CN102889097A - 一种煤矿固体充填材料投料系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿固体充填材料投料系统，包括充填控制室、矸石料仓、煤灰料仓、投料管、井下密闭室、抗冲击缓冲装置、井下料仓和井下输送系统。抗冲击缓冲装置位于井下密闭室的底部，投料管通过井下密闭室与井下料仓连接，井下料仓与井下输送系统连接。井下输送系统包括输送巷道和输送机，输送机连接到充填点。投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成，井下料仓的底部缩口壁上套有陶瓷耐磨管。井下料仓的上口安装外泄式导风软管。本发明采用大口径垂直投料管输送，扩大了充填材料的投送能力，提高了充填效果和安全性。伞形抗冲击缓冲装置可缓解充填料下落冲击力，降低仓中充填物料的压实度，防止堵仓。

Description

一种煤矿固体充填材料投料系统

技术领域

本发明属于矿山采空区充填技术领域，涉及一种煤矿固体充填材料投料系统，具体涉及一种煤矿固体（散料）充填材料垂直投料系统。

背景技术

矿山采空区是采矿后留下的地下空区，如果不进行充填，会造成地面塌陷，带来危险。煤矿井下充填采空区可以减少地面下沉，消除不安全因素。充填开采就是在井下或地面充填材料将采空区充填起来，达到控制地表沉陷，提高煤炭资源的开采率。当前煤矿采空区充填的主要材料是矸石，另外还有煤粉灰和钢渣（冶金渣）。

充填法采煤技术中，固体充填（矸石和粉煤灰散料）是普遍采用的方法，充填技术主要包括充填设备的选择、充填材料选择与制备和充填投料、输送系统等。固体材料投料输送系统一般采用投料孔投送到井下，然后使用煤矿带式输送机或刮板运输机等运输设备运到充填点充填。其中投料系统是实现固体（散料）充填材料安全、高效地输送到井下进行充填的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿固体充填材料投料系统，以扩大煤矿采空区的的投送充填能力，提高充填效果和投送充填的安全性。

本发明煤矿固体充填材料投料系统，包括充填控制室、矸石料仓、煤灰料仓、投料管、井下料仓和井下输送系统。投料管设有矸石入口和粉煤灰入口，矸石料仓与矸石入口连接，煤灰料仓与粉煤灰入口连接。投料管通过井下密闭室与井下料仓连接，井下料仓与井下输送系统连接。井下密闭室设有抗冲击缓冲装置，抗冲击缓冲装置位于井下密闭室的底部。井下输送系统包括输送机和输送巷道，输送巷道连接到充填点。投料管为垂直状态，垂直度为±1%。投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成。井下料仓的下部为向一侧倾斜的底部缩口结构，底部缩口部分形成的角度α为70°～80°，底部缩口壁上套有陶瓷耐磨管。井下料仓的上口安装外泄式导风软管。

    抗冲击缓冲装置为伞形结构，包括缓冲盖、4～12个弹簧、钢梁、底座、支撑板和定位器。钢梁支承支撑板，弹簧固定在支撑板上，弹簧上部与缓冲盖连接。定位器安装在缓冲盖下部的中心。输送机为胶带输送机或刮板输送机。井下料仓装有满仓报警装置和料仓清理装置，满仓报警装置的监控探头位于井下料仓入口以下9～11m处。料仓清理装置为压风快速起闭破拱设备。投料管的直径为通过管道最大物料粒径的4～5倍，优选投料管直径为450～600mm。护孔壁钢管的直径为600～800mm，壁厚为10～14mm。

    煤矿固体充填材料投料系统为封闭空间，投料管下口通过抗冲击缓冲装置与井下料仓紧密连接。封闭的投料系统，投料时下部形成气垫，起到阻尼作用，有利于充填物料的充分混合，减少充填物料对系统管壁的冲击和损伤。投料管为垂向大口径管路，充填材料向井下输送时，充填材料在投料管的流动状态为稀疏气固两相流，中间下落流动相的密度大，速度快，周围密度小，下落相对速度慢，有利于物料的流动和流动中混合，避免堵塞，同时减少和避免充填物料冲刷摩擦管壁。煤矿固体充填材料投料系统用于散料充填材料的输送和充填。

    与现有技术相比，本发明煤矿充填固体材料投料系统具有的优点是：①采用大口径的垂直投料管输送，投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成，扩大了充填材料的投送能力，提高了充填效果和充填的安全性。垂向大口径管路的投料管，有利于充填材料向井下输送，避免堵塞和损伤管壁。②井下料仓的底部缩口壁套有陶瓷耐磨管，陶瓷耐磨管套具有良好润滑性、耐冲击性、耐磨损性和防吸水性，改善了料仓表面的光滑度，防止粘仓发生。③伞形抗冲击缓冲装置可缓解充填材料下落冲击力，降低充填材料的压实度，防止堵仓。④井下料仓的下部缩口角度大于70°，可以防止矸石仓内壁形成的矸石滞留和堵仓的发生。⑤井下料仓安装堵仓报警系统，一旦发生堵仓立即报警，避免堵仓进一步恶化。⑥在井下料仓的上口安设外泄式导风软管，可及时地把井下料仓中的空气排到储料仓外部，防止仓内空气被压缩形成自然拱而堵仓。

