CN104847405A - 一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法，包括与高压风连通的风管和设有喷咀的高压水管，分别应用于高压风造浆和高压水造浆。本发明的高压风造浆只应用于立式砂仓放砂前的松动造浆，放砂过程中停止高压风造浆，由于高压风造浆主要用在放砂之前，起松动造浆作用，可以有效避免设备仪器磨损和防止造浆扰动；本发明在立式砂仓放砂过程中采用高压水造浆，使得高压水沿着砂仓底部形成分层旋流，能够有效实现稳定放砂。本发明提供的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法，解决现有的矿山立式砂仓充填技术存在的造浆浓度、流量等工艺参数不稳定、仓底易板结及浓缩效率低的问题。

Description

一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及非煤矿山地下开采技术领域，尤其涉及一种立式砂仓的造浆技术，更具体地涉及一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法，适用于全尾砂高浓度充填料浆的稳定连续制备。

背景技术

立式砂仓充填系统具有工艺流程简单、投资小、运行成本低等优点，是国内外矿山普遍采用的一种充填系统形式。

经过几十年发展，立式砂仓充填技术得到了长足进步，从分级尾砂充填发展到全尾砂充填，充填浓度进一步提高。但是，由于对立式砂仓放砂机理认识不足，立式砂仓充填系统在应用过程中普遍存在放砂浓度与流量不稳定、仓底板结、仓顶溢流浓度高及浓缩效率低等技术问题，导致充填体质量不均匀，严重制约了矿山立式砂仓充填工艺和技术的应用与发展。

因此，针对立式砂仓充填技术存在的上述技术瓶颈，需要发明一种造浆系统及造浆方法，使之能够实现立式砂仓充填系统的稳定连续制备，从而使充填浓度、流量等工艺参数的稳定性极大提高，并使系统浓缩能力得到大幅提升。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法，解决现有的矿山立式砂仓充填技术存在的造浆浓度、流量等工艺参数不稳定、仓底易板结及浓缩效率低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，包括立式砂仓，所述立式砂仓为倒圆锥形，所述立式砂仓的锥底开设有放砂口，所述放砂口连通放砂管路，所述立式砂仓的内壁上设有若干高压水管，所述高压水管沿所述内壁的周向均匀分布，所述高压水管沿所述内壁的母线设置，每根所述高压水管上分布设有若干第一喷咀，每个所述第一喷咀均与所述内壁的周向呈锐角设置，同一根高压水管上的相邻的两个第一喷咀沿水平方向交错设置，不同高压水管上的相同高度的第一喷咀沿水平方向同向设置；所述立式砂仓的下部设有放砂区，所述放砂区的外壁上还开设有若干风口，所述风口沿周向均匀分布于所述放砂区的外壁，所述风口连通风管，每根所述风管与所述外壁的母线呈钝角设置。

进一步的，沿所述立式砂仓的顶部还设有环管，所述环管沿所述立式砂仓侧壁的周向设置，所述环管上还均匀分布若干第二喷咀。

优选的，前述高压水管的数量为4-6根。

优选的，前述第一喷咀与所述内壁的周向夹角为25-45°。

优选的，前述风口的数量为四个。

优选的，前述风管与所述外壁的母线的夹角为120°。

本发明还提供了一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统的使用方法，包括如下步骤：

S1、保持所述放砂管路、喷咀和风管均关闭，在所述立式砂仓内灌满砂浆，形成压缩尾砂；

S2、打开所述风管，通过所述风口向所述立式砂仓内通入高压风，进行松动造浆，使所述放砂区的所述压缩尾砂松动活化；

S3、松动造浆完成后，所述放砂区内形成松动尾砂，然后关闭所述风管；

S4、打开所述放砂管路和高压水管上的第一喷咀，通过所述第一喷咀向所述立式砂仓内通入高压水，进行流态化造浆，使高压水在所述放砂区的形成旋流，带动所述松动尾砂绕壁旋转，并通过所述放砂口流入所述放砂管路；

S5、直至所述立式砂仓的尾砂全部放砂完毕，关闭所述第一喷咀和放砂管路。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统及其使用方法，包括与风口连通的风管和设有喷咀的高压水管，分别应用于高压风造浆和高压水造浆。本发明的高压风造浆只应用于放砂前的松动造浆，放砂过程中停止高压风造浆，这样不会在放砂过程中，使放砂管路中通入空气，影响测量仪表的精确性，同时，由于高压风造浆主要用在放砂之前，起松动造浆作用，可以有效避免设备仪器磨损和防止造浆扰动；本发明在放砂过程中采用高压水造浆，其中，喷咀交错布置在高压水管上并与内壁形成锐角的喷射角度,这样的布置使得高压水沿着砂仓底部形成分层旋流，能够有效实现稳定放砂，同时，合理的造浆区域与造浆流态控制，避免了仓底板结，有效控制放砂浓度，减少了对砂仓上部沉降区域的扰动范围，提高立式砂仓充填造浆系统运行的稳定性与连续性。

