CN103291355B - 地下矿山双料浆输入排出的节能方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种地下矿山双料浆输入排出的节能方法及其系统，利用由地表下放井下浆料的能量为主要动力将井下待排放的浆料提升到地表。达到了节能、减少通风、降温、管路磨损等生产成本的目的。

Description

地下矿山双料浆输入排出的节能方法及其系统

技术领域  

本发明涉及一种地下矿山料浆输送方法，特别涉及一种地下矿山双料浆输入排出的节能方法。本发明还涉及实现所述方法的系统。

背景技术  

由于对环境保护和采矿安全要求的日趋重视，现在大力推广地下矿山进行充填采矿。膏体充填依靠泵压输送，成本较高，但其在井下分离出的水较少，并且浆料对管路的磨损较轻；其它充填方法大多数依靠自流，在井下分离出的水较多，由于浆料流速高，浆料对管路的磨损较重，除磨损外，它将大多数势能转化为热能,不利于井下作业，还增加通风、降温的费用。绝大多数地下矿山都会将井下多余的水和沉淀的富含有用组份的泥浆排到地表，对有用组份进行回收，但排放这些泥浆和水依靠独立的泵或泵的接力方式进行输送。特别对于深井矿山采用充填采矿方法，一方面增加通风、降温费用，一方面排放泥水需要大量的费用。

发明内容  

本发明所要解决的技术问题是，提供一种地下矿山双料浆输入排出的节能方法及其系统，利用由地表下放井下浆料的能量为主要动力将井下待排放的浆料提升到地表，以达到节能、减少通风、降温、管路磨损等生产成本的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种地下矿山双料浆输入排出的节能方法，其特征在于：在充填料管下端设置充填料切换阀，在排出料管下端设置排出料切换阀；并在充填料切换阀和排出料切换阀之间设置两个至五个支路，每一支路的左端分别带有充填料进料口和充填料出料口，每一支路的右端分别带有排出料出料口和排出料进料口，充填料出料口用于连接充填管，排出料进料口用于连接抽料管；充填料切换阀具有数量与支路个数相同的出料端，每一个出料端对应一个支路的充填料进料口，排出料切换阀具有数量与支路个数相同的进料端，每一个进料端对应一个支路的排出料出料口；

排出料切换阀周而复始地依次转换其阀腔与不同支路排出料进料口的对接，依靠浆料泵源源不断地将泥浆送入系统支路；充填料切换阀周而复始地依次转换其阀腔与不同支路充填料进料口的对接，充填料管中的充填浆料依靠自重源源不断地经切换阀进入不同支路，并将充填料管中充填浆料的势能转换为动能推动支路中泥浆料依次经排出料切换阀和排出料管向上运动至地面，并且充填料通过充填管被注入待充填空间。

充填浆料从某一支路系统被推入充填管时，首先对该支路的充填料排出管实施泄流减压，压力达到减压设定值时打开该支路泥浆料进入管上的阀门。

所述系统包括充填料管、排出料管，还包括充填管和抽料管；所述系统还包括两个至五个支路，每一支路的左端分别带有充填料进料口和用于连接充填管的充填料出料口，每一支路的右端分别带有排出料出料口和用于连接抽料管排出料进料口；所述系统还包括充填料切换阀和排出料切换阀，充填料切换阀的进料端与充填料管的下端连接，充填料切换阀还具有数量与支路个数相同的出料端，每一个出料端对应一个支路的充填料进料口；排出料切换阀的出料端与排出料管的下端连接，排出料切换阀还具有数量与支路个数相同的进料端，每一个进料端对应一个支路的排出料出料口。

所述系统支路包括缓冲管，缓冲管的左端分别连接有设有进料高压阀的进料高压管和设有进料低压阀的进料低压管；缓冲管的右端分别连接有设有出料高压阀的出料高压管和设有出料低压阀的出料低压管；其中进料高压管的前端带有充填料进料口并且设有压力传感器或压力表，进料低压管带有充填料出料口并且前端设有压力传感器或压力表，出料高压管的后端带有排出料出料口并且设有压力传感器或压力表，出料低压管的前端带有排出料进料口并且设有压力传感器或压力表。

