CN106065783A - 用于大规模非金属矿山的充填装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于大规模非金属矿山的充填装置，它包括深锥浓密机（1），所述深锥浓密机底部一端通过第一底流阀（25）和尾矿库输送泵（2）连通，所述深锥浓密机底部另一端依次通过第二底流阀（26）、充填站输送泵（3）和料浆输送总管（21）连通，所述料浆输送总管末端连通有砂浆分配器（13），所述砂浆分配器通过若干带有料浆分配电动阀（14）、料浆浓度计（16）、料浆流量计（17）和料浆分配电动调节阀（15）的料浆分配管（20）连通有搅拌桶（10）。本发明的有益效果是减少了矿山开采的建设投资，保证砂浆的浓度指标，使大规模高浓度稳定连续充填得以实现。
Description
技术领域
本发明涉及矿山充填领域，尤其涉及用于大规模非金属矿山的充填装置及其使用方法。
背景技术
进入工业社会以来，人类对能源的需求日益增大。矿山中蕴含着大量能源物质，特别是煤炭，我国未来的发展对其的依赖还很巨大。矿山开采在带来矿产资源的同时，也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。其中最为突出的就是地表沉陷。矿山充填是治理开采沉陷的有效手段，国内外学者对其进行了大量研究，提出了许多行之有效的方法。自20世纪50年代以来，我国矿山充填技术的发展大致经历了四个阶段：50年代为废石干式充填的全盛时期；60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填；70～80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填技术；90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填等新技术，促进了我国采矿技术的进步和采矿工业的发展。考虑采矿方法，矿山一般采用全砂充填和胶结充填相结合的方法。矿山建设及经营成本中，充填系统占到较大一部分，特别是大规模矿山开采，其充填系统建设投资通常在几千万以上，成本也较大。一般地，选矿厂出来的低浓度尾砂，先进入大型浓密机进行浓密，底流输送至尾矿库，或进入充填站进一步浓密进行充填。充填站通常采用卧式砂充填站和立式砂仓充填站。中国发明专利申请号CN201310458439.4公开了矿山充填系统及其充填方法，包括：一组尾砂仓(1)，所述的尾砂仓通过管道(2)连通搅拌桶(3)，所述的搅拌桶通过螺旋给料机(4)连通粉煤灰仓(5)，所述的搅拌桶还通过管道连通砂石仓(6)、水泥仓(7)、高位水池(8)和待充空区(9)；所述的砂石仓的漏斗下方连接圆盘给料机(10)，所述的圆盘给料机通过核子秤(11)输送给所述的搅拌桶，所述的核子秤连接中央控制系统。该方法虽然提高了胶结充填体的强度，降低了充填成本，但砂石不便于制浆和输送，也无法保证胶结充填体的强度均匀性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的矿山充填方法砂石不便于制浆和输送，也无法保证胶结充填体的强度均匀性，为此提供一种用于大规模非金属矿山的充填装置及其使用方法。
本发明的技术方案是：用于大规模非金属矿山的充填装置，它包括深锥浓密机，所述深锥浓密机底部一端通过第一底流阀和尾矿库输送泵连通，所述深锥浓密机底部另一端依次通过第二底流阀、充填站输送泵和料浆输送总管连通，所述料浆输送总管末端连通有砂浆分配器，所述砂浆分配器通过若干带有料浆分配电动阀、料浆浓度计、料浆流量计和料浆分配电动调节阀的料浆分配管连通有搅拌桶，所述搅拌桶底部依次通过活化机、充填管电动阀与充填管连通；所述搅拌桶顶部连通有带有调浓水管电动调节阀的调浓水管和水泥仓，所述水泥仓底部连接有电动插板阀、星型给料器和螺旋计量给料器，所述螺旋计量给料器与搅拌桶的顶部连通。