本发明能够实现立式砂仓充填浆料的稳定连续制备，有效解决了现有立式砂仓尾砂制备的过程中出现的放砂不稳定，浓度、流量等工艺参数波动大等技术难题，极大提高了制备的浆体质量，降低了充填成本。同时，立式砂仓造浆系统能力得到较大幅度提高，可以支撑大规模充填采矿。

因此，本发明具有十分显著的技术经济综合效益，具有广阔的推广应用空间。

附图说明

图1是本发明风水两级分时绕壁造浆系统的结构示意图；

图2是本发明风水两级分时绕壁造浆系统的俯视图；

图3是本发明中喷咀在高压水管上的结构示意图；

图4是本发明中喷咀与内壁之间的角度示意图。

图中：1：风管；2：高压水管；3：第一喷咀；4：放砂口；5：立式砂仓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明提供了一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，包括立式砂仓5，立式砂仓5为倒圆锥形，锥角70～72°，立式砂仓5直径8～10m,仓筒高20～22m。立式砂仓5的锥底开设有放砂口4，放砂口4连通放砂管路，传统的高压水管2一般设计成环向管，由于造浆流态与浆液运动方向不一致，因而影响造浆浓度。因此，本发明中立式砂仓5的内壁上设有若干高压水管2，高压水管2沿内壁的周向均匀分布，高压水管2沿内壁的母线设置，高压水管2的数量为4-6根。由于列向的高压水管2的造浆流态与浆液运动方向一致，因此有利于提高造浆浓度。

另外，传统的造浆喷咀角度垂直于立式砂仓5的仓壁，主要针对中心沉降区进行造浆，该方案易搅乱立式砂仓5内不同层区，使压缩层尾砂被拉空，上部低浓度尾砂浆贯通整个砂仓，这是立式砂仓5放砂浓度不稳定的主要原因。

本发明中，每根高压水管2上分布设有若干第一喷咀3，每个第一喷咀3均与立式砂仓5的内壁的周向呈锐角设置，同一根高压水管2上的相邻的两个第一喷咀3沿水平方向交错设置，不同高压水管2上的相同高度的第一喷咀3沿水平方向同向设置；第一喷咀3与内壁的周向夹角为25-45°，第一喷咀3的具体角度依据不同尾砂性质确定,同标高的第一喷咀3同向布置，不同标高第一喷咀3间隔错向布置，使得造浆区域在立式砂仓5内壁板结区形成立体反向层流并产生一定下向旋流，从而避免仓底板结，并实现稳定均匀放砂。还需要说明的是，这种结构主要用于仓壁板结尾砂造浆，实现了高压水绕壁造浆，充填时，喷咀贴仓壁造浆，使立式砂仓5内尾砂形成旋流状态，尾砂粒径在水平和垂直重力作用下，充分混合均匀，保证放砂浓度，并且利于放砂。立式砂仓5中心区域因重力作用，放砂速度快，为了确保中心区尾砂充分流态化，在高压水管2接近放砂口4部位垂直安装一组第一喷咀3，进一步使尾砂活化。

立式砂仓5的下部设有放砂区，放砂区的外壁上还开设有若干风口，风口的数量为四个，风口沿周向均匀分布于放砂区的外壁，风口连通风管1，每根风管1与外壁的母线呈钝角设置。风管1与外壁的母线的夹角为120°。

另外，沿立式砂仓的5顶部还可以设置环管，环管沿立式砂仓5侧壁的周向设置，环管上还均匀分布若干第二喷咀。环管的设置可以更好地控制放砂浓度，保证造浆时浆液的均匀性，向立式砂仓5内喷高压水，还能起松动和防止结拱作用。但当不设置环管时，不影响本发明所要解决的问题。

本发明还提供了一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统的使用方法，采用两种造浆介质，即高压风和高压水联合造浆，针对高压风、高压水两种造浆介质的特点，选用不同的造浆方式及造浆应用时间，有效避免两类介质在造浆过程中的不足。为实现连续、稳定造浆，本方法的具体方案为：高压风造浆应用于放砂之前，活化放砂区域，高压水造浆应用于充填放砂过程中，在放砂区形成旋流，保证放砂浓度，避免了对沉降区域的干扰，实现了稳定连续的放砂。高压风与高压水采用不同的造浆喷射方式。

包括如下步骤：

S1、保持放砂管路、第一喷咀3和风管1均关闭，在立式砂仓5内灌满砂浆，形成压缩尾砂；

S2、打开所述风管1，通过风口向立式砂仓5内通入高压风，进行松动造浆，使放砂区的压缩尾砂松动活化；其中，为了解决高压风磨损喷咀，干扰检测仪表等问题，高压风造浆采用淋浴喷头的喷射高压风而非喷咀方式。