所述系统支路还可以包括缓冲管，缓冲管的左端分别连接有设有进料高压阀的进料高压管、设有进料低压阀的进料低压管和设有减压阀的减压管；缓冲管的右端分别连接有设有出料高压阀的出料高压管、设有出料低压阀的出料低压管；其中进料高压管的前端带有充填料进料口并且设有压力传感器或压力表，进料低压管的前端带有充填料出料口，减压管的前端设有压力传感器或压力表、后端与所述充填料出料口连接，出料高压管的后端带有排出料出料口并且设有压力传感器或压力表，出料低压管的前端带有排出料进料口并且设有压力传感器或压力表。

作为充填料切换阀或者排出料切换阀的切换阀包括互相配合且均为圆形的上端盖和下端盖，上端盖和下端盖同轴安装；上端盖转动一周时与下端盖之间依次形成沿周向均匀分布且数量与支路个数相同的阀腔分区；切换阀还包括折弯管，折弯管内端与上端盖相连接并通过上端盖连通所述阀腔分区，外端连接充填料管或者排出料管；还包括数量与支路个数相同的支管，每一支管内端通过下端盖连通一个阀腔分区；还包括穿过上端盖和下端盖中心并由动力机构驱动自转的驱动轴，所述折弯管的外端与驱动轴相连接。

带动驱动轴自转的动力机构可以是电机和变速机。也可以是如下形式：带动驱动轴自转的动力机构包括活塞定位销，缸体根部与活塞定位销连接的活塞，一端与活塞的活塞杆连接另一端与驱动轴连接的转轴连杆。

本发明的积极效果在于：充分利用下放充填料的势能，作为主要动力，将井下的泥水排到地表，由于流速低，对管路的磨损较轻；由于量能转化为有用功，不增加或降低井下的温度，相对减少井下通风、降温的费用；由于主要依靠充填料自身的能量提升井下泥水，节省泵的费用及其运行维护的费用。该方法结构简单、运行简单可靠、运行维护费用较低、进行远程自动化控制，又节约人力成本,还可以运用到井下降温用的冷热水运输上，或其它相似领域。特定结构的高压管路切换阀排除了水锤现象的发生，避免阀门遭受水锤作用而疲劳损坏，延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明的系统整体原理示意图。

图2是本发明系统支路实施例一的结构和工作原理示意图。

图3是本发明系统支路实施例二的结构和工作原理示意图。

图4是本发明切换阀的结构示意图（一）。

图5是本发明切换阀的结构示意图（二）。

图6是本发明切换阀的结构示意图（三）。

具体实施方式  

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明地下矿山双料浆输入排出节能方法如下：在充填料管9-1下端设置充填料切换阀7-1，在排出料管9-2下端设置排出料切换阀7-2；并在充填料切换阀7-1和排出料切换阀7-2之间设置两个至五个支路，每一支路的左端分别带有充填料进料口和充填料出料口，每一支路的右端分别带有排出料出料口和排出料进料口，充填料出料口用于连接充填管，排出料进料口用于连接抽料管；充填料切换阀7-1具有数量与支路个数相同的出料端，每一个出料端对应一个支路的充填料进料口，排出料切换阀7-2具有数量与支路个数相同的进料端，每一个进料端对应一个支路的排出料出料口。

排出料切换阀7-2周而复始地依次转换其阀腔与不同支路排出料进料口的对接，依靠浆料泵源源不断地将泥浆送入系统支路；充填料切换阀7-1周而复始地依次转换其阀腔与不同支路充填料进料口的对接，充填料管9-1中的充填浆料依靠自重源源不断地经切换阀进入不同支路，并将充填料管9-1中充填浆料的势能转换为动能推动支路中泥浆料依次经排出料切换阀7-2和排出料管9-2向上运动至地面，实现泥浆料提升，并且充填料通过充填管被注入待充填空间。

