作面上；然后在公共材料巷20中鋪設皮帶機，使其通過轉(zhuǎn)載機與軌道順槽13中的皮帶輸送機3相搭接；再在原運輸順槽14中鋪設皮帶機，使其通過轉(zhuǎn)載機與公共材料巷20中的皮帶機相搭接，從而確保預制塊沿軌道順槽13經(jīng)公共材料巷20進入原運輸順槽14中，為下一個工作面的充填作業(yè)提供材料。

ⅶ、重復步驟ⅱ～ⅴ的操作，直至所有工作面的充填作業(yè)全部完成。

本發(fā)明可提供充填體從井上到井下的連續(xù)供給，從而高效率的完成充填作業(yè)，使充填體快速形成支撐力；此外，本發(fā)明可以在回采作業(yè)進行的同時進行同步充填，能明顯提高充填效率，從而為采空區(qū)提供及時的充填支撐，確保頂板不會垮落，從而有效避免一系列的工程事故或問題。

上述實施方式并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發(fā)明的技術方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護范圍。