上述方案的改进是所述深锥浓密机与搅拌桶之间的料浆输送总管上接入有第一浓度计和第一流量计，所述深锥浓密机与尾矿库输送泵之间的料浆输送总管上接入有第二浓度计和第二流量计；所述深锥浓密机底部接入有稀释电动阀和稀释剪切泵，所述稀释剪切泵通过底流循环电动阀分别与深锥浓密机底部和顶部连通；所述稀释剪切泵与调浓水管之间接入有稀释水电动调节阀、稀释水流量计和稀释水电动阀。
上述方案的进一步改进是所述位于搅拌桶和充填站输送泵之间的料浆输送总管上还接入有带有管路冲洗电动阀的冲洗管路。
上述方案的再一步改进是所述搅拌桶和水泥仓顶部分别接入有除尘器。
上述方案的更进一步改进是所述水泥仓底部固接有超声波破拱器。
用于大规模非金属矿山的充填装置的使用方法，它包括以下步骤：（1）、先关闭第一底流阀和尾矿库输送泵，调节底流浓度，当底流浓度达到68wt%～73wt%时，打开第二底流阀，启动充填站输送泵，打开砂浆分配电动阀，调整料浆分配电动调节阀，使每个料浆分配管的流量相同或近似；（2）、在开启充填站输送泵的同时，开启调浓水管，当尾砂砂浆来到搅拌桶时关闭，然后开启搅拌桶和活化机；（3）、依次打开电动插板阀、螺旋计量给料器和星型给料器，根据料浆流量计、料浆浓度计计算出的砂浆干量，通过自动化调节螺旋计量给料器按比例输送水泥或其他凝结剂至搅拌桶，搅拌充分后打开充填管电动阀进入充填钻孔，通过井下管路系统输送至充填空区。
上述方案中步骤（1）中底流浓度的调节方法包括：根据第一浓度计、第一流量计、第二浓度计和第二流量计计算得出要添加稀释水的量，依次启动稀释电动阀、稀释剪切泵和底流循环电动阀，同时调节稀释水电动调节阀，通过稀释水流量计读出所须要的流量，打开稀释水电动阀，使得底流循环，并调节稀释水量，直到达到所要求的底流浓度。
上述方案的改进是所述步骤（2）中尾砂砂浆的浓度超过底流浓度的充填标准时，打开调浓水管电动调节阀以控制尾砂砂浆的浓度。
上述方案的进一步改进是所述步骤（3）后关闭第二底流阀，并启动冲洗管路上的管路冲洗电动阀冲洗整个流程的管路，冲洗完毕，再关闭其他设备。
本发明的有益效果是深锥浓密机，即作为尾矿浓密机，又作为充填浓密机，替代了大型浓密机和充填站卧式/立式砂仓，减少了矿山开采的建设投资，保证砂浆的浓度指标，使大规模高浓度稳定连续充填得以实现，实现两种工况工作，针对不同情况可选择尾矿库排尾或充填站充填，使得矿山生产安排更灵活，更高效，使矿山的采、选、充达到平衡，有利于矿山实现安全生产；采用活化机，提高砂浆流动性和充填体质量，间接提高效率和降低井下维护成本；采用除尘器，注重充填站环境保护。
附图说明
图1是本发明的用于大规模非金属矿山的充填装置示意图；
图2是图1中a的局部放大图；
图中，1、深锥浓密机，2、尾矿库输送泵，3、充填站输送泵，4、除尘器， 5、水泥仓 ，6、超声波破拱器，7、电动插板阀，8、星型给料器，9、螺旋计量给料机，10、搅拌桶，11、活化机，12、充填管电动阀，13、砂浆分配器，14、料浆分配电动阀，15、料浆分配电动调节阀，16、料浆浓度计，17、料浆流量计， 18、调浓水管电动调节阀，19 、管路冲洗电动阀，20、料浆分配管，21、料浆输送总管，22、调浓水管，23、充填管，24、冲洗管路，25、第一底流阀，26、第二底流阀，27、第一浓度计，28、第一流量计，29、第二浓度计，30、第二流量计，31、稀释电动阀，32、稀释剪切泵，33、底流循环电动阀，34、稀释水电动调节阀，35、稀释水流量计，36、稀释水电动阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1、2所示，用于大规模非金属矿山的充填装置，它包括深锥浓密机1，所述深锥浓密机底部一端通过第一底流阀25和尾矿库输送泵2连通，所述深锥浓密机底部另一端依次通过第二底流阀26、充填站输送泵3和料浆输送总管21连通，所述料浆输送总管末端连通有砂浆分配器13，所述砂浆分配器通过若干带有料浆分配电动阀14、料浆浓度计16、料浆流量计17和料浆分配电动调节阀15的料浆分配管20连通有搅拌桶10，所述搅拌桶底部依次通过活化机11、充填管电动阀12与充填管23连通；所述搅拌桶顶部连通有带有调浓水管电动调节阀18的调浓水管22和水泥仓5，所述水泥仓底部连接有电动插板阀7、星型给料器8和螺旋计量给料器9，所述螺旋计量给料器与搅拌桶的顶部连通。