充填浆料从某一支路系统被推入充填管时，首先对该支路的充填料排出管实施泄流减压，压力达到减压设定值时打开该支路泥浆料进入管上的阀门。

如图1，实现本发明地下矿山双料浆输入排出节能方法的系统包括充填料管9-1、排出料管9-2，还包括充填管和抽料管。地面充填浆料通过充填料管9-1进系统，通过充填管出系统并被注入待充填空间，地下泥水浆料通过抽料管进系统，通过排出料管9-2出系统并被提升至地面。

系统还包括两个以上，一般不多于五个的支路。每一支路的左端分别带有充填料进料口和充填料出料口，每一支路的右端分别带有排出料出料口和排出料进料口。充填料出料口用于连接充填管，排出料进料口用于连接抽料管。

系统还包括充填料切换阀7-1和排出料切换阀7-2。充填料切换阀7-1具有一个与充填料管9-1的下端连接的进料端和数量与支路个数相同的出料端，每一个出料端对应一个支路的充填料进料口。排出料切换阀7-2具有一个与排出料管9-2的下端连接的出料端和数量与支路个数相同的进料端，每一个进料端对应一个支路的排出料出料口。

如图4-6，作为充填料切换阀7-1或者排出料切换阀7-2的切换阀包括通过第一密封圈16互相配合且均为圆形的上端盖15和下端盖17，上端盖15和下端盖17同轴安装。上端盖15转动一周时与下端盖17之间依次形成沿周向均匀分布且数量与支路个数相同的阀腔分区。切换阀还包括S形折弯管20，折弯管20内端与上端盖15相连接并通过上端盖15连通所述阀腔，外端连接总管14，切换阀作为充填料切换阀7-1时所述总管14是充填料管9-1，切换阀作为排出料切换阀7-2时所述总管14是排出料管9-2。还包括数量与支路个数相同的支管18，每一支管18内端通过下端盖17连通一个阀腔分区，切换阀作为充填料切换阀7-1时所述支管18为支路的作为充填料进料管的进料高压管1，切换阀作为排出料切换阀7-2时所述支管18为支路的作为泥浆料排出管的出料高压管3。切换阀还包括穿过上端盖15和下端盖17中心并由动力机构驱动自转的驱动轴19，所述折弯管20的外端与驱动轴19相连接。

下端盖17与驱动轴19之间安装有通过第二密封圈10。

工作时，驱动轴19带动折弯管20和上端盖15同步转动，使折弯管20内端连续不断地依次与阀腔分区逐个接通，以保证切换阀作为充填料切换阀7-1时充填料管9-1中的充填浆料源源不断地进入到切换阀，切换阀作为排出料切换阀7-2时系统中的泥浆料经切换阀源源不断地进入到排出料管9-2中。

当折弯管20内端与某一阀腔分区接通时，其它分区与其对应的支管18之间的通道被封闭，以避免浆料返流。具体地说，上端盖15与下端盖17之间形成阀腔分区之外的其它部位互相接触，以实现对阀腔分区之外区域的有效封闭，相当于闸板阀的原理。

带动驱动轴19自转的动力机构可以是电机和变速机，也可以是如下机构：该机构包括活塞定位销13，缸体根部与活塞定位销13连接的活塞12，一端与活塞12的活塞杆连接另一端与驱动轴19连接的转轴连杆11。活塞12围绕活塞定位销13旋转并伸缩，带动转轴连杆11动作，继而带动驱动轴19转动。

系统支路实施例一

实现本发明地下矿山双料浆输入排出节能方法的系统支路的第一个实施例如图2，该支路包括缓冲管6，缓冲管6的左端分别连接有设有进料高压阀1a的进料高压管1和设有进料低压阀2a的进料低压管2。缓冲管6的右端分别连接有设有出料高压阀3a的出料高压管3和设有出料低压阀4a的出料低压管4。其中进料高压管1的前端带有充填料进料口并且设有压力传感器或压力表8，进料低压管2带有充填料出料口并且前端设有压力传感器或压力表8，出料高压管3的后端带有排出料出料口并且设有压力传感器或压力表8，出料低压管4的前端带有排出料进料口并且设有压力传感器或压力表8。