S3、松动造浆完成后，放砂区内形成松动尾砂，然后关闭风管1；高压风只应用了充填前的松动造浆，充填过程中停止高压风造浆。

S4、打开放砂管路和高压水管2上的第一喷咀3，通过第一喷咀3向立式砂仓5内通入高压水，进行流态化造浆，使高压水在放砂区的形成旋流，带动松动尾砂绕壁旋转，并通过放砂口4流入放砂管路；

S5、直至立式砂仓5内的尾砂全部放砂完毕，关闭第一喷咀3和放砂管路。

实施例一

本发明实施例提供的一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，如图1、2所示，立式砂仓5直径为9m，总高22m，其中直桶段高16m，锥底高6m，锥角72°。立式砂仓5放砂管路分两级，一级放砂管路，即风管1为4根无缝钢管，风管1与立式砂仓5锥面成120°夹角斜向上焊接于立式砂仓5锥面，风管1与锥面焊接口收口至5mm，4根风管1沿周向均匀布置，具体的为两两相邻风管1的平面间隔呈90°布置，风管1中通入0.5-0.6MPa的高压风；二级放砂管路为布置于砂仓内壁的4根列向高压水管2，管道为不锈钢无缝钢管。每条高压水管2长5.432m，沿立式砂仓5锥面的母线布置，各高压水管2与锥面之间设有一定距离，该距离为10mm，4根高压水管2沿周向均匀布置，具体的为两两相邻高压水管2的平面间隔呈90°布置，一级放砂管路与二级放砂管路，即风管1和高压水管2之间呈45°夹角交错布置。该放砂管路布置方案利于提高充填的浓度及放砂的稳定性。

如图3、4所示，每条高压水管2上布置12个第一喷咀3，前10个第一喷咀3间距500mm，距离放砂口4的2个第一喷咀3间距300mm。第一喷咀3垂直高压水管2安装，每个第一喷咀3与立式砂仓5锥面夹角为30°，相邻第一喷咀3水平方向喷射方向相反，以此形成锥壁反向绕壁造浆。

本实施例的具体使用方法为：

在充填放砂之前先关闭二级放砂管路即高压水管2，采用一级放砂管路即风管1，利用高压风进行松动造浆，使立式砂仓5内压缩尾砂松动活化。充填放砂过程中，采用二级放砂管路，利用高压水进行流态化造浆。一级放砂管路应用于充填放砂之前，造浆介质为高压风，二级放砂管路应用于充填放砂过程中，造浆介质为高压水。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，包括立式砂仓，所述立式砂仓为倒圆锥形，所述立式砂仓的锥底开设有放砂口，所述放砂口连通放砂管路，其特征在于：所述立式砂仓的内壁上设有若干高压水管，所述高压水管沿所述内壁的周向均匀分布，所述高压水管沿所述内壁的母线设置，每根所述高压水管上分布设有若干第一喷咀，每个所述第一喷咀均与所述内壁的周向呈锐角设置，同一根高压水管上的相邻的两个第一喷咀沿水平方向交错设置，不同高压水管上的相同高度的第一喷咀沿水平方向同向设置；所述立式砂仓的下部设有放砂区，所述放砂区的外壁上还开设有若干风口，所述风口沿周向均匀分布于所述放砂区的外壁，所述风口连通风管，每根所述风管与所述外壁的母线呈钝角设置。

2.根据权利要求1所述的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，其特征在于：沿所述立式砂仓的顶部还设有环管，所述环管沿所述立式砂仓侧壁的周向设置，所述环管上还均匀分布若干第二喷咀。

3.根据权利要求1或2所述的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，其特征在于：所述高压水管的数量为4-6根。

4.根据权利要求1或2所述的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，其特征在于：所述第一喷咀与所述内壁的周向夹角为25-45°。

5.根据权利要求1或2所述的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，其特征在于：所述风口的数量为四个。

6.根据权利要求1或2所述的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统，其特征在于：所述风管与所述外壁的母线的夹角为120°。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的立式砂仓风水两级分时绕壁造浆系统的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、保持所述放砂管路、喷咀和风管均关闭，在所述立式砂仓内灌满砂浆，形成压缩尾砂；

S2、打开所述风管，通过所述风口向所述立式砂仓内通入高压风，进行松动造浆，使所述放砂区的所述压缩尾砂松动活化；

S3、松动造浆完成后，所述放砂区内形成松动尾砂，然后关闭所述风管；

S4、打开所述放砂管路和高压水管上的第一喷咀，通过所述第一喷咀向所述立式砂仓内通入高压水，进行流态化造浆，使高压水在所述放砂区的形成旋流，带动所述松动尾砂绕壁旋转，并通过所述放砂口流入所述放砂管路；

S5、直至所述立式砂仓内尾砂全部放砂完毕，关闭所述第一喷咀和放砂管路。