CN109469508A - 一种采充一体式采空区充填***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种采充一体式采空区充填***及方法，***包括采砂车、原始砂浆输料管、固化剂储罐、固化剂输料管、搅拌罐、贮浆池、吸浆泵、增压泵、充填浆料转运管、充填浆料输料管及高压送浆管，原始砂浆输料管及充填浆料输料管上均设有流量计和浓度计；固化剂输料管设有称重机构；搅拌罐及贮浆池内均设有搅拌机。方法为：采砂车湿采生成原始砂浆；原始砂浆由采砂车排入搅拌罐，达到预定浆位后采砂车停止排浆；按照预设配比，由固化剂储罐向搅拌罐内排入设定量的固化剂；启动罐内搅拌，将原始浆料与固化剂搅拌均匀，形成充填浆料；开启排浆控制阀，将搅拌罐中的充填浆料排入贮浆池内，同时启动池内搅拌，启动吸浆泵和增压泵，将贮浆池内充填浆料泵入采空区。
Description
技术领域
本发明属于矿山采空区充填技术领域，特别是涉及一种采充一体式采空区充填***及方法。
背景技术
随着矿产资源的大量开发和利用，工业固体废弃物逐年增加并大量堆存，目前我国工业固体废弃物处理还处于初步发展阶段，长久以来除了粉煤灰等可利用的工业固体废弃物被循环利用以外，诸如尾矿砂等工业固体废弃物仍普遍采取露天堆放、自然填沟填坑、挖坑掩埋等原始处理方式。
针对上述问题，各矿山企业逐渐开始采用采空区尾矿砂胶结回填工艺处理废弃的尾矿砂，有效解决了尾矿砂排放问题，一定程度上减轻了企业维护尾矿库的经济负担，还可以防止环境地质灾害的发生，具有良好的经济效益和社会效益。
但是，目前采用的采空区尾矿砂胶结回填工艺仍处于起步阶段，并且存在尾矿砂利用率低、砂浆搅拌不均、充填设备不足、运输不便、充填质量不高等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采充一体式采空区充填***及方法，将库区采砂、浆体制备、钻孔充填集成为一个整体，适用于各种矿区条件，满足对胶结充填料的质量管控要求，有效简化了充填流程，提高了充填质量和生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种采充一体式采空区充填***，包括采砂车、原始砂浆输料管、固化剂储罐、固化剂输料管、搅拌罐、贮浆池、吸浆泵、增压泵、充填浆料转运管、充填浆料输料管及高压送浆管；所述采砂车的排料口通过原始砂浆输料管与搅拌罐的进料口相连通；所述固化剂储罐的排料口通过固化剂输料管与搅拌罐的进料口相连通，固化剂储罐内置有排料用螺旋输送机；所述搅拌罐的出料口与贮浆池相连通；所述吸浆泵位于贮浆池内，吸浆泵的排料口通过充填浆料转运管与增压泵的进料口相连通，增压泵的排料口通过充填浆料输料管与高压送浆管相连通，高压送浆管位于采空区内，所述充填浆料输料管依次穿过矿区立井和井下运输平巷与采空区内高压送浆管相连。
在所述原始砂浆输料管上依次安装有第一电磁流量计和第一同位素浓度计。
在所述充填浆料输料管上依次安装有第二电磁流量计和第二同位素浓度计。
在所述固化剂输料管上安装有固化剂定量下料称重机构。
在所述搅拌罐的出料口安装有排浆控制阀。
所述高压送浆管的进料端管口孔径大于出料端管口孔径，且进料端管口孔径为出料端管口孔径的2～4倍。
在所述搅拌罐内设置有浆料混合用搅拌机。
在所述贮浆池内设置有浆料防凝固用搅拌机。
一种采充一体式采空区充填方法，采用了所述的采充一体式采空区充填***，包括如下步骤：
步骤一：先对库区的尾矿砂进行洒水处理，再通过采砂车对洒水处理后的尾矿砂进行湿采，并在采砂车生成原始砂浆；
步骤二：控制采砂车执行排浆动作，采砂车内的原始砂浆通过原始砂浆输料管排入搅拌罐，直到搅拌罐内的原始浆料达到预定浆位后，采砂车停止排浆动作；
步骤三：按照预设的原始浆料与固化剂的配比，由固化剂储罐向搅拌罐内排入设定量的固化剂；
步骤四：启动搅拌罐的浆料混合用搅拌机，在搅拌罐中将原始浆料与固化剂搅拌均匀，并形成充填浆料；
