CN103742190B - 料浆真空袋式多点同步充填装置及充填工艺 - Google Patents

Abstract

一种料浆真空袋式多点同步充填装置，包括料浆接收器、料浆分配器、料浆注入器和真空复合袋，料浆分配器前后设置多个，相邻两个料浆分配器之间通过连接件相连，每个料浆分配器均对应一真空复合袋，料浆接收器的一端为进浆口，另一端安装第一泄压控制阀，中部设置出浆口，出浆口与第一个料浆分配器的进口连接，料浆分配器的中部通过分支管路连接料浆注入器，料浆注入器安装在真空复合袋的进浆口处，最后一个料浆分配器的末端安装第二泄压控制阀；同时提供一种利用本装置进行充填的工艺。本发明能够实现多个地点真空复合袋充填作业的同步开始、同步完成和同步停止，充填效率及生产效率高，减少了作业人员，解决了充填作业与采煤作业的先天性矛盾。

Description

料浆真空袋式多点同步充填装置及充填工艺

技术领域

本发明涉及一种适用于在厚度1.5米以下煤层的壁式采煤工作面的料浆真空袋式多点同步充填装置及充填工艺，属于煤炭开采充填领域。

背景技术

为了控制地表沉降及其环境损害，有些煤炭开采企业采用了充填法采煤工艺。目前，壁式采煤工作面采用的塑编袋式、柔膜式、液压密闭式和砌墙式等浆体材料的充填方法存在着三个方面的不足：一是隔离挡墙的设置与撤除、顶板的支护与撤除等辅助作业环节多，降低了充填效率；二是充填速度远低于采煤速度，降低了生产效率；三是需要增加更多劳动定员，增加了充填成本。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于在厚度1.5米以下煤层的壁式采煤工作面的、充填效率高且能够保证采煤作业效率的料浆真空袋式多点同步充填装置及充填工艺。

本发明所述的料浆真空袋式多点同步充填装置，包括料浆接收器、料浆分配器、料浆注入器和真空复合袋，料浆分配器前后设置多个，相邻两个料浆分配器之间通过连接件相连，每个料浆分配器均对应一真空复合袋，料浆接收器的一端为进浆口，另一端安装第一泄压控制阀，中部设置出浆口，出浆口与第一个料浆分配器的进口连接，料浆分配器的中部通过分支管路连接料浆注入器，料浆注入器安装在真空复合袋的进浆口处，最后一个料浆分配器的末端安装第二泄压控制阀。

所述的料浆分配器的位置高于料浆接收器。

所述的料浆注入器包括注入钢管、第一连接法兰、第二连接法兰和逆止阀，注入钢管的进口与分支管路通过快接件连接，出口安装逆止阀，注入钢管的外周固定第一连接法兰，第一连接法兰、第二连接法兰分别位于真空复合袋的内、外两侧，第二连接法兰与第一连接法兰通过螺栓固定。通过法兰连接，能够实现料浆注入器与真空复合袋的快速拆装，操作简便，且能够实现料浆注入器的重复利用；通过逆止阀的作用，能够确保已经进入真空复合袋中的料浆不会通过料浆注入器流出。

所述的真空复合袋由外层的塑料编织布层和内层的塑料薄膜层复合而成。由于塑料编织布具有强度大的特点，而塑料薄膜的密封效果好，因此，通过将二者复合，能够使真空复合袋兼具二者的优势，既能保证真空复合袋的强度，又能保证其密封性能。

所述的真空复合袋的折径为3m、长度为5m。

本发明所述的料浆真空袋式多点同步充填工艺，包括以下步骤：

①首先将料浆注入器与真空复合袋以法兰盘的方式连接成一个组合体；

②按照设计标准，在无支护式隔离和没有冒落的采空区横卧放置若干个真空复合袋与料浆注入器的组合体，使真空复合袋位于顶板和底板之间，然后，采用快接件将料浆注入器与分支管路连接为一体，形成真空袋式多点同步充填系统；