系统支路实施例二

实现本发明地下矿山双料浆输入排出节能方法的系统支路的第二个实施例如图3，该支路包括缓冲管6，缓冲管6的左端分别连接有设有进料高压阀1a的进料高压管1、设有进料低压阀2a的进料低压管2和设有减压阀5a的减压管5。缓冲管6的右端分别连接有设有出料高压阀3a的出料高压管3和设有出料低压阀4a的出料低压管4。其中进料高压管1的前端带有充填料进料口并且设有压力传感器或压力表8，进料低压管2的前端带有充填料出料口，减压管5的前端设有压力传感器或压力表8后端与所述充填料出料口连接。出料高压管3的后端带有排出料出料口并且设有压力传感器或压力表8，出料低压管4的前端带有排出料进料口并且设有压力传感器或压力表8。

运行原理如下：

充填料管9-1中的充填浆料依靠自重通过充填料切换阀7-1和进料高压管1流入系统支路，借助于充填浆料的流动冲击力将缓冲管6中的泥浆料通过出料高压管3和排出料切换阀7-2推入排出料管9-2中并沿排出料管9-2向上推动泥浆料。泥浆料在浆料泵作用下从排出料进料口进入系统支路，经出料低压管4进入缓冲管6中。采用实施例一的支路时，缓冲管6中的充填浆料经进料低压管2和所述充填料出料口被推入充填管，采用实施例二的支路时，缓冲管6中的充填浆料经减压管5、进料低压管2和所述充填料出料口被推入充填管。通过切换，在全部支路之间依次循环运行。

采用实施例一的支路时，充填浆料经进料低压管2被推入充填管时，出料低压阀4a处于关闭状态，首先打开进料低压阀2a减压，进料低压管2前端的压力传感器或压力表8检测到的压力达到设定值时，打开出料低压阀4a，经过浆料泵的作用，将泥浆送入缓冲管6中，泥浆推动缓冲管6中的充填浆料，以实现充填浆料经进料低压管2被推入充填管。

采用实施例二的支路时，充填浆料从支路系统被推入充填管时，初始出料低压阀4a和进料低压阀2a处于关闭状态，减压阀5a处于开启状态用于减压，当减压管5的压力传感器或压力表8检测到的压力达到设定值时，减压阀5a关闭，进料低压阀2a及出料低压阀4a打开，经过浆料泵的作用，将泥浆送入缓冲管6中，泥浆推动缓冲管6中的充填浆料，以实现充填浆料经进料低压管2被推入充填管。

各支路的运行由压力传感器或压力表8进行监控, 各阀门的动作由自动控制系统进行控制。当排放端压力不够时，再增设辅助泵；当井深到一定程度，管路中的压力超过管路允许压力时，可以将该系统进行接力输送。

Claims (8)

1.一种地下矿山双料浆输入排出的节能方法，其特征在于：在充填料管（9-1）下端设置充填料切换阀（7-1），在排出料管（9-2）下端设置排出料切换阀（7-2）；并在充填料切换阀（7-1）和排出料切换阀（7-2）之间设置两个至五个支路，每一支路的左端分别带有充填料进料口和充填料出料口，每一支路的右端分别带有排出料出料口和排出料进料口，充填料出料口用于连接充填管，排出料进料口用于连接抽料管；充填料切换阀（7-1）具有数量与支路个数相同的出料端，每一个出料端对应一个支路的充填料进料口，排出料切换阀（7-2）具有数量与支路个数相同的进料端，每一个进料端对应一个支路的排出料出料口；

排出料切换阀（7-2）周而复始地依次转换其阀腔与不同支路排出料进料口的对接，依靠浆料泵源源不断地将泥浆送入系统支路；充填料切换阀（7-1）周而复始地依次转换其阀腔与不同支路充填料进料口的对接，充填料管（9-1）中的充填浆料依靠自重源源不断地经切换阀进入不同支路，并将充填料管（9-1）中充填浆料的势能转换为动能推动支路中泥浆料依次经排出料切换阀（7-2）和排出料管（9-2）向上运动至地面，并且充填料通过充填管被注入待充填空间。