步骤五：开启搅拌罐出料口的排浆控制阀，将搅拌罐中的充填浆料排入贮浆池内，同时开启贮浆池内的浆料防凝固用搅拌机；
步骤六：启动吸浆泵和增压泵，贮浆池内的充填浆料依次通过充填浆料转运管、充填浆料输料管及高压送浆管进入采空区，直至充填浆料充满整个采空区。
本发明的有益效果：
本发明的采充一体式采空区充填***及方法，将库区采砂、浆体制备、钻孔充填集成为一个整体，适用于各种矿区条件，满足对胶结充填料的质量管控要求，有效简化了充填流程，提高了充填质量和生产效率。
本发明的采充一体式采空区充填***及方法，由原始砂浆和固化剂混合而成的充填浆料具有早强性，贮浆池内的充填浆料通过搅拌维持了良好的流动性，而流动性良好的充填浆料可以大幅度节约采空区充填时间，同时可以保证更好的充填效果。
本发明的采充一体式采空区充填***及方法，有效满足了采空区矿井垂直运输以及井下长距离运输充填浆料的要求，同时结合充填浆料的良好流动性，并运用势能实现自流充填，可使充填浆料准确高效的填满采空区，使充填流程得以简化，并使充填成本大大降低。
本发明的采充一体式采空区充填***及方法，由电磁流量计、同位素浓度计以及固化剂定量下料称重机构来保证充填质量，且施工过程实现了全机械化操作，有效节省了人力资源。
附图说明
图1为本发明的采充一体式采空区充填***的结构示意图；
图中，1—采砂车，2—原始砂浆输料管，3—固化剂储罐，4—固化剂输料管，5—搅拌罐，6—贮浆池，7—吸浆泵，8—增压泵，9—充填浆料转运管，10—充填浆料输料管，11—高压送浆管，12—采空区，13—第一电磁流量计，14—第一同位素浓度计，15—第二电磁流量计，16—第二同位素浓度计，17—固化剂定量下料称重机构，18—排浆控制阀，19—浆料混合用搅拌机，20—浆料防凝固用搅拌机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种采充一体式采空区充填***，包括采砂车1、原始砂浆输料管2、固化剂储罐3、固化剂输料管4、搅拌罐5、贮浆池6、吸浆泵7、增压泵8、充填浆料转运管9、充填浆料输料管10及高压送浆管11；所述采砂车1的排料口通过原始砂浆输料管2与搅拌罐4的进料口相连通；所述固化剂储罐3的排料口通过固化剂输料管4与搅拌罐4的进料口相连通，固化剂储罐3内置有排料用螺旋输送机；所述搅拌罐4的出料口与贮浆池6相连通；所述吸浆泵7位于贮浆池6内，吸浆泵7的排料口通过充填浆料转运管9与增压泵8的进料口相连通，增压泵8的排料口通过充填浆料输料管10与高压送浆管11相连通，高压送浆管11位于采空区12内，所述充填浆料输料管10依次穿过矿区立井和井下运输平巷与采空区12内高压送浆管11相连。
在所述原始砂浆输料管2上依次安装有第一电磁流量计13和第一同位素浓度计14。
在所述充填浆料输料管10上依次安装有第二电磁流量计15和第二同位素浓度计16。
在所述固化剂输料管4上安装有固化剂定量下料称重机构17。
在所述搅拌罐5的出料口安装有排浆控制阀18。
所述高压送浆管11的进料端管口孔径大于出料端管口孔径，且进料端管口孔径为出料端管口孔径的2～4倍。
在所述搅拌罐5内设置有浆料混合用搅拌机19。
在所述贮浆池6内设置有浆料防凝固用搅拌机20。
本实施例中，采砂车1采用履带式采砂车，浆料混合用搅拌机19采用双层叶片式同频率搅拌机，浆料防凝固用搅拌机20采用双层直臂式同频率搅拌机。
一种采充一体式采空区充填方法，采用了所述的采充一体式采空区充填***，包括如下步骤：
步骤一：先对库区的尾矿砂进行洒水处理，再通过采砂车1对洒水处理后的尾矿砂进行湿采，并在采砂车1生成原始砂浆；
步骤二：控制采砂车1执行排浆动作，采砂车1内的原始砂浆通过原始砂浆输料管2排入搅拌罐5，直到搅拌罐5内的原始浆料达到预定浆位后，采砂车1停止排浆动作；