③打开料浆接收器上的第一泄压控制阀以及最后一个料浆分配器末端的第二泄压控制阀，然后启动料浆的制备与输送装置，向料浆接收器的进浆口注入充填料浆，由于料浆分配器的位置高于料浆接收器，因此料浆先沿第一泄压控制阀的出口流出，当流出合格的料浆时，关闭第一泄压控制阀，之后料浆沿料浆接收器中部出浆口顺次进入各料浆分配器，将各料浆分配器进行排空，当从第二泄压控制阀的出口流出合格的料浆时，关闭第二泄压控制阀，其中料浆由基料、速凝剂、固化剂和水组成，基料是粉煤灰、尾矿、赤泥和风积沙的一种或几种，速凝剂是石灰，固化剂是水泥和炉渣的一种或几种，料浆的固液比为1：1.2～1.5，各原料按以下配比组成：

本料浆在充填结束后，2小时开始固化，8小时固化结束并实现10%以下的体积膨胀达到充分接顶，24小时达到支撑强度1.5Mpa，28天达到最终强度10Mpa以上，因此，可以满足及时充填、快速凝固、充分接顶的要求；

④在势能的作用下，合格的料浆通过料浆分配器和料浆注入器同步注入分布在不同地点的每一个真空复合袋；

⑤当料浆充满真空复合袋时，打开料浆接收器上的第一泄压控制阀，使料浆开始排入采空区，不再向真空复合袋注入，随后停止料浆的制备与输送。

⑥当料浆分配器中充填系统中剩余的料浆全部排入采空区后，将料浆分配器与料浆注入器和真空复合袋的组合体拆卸分开。

⑦当料浆达到初凝状态时，将料浆注入器从真空复合袋上拆卸下来，以备重复使用。

⑧随工作面的推进，先向前移动料浆分配器，然后重复①～⑧过程，直到一个工作面结束。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

本料浆真空袋式多点同步充填装置及充填工艺，省去了充填区域的顶板支护与拆除作业以及充填挡墙的设置或垒砌与拆除作业，实现了多个地点真空复合袋充填作业的同步开始、同步完成和同步停止，由此，提高了充填效率，保持了生产效率，减少了作业人员，解决了充填作业与采煤作业的先天性矛盾。

附图说明

图1是本发明的平面示意图；

图2是本发明的垂直剖面示意图；

图3是料浆注入器的结构示意图；

图4是真空复合袋的结构示意图。

图中：1、料浆接收器；2、第一泄压控制阀；3、料浆分配器；4、分支管路；5、料浆注入器；6、真空复合袋；7、第二泄压控制阀；8、顶板；9、底板；10、第一连接法兰；11、第二连接法兰；12、逆止阀；13、注入钢管；14、塑料编织布层；15、塑料薄膜层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1、2所示，料浆真空袋式多点同步充填装置，包括料浆接收器1、料浆分配器3、料浆注入器5和真空复合袋6，料浆分配器3前后设置多个，相邻两个料浆分配器3之间通过连接件相连，每个料浆分配器3料浆均对应一真空复合袋6，料浆接收器1的一端为进浆口，另一端安装第一泄压控制阀2，中部设置出浆口，出浆口与第一个料浆分配器3的进口连接，料浆分配器3的中部通过分支管路4连接料浆注入器5，料浆注入器5安装在真空复合袋6的进浆口处，最后一个料浆分配器3的末端安装第二泄压控制阀7。

其中：料浆分配器3的位置高于料浆接收器1；料浆注入器包括注入钢管13、第一连接法兰10、第二连接法兰11和逆止阀12，注入钢管13的进口与分支管路4通过快接件连接，出口安装逆止阀12，注入钢管13的外周固定第一连接法兰10，第一连接法兰10、第二连接法兰11分别位于真空复合袋6的内、外两侧，第二连接法兰11与第一连接法兰10通过螺栓固定，如图3所示；真空复合袋6由外层的塑料编织布层14和内层的塑料薄膜层15复合而成，如图4所示。