为了可以调节深锥浓密机排出的料浆的底流浓度，所述深锥浓密机与搅拌桶之间的料浆输送总管上接入有第一浓度计27和第一流量计28，所述深锥浓密机与尾矿库输送泵之间的料浆输送总管上接入有第二浓度计29和第二流量计30；所述深锥浓密机底部接入有稀释电动阀31和稀释剪切泵32，所述稀释剪切泵通过底流循环电动阀33分别与深锥浓密机底部和顶部连通；所述稀释剪切泵与调浓水管之间接入有稀释水电动调节阀34、稀释水流量计35和稀释水电动阀36。
为了便于冲洗料浆输送总管，防止料浆在其中凝结堵塞，位于搅拌桶和充填站输送泵之间的料浆输送总管上还可以接入有带有管路冲洗电动阀19的冲洗管路24。
在向搅拌桶添加凝结剂时，为了保证搅拌桶及系统的正常工作，防止凝结剂结拱，搅拌桶和水泥仓顶部可分别接入有除尘器4，水泥仓底部可固接有超声波破拱器6。
用于大规模非金属矿山的充填装置的使用方法，它包括以下步骤：（1）、先关闭第一底流阀和尾矿库输送泵，调节底流浓度，当底流浓度达到充填标准时，打开第二底流阀，启动充填站输送泵，打开砂浆分配电动阀，调整料浆分配电动调节阀，使每个料浆分配管的流量相同或近似；（2）、在开启充填站输送泵的同时，开启调浓水管，当尾砂砂浆来到搅拌桶时关闭，然后开启搅拌桶和活化机；（3）、依次打开电动插板阀、螺旋计量给料器和星型给料器，根据料浆流量计、料浆浓度计计算出的砂浆干量，通过自动化调节螺旋计量给料器按比例输送水泥或其他凝结剂至搅拌桶，搅拌充分后打开充填管电动阀进入充填钻孔，通过井下管路系统输送至充填空区。
实施例1：搅拌桶有4个，对应的水泥仓也有4个，深锥浓密机是φ25m高效深锥浓密机，浓密机底配置5台泵，其中3台（2用1备）配3路管道（2用1备）输送至尾矿库；2台（1用1备）配2路管道（1用1备）输送至充填站。先关闭第一底流阀和尾矿库输送泵，调节底流浓度至68wt%，打开第二底流阀，启动充填站输送泵，打开砂浆分配电动阀，调整料浆分配电动调节阀，使每个料浆分配管的流量相同或近似；（2）、在开启充填站输送泵的同时，开启调浓水管，当尾砂砂浆来到搅拌桶时关闭，然后开启搅拌桶和活化机；（3）、依次打开电动插板阀、螺旋计量给料器和星型给料器，根据料浆流量计、料浆浓度计计算出的砂浆干量，通过自动化调节螺旋计量给料器按比例输送水泥或其他凝结剂至搅拌桶，搅拌充分后打开充填管电动阀进入充填钻孔，通过井下管路系统输送至充填空区。
实施例2：与实施例1的区别在于步骤（1）中调节底流浓度至70wt%，冲洗管路引出一路管路直接与充填钻孔连通，便于井下充填管路进行应急冲洗，步骤（3）后关闭第二底流阀，并启动冲洗管路上的管路冲洗电动阀冲洗整个流程的管路，冲洗完毕，再关闭其他设备。
实施例3：与实施例1的区别在于步骤（1）中调节底流浓度至73wt%，冲洗管路引出一路管路直接与充填钻孔连通，便于井下充填管路进行应急冲洗，步骤（3）后关闭第二底流阀，并启动冲洗管路上的管路冲洗电动阀冲洗整个流程的管路，冲洗完毕，再关闭其他设备。
实施例1-3中步骤（1）的底流浓度的调节方法包括：根据第一浓度计、第一流量计、第二浓度计和第二流量计计算得出要添加稀释水的量，依次启动稀释电动阀、稀释剪切泵和底流循环电动阀，同时调节稀释水电动调节阀，通过稀释水流量计读出所须要的流量，打开稀释水电动阀，使得底流循环，并调节稀释水量，直到达到所要求的底流浓度。