附图说明

图1为本发明煤矿固体充填材料投料系统的流程框图；

图2为煤矿固体充填材料投料系统的流程示意图；

图3为抗冲击缓冲装置的结构示意图。

其中：

1—充填控制室、2—粉煤灰入口、3—矸石入口、4—矸石料仓、5—投料管、6—抗冲击缓冲装置、7—井下料仓、8—输送机、9—输送巷道、10—井下密闭室、11—缓冲盖、12—弹簧、13—钢梁、14—底座、15—支撑板、16—满仓报警装置、17—料仓清理装置、18—充填点、19—煤灰料仓、20—定位器、21—底部缩口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

    本发明煤矿固体充填材料投料系统如图1 、图2所示，包括充填控制室1、矸石料仓4、煤灰料仓19、投料管5、井下密闭室10、抗冲击缓冲装置6、井下料仓7和井下输送系统。投料管设有矸石入口3和粉煤灰入口2。矸石料仓与矸石入口连接，煤灰料仓与粉煤灰入口连接。抗冲击缓冲装置位于井下密闭室的底部，投料管5通过井下密闭室10与井下料仓连接，井下料仓与井下输送系统连接。抗冲击缓冲装置6以减缓充填材料投到井下料仓的冲击力，解决冲击力过大而造成设备损坏问题。如图3所示，抗冲击缓冲装置为伞形结构，包括缓冲盖11、4个弹簧12、钢梁13、底座14、支撑板15和定位器20。钢梁支承支撑板，弹簧固定在支撑板上，弹簧上部与缓冲盖连接，定位器20安装在缓冲盖的下部的中心。井下输送系统包括输送机8和输送巷道9，输送机为胶带输送机，胶带输送机通过输送巷道连接到充填点18。投料管5为垂直状态，垂直度为±1%。投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成，投料管直径（内径）为500mm，护孔壁钢管的直径为700mm，壁厚为12mm。井下料仓7的下部为向一侧倾斜的底部缩口21结构，底部缩口部分形成的角度α为75°，底部缩口壁上套有陶瓷耐磨管。井下料仓的上口安装外泄式导风软管，用于排出井下料仓中的空气，防止仓内空气压缩形成自然拱而堵塞料仓。井下料仓7装有满仓报警装置16和料仓清理装置17。满仓报警装置的监控探头位于井下料仓入口以下10m处。料仓清理装置为压风快速起闭破拱装置。

煤矿固体充填材料投料系统的充填过程为：矸石和粉煤灰自动化控制按比例分别从矸石料仓4和煤灰料仓19经过管路送至投料管5的矸石入口3和粉煤灰入口2。矸石和粉煤灰在投料管5中混合，经井下密闭室10、抗冲击缓冲装置6送至井下料仓7。混合充填料从井下料仓下口放出，由输送机8运至充填点18充填。充填材料在大口径投料管的流动状态为稀疏气固两相流，控制流动的充填材料占投料管截面积1/4以下。

Claims (7)

1.一种煤矿固体充填材料投料系统，包括充填控制室（1）、矸石料仓（4）、煤灰料仓（19）、投料管（5）、井下密闭室（10）、抗冲击缓冲装置（6）、井下料仓（7）和井下输送系统，所述投料管设有矸石入口（3）和粉煤灰入口（2），矸石料仓与矸石入口连接，粉煤灰料仓与粉煤灰入口连接；所述投料管通过井下密闭室与井下料仓连接，井下料仓与井下输送系统连接；其特征是：所述井下密闭室设有抗冲击缓冲装置（6），所述抗冲击缓冲装置位于井下密闭室的底部；所述井下输送系统包括输送机（8)和输送巷道(9)，输送巷道连接到充填点；所述投料管（5）为垂直状态，垂直度为±1%；投料管由护孔壁钢管和双层耐磨管构成；所述井下料仓的下部为向一侧倾斜的底部缩口（21）结构，底部缩口部分形成的角度α为70°～80°，底部缩口壁上套有陶瓷耐磨管；所述井下料仓的上口安装外泄式导风软管。

2. 根据权利要求1所述的煤矿固体充填材料投料系统，其特征是：所述抗冲击缓冲装置为伞形结构，包括缓冲盖（11）、4～12个弹簧（12）、钢梁（13）、底座（14）、支撑板（15）和定位器（20），所述钢梁支承支撑板，所述弹簧固定在支撑板上，弹簧上部与缓冲盖连接，定位器（20）安装在缓冲盖下部的中心。

3.根据权利要求1所述的煤矿固体充填材料投料系统，其特征是：所述输送机（8）为胶带输送机或刮板输送机。

4.根据权利要求1所述的煤矿固体充填材料投料系统，其特征是：所述井下料仓（7）装有满仓报警装置（16）和料仓清理装置（17），所述满仓报警装置的监控探头位于井下料仓入口以下9～11m处；所述料仓清理装置为压风快速起闭破拱设备。

5.根据权利要求1所述的煤矿固体充填材料投料系统，其特征是：所述投料管（5）的直径为通过管道最大物料粒径的4～5倍。

6.根据权利要求1或5所述的煤矿固体充填材料投料系统，其特征是：所述投料管直径为450～600mm；所述护孔壁钢管的直径为600～800mm，壁厚为10～14mm。

7.根据权利要求1所述的煤矿固体充填材料投料系统，其特征是：所述煤矿固体充填材料投料系统为封闭空间，投料管下口通过抗冲击缓冲装置与井下料仓紧密连接。

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