本实施例中，料浆接收器是由直径为（150mm～180mm）×（3m～5m）的管路和第一泄压控制阀构成；料浆分配器是直径为（150mm～180mm）×（10m～15m）长的管路；分支管路的出浆口直径为50mm～80mm；料浆注入器是由直径为50mm～80mm的注入钢管、直径为100mm～160mm的法兰和直径为60～90mm的逆止阀三种部件组成；真空复合袋6的折径为3m、长度为5m。

通过上述充填装置省去了充填区域的顶板支护与拆除作业以及充填挡墙的设置或垒砌与拆除作业，而且由于本充填装置是一个密闭的真空系统，在料浆相对稳定的条件下，其任意界面的压强是一个相对恒定的数值，由此向真空复合袋6注入料浆的流量也相对稳定，从而可以实现多个地点的真空复合袋6充填作业的同步开始、同步完成和同步停止。

其具体工作过程（即料浆真空袋式多点同步充填工艺）如下：

①首先将料浆注入器5与真空复合袋6以法兰盘的方式连接成一个组合体；

②按照设计标准，在无支护式隔离和没有冒落的采空区横卧放置若干个真空复合袋6与料浆注入器5的组合体，使真空复合袋6位于顶板8和底板9之间，然后，采用快接件将料浆注入器5与分支管路4连接为一体，形成真空袋式多点同步充填系统；

③打开料浆接收器1上的第一泄压控制阀2以及最后一个料浆分配器末端的第二泄压控制阀7，然后启动料浆的制备与输送装置，向料浆接收器1的进浆口注入充填料浆，由于料浆分配器3的位置高于料浆接收器1，因此料浆先沿第一泄压控制阀2的出口流出，当流出合格的料浆时，关闭第一泄压控制阀2，之后料浆沿料浆接收器1中部出浆口顺次进入各料浆分配器3，将各料浆分配器3进行排空，当从第二泄压控制阀7的出口流出合格的料浆时，关闭第二泄压控制阀7，其中料浆由基料、速凝剂、固化剂和水组成，基料是粉煤灰、尾矿、赤泥和风积沙的一种或几种，速凝剂是石灰，固化剂是水泥和炉渣的一种或几种，料浆的固液比为1：1.2～1.5，各原料按以下配比组成：

本料浆在充填结束后，2小时开始固化，8小时固化结束并实现10%以下的体积膨胀达到充分接顶，24小时达到支撑强度1.5Mpa，28天达到最终强度10Mpa以上，因此，可以满足及时充填、快速凝固、充分接顶的要求；

④在势能的作用下，合格的料浆通过料浆分配器3和料浆注入器5同步注入分布在不同地点的每一个真空复合袋6；

⑤当每个真空复合袋6注入的料浆达到9立方米时（此时料浆充满真空复合袋6），打开料浆接收器1上的第一泄压控制阀2，使料浆开始排入采空区，不再向真空复合袋6注入，随后停止料浆的制备与输送；

⑥当料浆分配器3中充填系统中剩余的料浆全部排入采空区后，将料浆分配器3与料浆注入器5和真空复合袋6的组合体拆卸分开；

⑦当料浆达到初凝状态时，将料浆注入器5从真空复合袋6上拆卸下来，以备重复使用，在拆卸过程中，由于逆止阀12的作用，已经进入真空复合袋6中的料浆不会通过料浆注入器5流出；

⑧随工作面的推进，先向前移动料浆分配器3，然后重复①～⑧过程，直到一个工作面结束。

通过本充填装置及工艺能够提高充填效率，同时保持采煤作业效率，减少作业人员，解决了充填作业与采煤作业的先天性矛盾。

Claims (10)