采用本发明，充填效果好，建设投资省、维护成本低以及充填有效利用率高等优点，给整个矿山系统一次性节省投资1000万以上，运行费用节省100～400万元/年，可根据需要调节底流浓度，调节底流浓度范围为68wt%～73wt%，可保证搅拌桶对尾砂砂浆和水泥的均质效果好，兼顾填充料的整体强度和流动性。
Claims (9)
1.用于大规模非金属矿山的充填装置，其特征是它包括深锥浓密机（1），所述深锥浓密机底部一端通过第一底流阀（25）和尾矿库输送泵（2）连通，所述深锥浓密机底部另一端依次通过第二底流阀（26）、充填站输送泵（3）和料浆输送总管（21）连通，所述料浆输送总管末端连通有砂浆分配器（13），所述砂浆分配器通过若干带有料浆分配电动阀（14）、料浆浓度计（16）、料浆流量计（17）和料浆分配电动调节阀（15）的料浆分配管（20）连通有搅拌桶（10），所述搅拌桶底部依次通过活化机（11）、充填管电动阀（12）与充填管（23）连通；所述搅拌桶顶部连通有带有调浓水管电动调节阀（18）的调浓水管（22）和水泥仓（5），所述水泥仓底部连接有电动插板阀（7）、星型给料器（8）和螺旋计量给料器（9），所述螺旋计量给料器与搅拌桶的顶部连通。
2.如权利要求1所述的用于大规模非金属矿山的充填装置，其特征是所述深锥浓密机与搅拌桶之间的料浆输送总管上接入有第一浓度计（27）和第一流量计（28），所述深锥浓密机与尾矿库输送泵之间的料浆输送总管上接入有第二浓度计（29）和第二流量计（30）；所述深锥浓密机底部接入有稀释电动阀（31）和稀释剪切泵（32），所述稀释剪切泵通过底流循环电动阀（33）分别与深锥浓密机底部和顶部连通；所述稀释剪切泵与调浓水管之间接入有稀释水电动调节阀（34）、稀释水流量计（35）和稀释水电动阀（36）。
3.如权利要求2所述的用于大规模非金属矿山的充填装置，其特征是所述位于搅拌桶和充填站输送泵之间的料浆输送总管上还接入有带有管路冲洗电动阀（19）的冲洗管路（24）。
4.如权利要求3所述的用于大规模非金属矿山的充填装置，其特征是所述搅拌桶和水泥仓顶部分别接入有除尘器（4）。
5.如权利要求1-4任一所述的用于大规模非金属矿山的充填装置，其特征是所述水泥仓底部固接有超声波破拱器（6）。
6.如权利要求1或2所述的用于大规模非金属矿山的充填装置的使用方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、先关闭第一底流阀和尾矿库输送泵，调节底流浓度，当底流浓度达到68wt%～73wt%时，打开第二底流阀，启动充填站输送泵，打开砂浆分配电动阀，调整料浆分配电动调节阀，使每个料浆分配管的流量相同或近似；（2）、在开启充填站输送泵的同时，开启调浓水管，当尾砂砂浆来到搅拌桶时关闭，然后开启搅拌桶和活化机；（3）、依次打开电动插板阀、螺旋计量给料器和星型给料器，根据料浆流量计、料浆浓度计计算出的砂浆干量，通过自动化调节螺旋计量给料器按比例输送水泥或其他凝结剂至搅拌桶，搅拌充分后打开充填管电动阀进入充填钻孔，通过井下管路系统输送至充填空区。
7.如权利要求6所述的用于大规模非金属矿山的充填装置的使用方法，其特征是所述步骤（1）中底流浓度的调节方法包括：根据第一浓度计、第一流量计、第二浓度计和第二流量计计算得出要添加稀释水的量，依次启动稀释电动阀、稀释剪切泵和底流循环电动阀，同时调节稀释水电动调节阀，通过稀释水流量计读出所须要的流量，打开稀释水电动阀，使得底流循环，并调节稀释水量，直到达到所要求的底流浓度。
8.如权利要求7所述的用于大规模非金属矿山的充填装置的使用方法，其特征是所述步骤（2）中尾砂砂浆的浓度超过底流浓度的充填标准时，打开调浓水管电动调节阀以控制尾砂砂浆的浓度。
9.如权利要求8所述的用于大规模非金属矿山的充填装置的使用方法，其特征是所述步骤（3）后关闭第二底流阀，并启动冲洗管路上的管路冲洗电动阀冲洗整个流程的管路，冲洗完毕，再关闭其他设备。
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