煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置及方法与流程

本发明属于煤矿开采，涉及一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置及方法。

背景技术：

1、煤炭充填开采是保护地下水、避免地面塌陷、保护生态环境、实现煤炭低碳、协调、绿色开发的重要途径。充填开采的关键是建立用于充填固体材料、浆料堆积、固结的封闭空间，初始巷道断面常设计为规则形状，比如矩形，但随着煤矿开采和地应力显现，巷道断面发生变形，难以保持规则形状，常规方法是采用人工的方法砌筑封闭墙，将预充填空间进行封闭，人工施工强度大，速度慢，难以满足快速充填要求，且与矿井智能化发展背道而驰。

2、为此，亟需研究设计出煤矿井下局部区域充填易移动、自适应封闭装置及方法，以解决现有充填施工中以人工为主，劳动强度大，效率低，难以满足矿井快速充填和智能化发展要求的问题，实现快速、高效充填开采。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置及方法，以解决现有人工充填施工方式劳动强度大、效率低，难以满足矿井快速充填和智能化发展要求的问题。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置，包括封闭控制车、封闭板系统和注浆系统；

4、所述封闭控制车为一可移动平台；

5、所述封闭板系统包括封闭板和安装在封闭控制车前端的支撑油缸和调节油缸；封闭板包括大小相同的主板和设置在其前方的次板，其中，所述主板包括主面板和柔性连接在其左右两侧的两块侧板，所述次板包括主上板和柔性连接在其左右两侧的两块侧上板；次板位于主板的前部；所述主面板与主上板上部之间设置一上体主缸，主面板与两块侧板之间分别设置一侧体主缸，每块侧板与其对应的侧上板之间分别设置一上体副缸；

6、所述支撑油缸的活塞杆与主板上部固定连接，调节油缸的活塞杆与主板下部固定连接；

7、所述注浆系统包括注浆泵和驱动电机，所述注浆泵的出口连接有至少一条输浆管路，次板上部设置有与输浆管路对应的出浆口；注浆泵通过一输浆管路连接有注浆车。

8、进一步的，在所述主板的两侧和下边缘以及次板的两侧和上边缘分别设有自适应密封体。

9、进一步的，所述注浆泵和驱动电机分别安装在封闭控制车(1)的尾部和中部。

10、另一方面，本发明提供了一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭方法，该方法基于上述本发明的煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置，具体包括如下步骤：

11、步骤1，根据充填浆料固化时间、注浆充填时间，将待充填区域划分为多个充填块；

12、步骤2，封闭控制车牵引输浆管路到达待封闭充填块的巷道中心位置，封闭控制车通过激光对封闭区域进行扫描，生成预封闭部分的三维图像，根据预封闭部分截面尺寸，设定封闭板系统的控制参数，使得封闭板展开后能够实现对巷道的封闭；

13、步骤3，支撑油缸和调节油缸动作，将封闭板由横向转换为竖向，调节油缸与支撑油缸同时动作使主面板落在巷道底板上且与巷道呈90°；然后控制侧体主缸伸出将侧板张开与主面板夹角从90°增大至120°，当侧板与巷道侧壁切合并施加贴紧力；之后上体主缸和上体副缸同时伸展，将主上板、侧上板伸出到达巷道顶板并施加贴紧力；

14、步骤4，此时向自适应密封体内充入流体介质，注入流体压力不小于4mpa，使自适应密封体(发生膨胀，使得封闭板下侧自适应密封体发生挤压变形，完成巷道内沿断面封闭板系统封闭，至此完成一个充填块的区域封闭；

15、步骤5，打开出浆口，开始封闭区域注浆；

16、步骤6，采用封闭控制车封闭充填浆液的同时，在临近侧巷道施工定向钻孔，使联通钻孔从封闭空间顶板岩层进入封闭空间，联通后通过移动注浆车注入充填浆液；

17、步骤7，待浆液凝固至能够达到自稳，即可收起封闭板，封闭控制车移动至下一充填块的封闭位置进行第二个封闭空间进行充填施工。

18、进一步的，步骤3中，上体主缸和上体副缸同时伸展1米。

19、进一步的，步骤5中，采用多条注浆管路同时注浆。

20、相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

21、(1)在封闭空间构建过程中采用易移动、可扩展的封闭装置，具有快速、高效的优点。

22、(2)在封闭空间构建过程中采用易移动、自适应的封闭装置，能够根据巷道断面调整封闭装置的外形尺寸，实现不同尺寸断面的局部空间封闭。

23、(3)在充填注浆时将充填管路、充填加压注浆泵集成在封闭控制车和封闭板上，具有操作简单，易于施工的特点。

技术特征：

1.一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置，其特征在于，包括封闭控制车(1)、封闭板系统(2)和注浆系统；

2.如权利要求1所述的煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置，其特征在于，在所述主板的两侧和下边缘以及次板的两侧和上边缘分别设有自适应密封体(2-4)。

3.如权利要求1所述的煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置，其特征在于，所述注浆泵(13)和驱动电机(14)分别安装在封闭控制车(1)的尾部和中部。

4.一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-3任一项所述的煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置，具体包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭方法，其特征在于，步骤3中，上体主缸(2-5)和上体副缸(2-7)同时伸展1米。

6.如权利要求4所述的煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭方法，其特征在于，步骤5中，采用多条注浆管路(5)同时注浆。

技术总结本发明公开了一种煤矿井下局部区域充填用移动式自适应封闭装置及方法，装置包括封闭控制车、封闭板系统和注浆系统；封闭控制车为一可移动平台；所述封闭板系统包括封闭板和安装在封闭控制车前端的支撑油缸和调节油缸；封闭板包括大小相同的主板和设置在其前方的次板；支撑油缸的活塞杆与主板上部固定连接，调节油缸的活塞杆与主板下部固定连接；注浆系统包括注浆泵和驱动电机，所述注浆泵的出口连接有至少一条输浆管路，次板上部设置有与输浆管路对应的出浆口；注浆泵通过一输浆管路连接有注浆车。本发明在封闭空间构建过程中采用易移动、可扩展的封闭装置，具有快速、高效的优点，且实现不同尺寸断面的局部空间封闭。技术研发人员：李福宏,庞涛,刘志文,许耀波,田顺利,范耀,高健勋,樊亚超,张相合受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15