2.如权利要求1所述的地下矿山双料浆输入排出的节能方法，其特征在于：充填浆料从某一支路系统被推入充填管时，首先对该支路的充填料排出管实施泄流减压，压力达到减压设定值时打开该支路泥浆料进入管上的阀门。

3.一种地下矿山双料浆输入排出的节能系统，其特征在于：所述系统包括充填料管（9-1）、排出料管（9-2），还包括充填管和抽料管；所述系统还包括两个至五个支路，每一支路的左端分别带有充填料进料口和用于连接充填管的充填料出料口，每一支路的右端分别带有排出料出料口和用于连接抽料管的排出料进料口；所述系统还包括充填料切换阀（7-1）和排出料切换阀（7-2），充填料切换阀（7-1）的进料端与充填料管（9-1）的下端连接，充填料切换阀（7-1）还具有数量与支路个数相同的出料端，每一个出料端对应一个支路的充填料进料口；排出料切换阀（7-2）的出料端与排出料管（9-2）的下端连接，排出料切换阀（7-2）还具有数量与支路个数相同的进料端，每一个进料端对应一个支路的排出料出料口。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述系统支路包括缓冲管（6），缓冲管（6）的左端分别连接有设有进料高压阀（1a）的进料高压管（1）和设有进料低压阀（2a）的进料低压管（2）；缓冲管（6）的右端分别连接有设有出料高压阀（3a）的出料高压管（3）和设有出料低压阀（4a）的出料低压管（4）；其中进料高压管（1）的前端带有充填料进料口并且设有压力传感器或压力表（8），进料低压管（2）带有充填料出料口并且前端设有压力传感器或压力表（8），出料高压管（3）的后端带有排出料出料口并且设有压力传感器或压力表（8），出料低压管（4）的前端带有排出料进料口并且设有压力传感器或压力表（8）。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述系统支路包括缓冲管（6），缓冲管（6）的左端分别连接有设有进料高压阀（1a）的进料高压管（1）、设有进料低压阀（2a）的进料低压管（2）和设有减压阀（5a）的减压管（5）；缓冲管（6）的右端分别连接有设有出料高压阀（3a）的出料高压管（3）、设有出料低压阀（4a）的出料低压管（4）；其中进料高压管（1）的前端带有充填料进料口并且设有压力传感器或压力表（8），进料低压管（2）的前端带有充填料出料口，减压管（5）的前端设有压力传感器或压力表（8）、后端与所述充填料出料口连接，出料高压管（3）的后端带有排出料出料口并且设有压力传感器或压力表（8），出料低压管（4）的前端带有排出料进料口并且设有压力传感器或压力表（8）。

6.如权利要求3或4或5所述的系统，其特征在于：作为充填料切换阀（7-1）或者排出料切换阀（7-2）的切换阀包括互相配合且均为圆形的上端盖（15）和下端盖（17），上端盖（15）和下端盖（17）同轴安装；上端盖（15）转动一周时与下端盖（17）之间依次形成沿周向均匀分布且数量与支路个数相同的阀腔分区；切换阀还包括折弯管（20），折弯管（20）内端与上端盖（15）相连接并通过上端盖（15）连通所述阀腔分区，外端连接充填料管（9-1）或者排出料管（9-2）；还包括数量与支路个数相同的支管（18），每一支管（18）内端通过下端盖（17）连通一个阀腔分区；还包括穿过上端盖（15）和下端盖（17）中心并由动力机构驱动自转的驱动轴（19），所述折弯管（20）的外端与驱动轴（19）相连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：带动驱动轴（19）自转的动力机构是电机和变速机。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于：带动驱动轴（19）自转的动力机构包括活塞定位销（13），缸体根部与活塞定位销（13）连接的活塞（12），一端与活塞（12）的活塞杆连接另一端与驱动轴（19）连接的转轴连杆（11）。