1.一种料浆真空袋式多点同步充填装置，其特征在于：包括料浆接收器（1）、料浆分配器（3）、料浆注入器（5）和真空复合袋（6），料浆分配器（3）前后设置多个，相邻两个料浆分配器（3）之间通过连接件相连，每个料浆分配器（3）料浆均对应一真空复合袋（6），料浆接收器（1）的一端为进浆口，另一端安装第一泄压控制阀（2），中部设置出浆口，出浆口与第一个料浆分配器（3）的进口连接，料浆分配器（3）的中部通过分支管路（4）连接料浆注入器（5），料浆注入器（5）安装在真空复合袋（6）的进浆口处，最后一个料浆分配器（3）的末端安装第二泄压控制阀（7）。

2.根据权利要求1所述的料浆真空袋式多点同步充填装置，其特征在于：所述的料浆分配器（3）的位置高于料浆接收器（1）。

3.根据权利要求1所述的料浆真空袋式多点同步充填装置，其特征在于：所述的料浆注入器（5）包括注入钢管（13）、第一连接法兰（10）、第二连接法兰（11）和逆止阀（12），注入钢管（13）的进口与分支管路（4）通过快接件连接，出口安装逆止阀（12），注入钢管（13）的外周固定第一连接法兰（10），第一连接法兰（10）、第二连接法兰（11）分别位于真空复合袋（6）的内、外两侧，第二连接法兰（11）与第一连接法兰（10）通过螺栓固定。

4.根据权利要求1、2或3所述的料浆真空袋式多点同步充填装置，其特征在于：所述的真空复合袋（6）由外层的塑料编织布层（14）和内层的塑料薄膜层（15）复合而成。

5.根据权利要求4所述的料浆真空袋式多点同步充填装置，其特征在于：所述的真空复合袋（6）的折径为3m、长度为5m。

6.一种利用权利要求1～5所述的料浆真空袋式多点同步充填装置进行充填的充填工艺，其特征在于：包括以下步骤：

①首先将料浆注入器（5）与真空复合袋（6）以法兰盘的方式连接成一个组合体；

②按照设计标准，在无支护式隔离和没有冒落的采空区横卧放置若干个真空复合袋（6）与料浆注入器（5）的组合体，使真空复合袋（6）位于顶板（8）和底板（9）之间，然后，采用快接件将料浆注入器（5）与分支管路（4）连接为一体，形成真空袋式多点同步充填系统；

③打开料浆接收器（1）上的第一泄压控制阀（2），然后启动料浆的制备与输送装置，向料浆接收器（1）的进浆口注入充填料浆，当从第一泄压控制阀（2）的出口流出合格的料浆时，关闭第一泄压控制阀（2）；

④打开最后一个料浆分配器（3）末端的第二泄压控制阀（7），将各料浆分配器（3）进行排空，当从第二泄压控制阀（7）的出口流出合格的料浆时，关闭第二泄压控制阀（7）；

⑤在势能的作用下，合格的料浆通过料浆分配器（3）和料浆注入器（5）同步注入分布在不同地点的每一个真空复合袋（6）；

⑥当料浆充满真空复合袋（6）时，打开料浆接收器（1）上的第一泄压控制阀（2），使料浆开始排入采空区，不再向真空复合袋（6）注入，随后停止料浆的制备与输送；

⑦当料浆分配器（3）中充填系统中剩余的料浆全部排入采空区后，将料浆分配器（3）与料浆注入器（5）和真空复合袋（6）的组合体拆卸分开；

⑧当料浆达到初凝状态时，将料浆注入器（5）从真空复合袋（6）上拆卸下来，以备重复使用；

⑨随工作面的推进，先向前移动料浆分配器（3），然后重复①～⑧过程，直到一个工作面结束。

7.根据权利要求6所述的充填工艺，其特征在于：所述的料浆由基料、速凝剂、固化剂和水组成，料浆的固液比为1：1.2～1.5，各原料按以下配比组成：

。

8.根据权利要求7所述的充填工艺，其特征在于：所述的基料是粉煤灰、尾矿、赤泥和风积沙的一种或几种。

9.根据权利要求7所述的充填工艺，其特征在于：所述的速凝剂是石灰。

10.根据权利要求7所述的充填工艺，其特征在于：所述的固化剂是水泥和炉渣的一种或几种。