步骤三：按照预设的原始浆料与固化剂的配比，由固化剂储罐3向搅拌罐5内排入设定量的固化剂；
步骤四：启动搅拌罐5的浆料混合用搅拌机19，在搅拌罐5中将原始浆料与固化剂搅拌均匀，并形成充填浆料；
步骤五：开启搅拌罐5出料口的排浆控制阀18，将搅拌罐5中的充填浆料排入贮浆池6内，同时开启贮浆池6内的浆料防凝固用搅拌机20；
步骤六：启动吸浆泵7和增压泵8，贮浆池6内的充填浆料依次通过充填浆料转运管9、充填浆料输料管10及高压送浆管11进入采空区12，直至充填浆料充满整个采空区12。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (9)
1.一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：包括采砂车、原始砂浆输料管、固化剂储罐、固化剂输料管、搅拌罐、贮浆池、吸浆泵、增压泵、充填浆料转运管、充填浆料输料管及高压送浆管；所述采砂车的排料口通过原始砂浆输料管与搅拌罐的进料口相连通；所述固化剂储罐的排料口通过固化剂输料管与搅拌罐的进料口相连通，固化剂储罐内置有排料用螺旋输送机；所述搅拌罐的出料口与贮浆池相连通；所述吸浆泵位于贮浆池内，吸浆泵的排料口通过充填浆料转运管与增压泵的进料口相连通，增压泵的排料口通过充填浆料输料管与高压送浆管相连通，高压送浆管位于采空区内，所述充填浆料输料管依次穿过矿区立井和井下运输平巷与采空区内高压送浆管相连。
2.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：在所述原始砂浆输料管上依次安装有第一电磁流量计和第一同位素浓度计。
3.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：在所述充填浆料输料管上依次安装有第二电磁流量计和第二同位素浓度计。
4.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：在所述固化剂输料管上安装有固化剂定量下料称重机构。
5.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：在所述搅拌罐的出料口安装有排浆控制阀。
6.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：所述高压送浆管的进料端管口孔径大于出料端管口孔径，且进料端管口孔径为出料端管口孔径的2～4倍。
7.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：在所述搅拌罐内设置有浆料混合用搅拌机。
8.根据权利要求1所述的一种采充一体式采空区充填***，其特征在于：在所述贮浆池内设置有浆料防凝固用搅拌机。
9.一种采充一体式采空区充填方法，采用了权利要求1所述的采充一体式采空区充填***，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：先对库区的尾矿砂进行洒水处理，再通过采砂车对洒水处理后的尾矿砂进行湿采，并在采砂车生成原始砂浆；
步骤二：控制采砂车执行排浆动作，采砂车内的原始砂浆通过原始砂浆输料管排入搅拌罐，直到搅拌罐内的原始浆料达到预定浆位后，采砂车停止排浆动作；
步骤三：按照预设的原始浆料与固化剂的配比，由固化剂储罐向搅拌罐内排入设定量的固化剂；
步骤四：启动搅拌罐的浆料混合用搅拌机，在搅拌罐中将原始浆料与固化剂搅拌均匀，并形成充填浆料；
步骤五：开启搅拌罐出料口的排浆控制阀，将搅拌罐中的充填浆料排入贮浆池内，同时开启贮浆池内的浆料防凝固用搅拌机；
步骤六：启动吸浆泵和增压泵，贮浆池内的充填浆料依次通过充填浆料转运管、充填浆料输料管及高压送浆管进入采空区，直至充填浆料充满整个采空区。
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