CN111908301B - 一种地下矿石提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下矿石提升方法，在岩体中施工包括装填井筒、提升联络道和提升竖井的提升通道，往提升通道中注入水，通过水的浮力来实现矿石的提升。矿石采用囊体仓装载，囊体仓通过横贯装填井筒的填入装置转运至装填井筒处上浮经提升联络道至提升竖井提升中自然提升。填入装置与横贯装填井筒的密封框配合，实现囊体仓密封转运至装填井筒提升位。只需设计小型的囊体仓、密封框和填入装置，配套小型的装载平台及囊体仓装载设备，及填入装置的推动设备，而且这些设备均有现成的产品可用。囊体仓的装载转运行程短，一个囊体仓处于提升位时，另一个囊体仓处于装载位，所以提升速度快。所以本发明具有高效能低成本的优势。

Description

一种地下矿石提升方法

技术领域

本发明属于地下矿石提升领域，具体为一种地下矿石提升方法。

背景技术

地下矿山传统竖井提升系统基建周期长，系统装备复杂，运营成本居高不下，同时存留安全隐患，且大量的井筒维护材料及钢丝等耗材又造成了较大的材料浪费及系统动力损耗，综合有效能耗较低。鉴于地下矿山提升环节复杂的提升系统装备及高昂的提升运营成本极大地制约着矿山的经济效益及企业发展的问题，改进安全、经济、高效型提升系统成为地下矿山发展的必要环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可借助提升通道中的水浮力来实现矿石提升的方法，降低矿石提升成本。

本发明提供的这种地下矿石提升方法，在矿体中施工提升竖井，采用囊体仓装运矿石，通过提升竖井中水的浮力使囊体仓提升，包括以下步骤：

（1）在岩体中施工提升竖井，在提升竖井底部的一侧施工向下倾斜的提升联络道，提升联络道的倾角不小于60°，内壁平整光滑，从提升联络道的下端往下施工竖向的装填井筒，使装填井筒并排位于提升竖井的一侧；

（2）在提升联络道上设置闸门，并使闸门处于打开状态；

（3）在装填井筒和提升井筒的侧壁底部设置事故门，作为事故泄压及清淤通道，并从事故门施工泄压通道及其连通的阶段水仓；

（4）在装填井筒的周围施工硐室，并在对应装填井筒顶部位置处的岩体中垂直安装横贯装填井筒的密封框，并使装填井筒位于密封框的中间位置处；

（5）在密封框中装入可水平滑动的填入装置，填入装置上设置有关于其长度方向中心面左右对称的两个装填槽，装填槽的底部为可透水的网格状；

（6）在硐室中对应密封框的两侧上方对称设置装载平台，装载平台上设置有装载位；

（7）在填入装置的两端安装联动液压推杆，一端加压的同时另一端泄压，设定好联动液压推杆的行程为两个装填槽之间的距离；

（8）从提升竖井的井口往提升竖井及装填井筒中注水；

（9）使填入装置的两个装填槽一个位于一侧的装载位正下方、另一个位于提升位；

（10）从装载位将囊体仓装入对正的装填槽中，联动液压推杆将填入装置往对侧推动半个行程位，使装有囊体仓的装填槽移动至提升位，囊体仓在浮力作用下上浮，此时先前处于提升位的装填槽则移动至另一侧的装载位；

（11）联动液压推杆继续将填入装置往对侧推动半个行程位，使第二个囊体仓处于在另一侧的装载位，并将囊体仓装入装填槽中；

（12）联动液压推杆参照步骤（10）和（11）反向工作完成一个工作循环；

（13）按步骤（10）至（12）反复循环，使囊体仓一个个的从提升联络道上升至提升竖井中自然提升。

上述技术方案的一种实施方式中，所述提升竖井的直径为1m-1.5m。

上述技术方案的一种实施方式中，所述提升竖井的井口设置水位传感器及注水阀，提升井筒及装填井筒的底部设置水压传感器。

上述技术方案的一种实施方式中，所述囊体仓为采用硬质轻材制作的胶囊状仓体，包括主体和上盖，矿石装载于主体中，使囊体仓的重心位于其下部，从而主体自身有竖向导向功能。

上述技术方案的一种实施方式中，所述密封框为高强度的矩形管状结构体，管内设置有耐磨防水内层，密封框与装填井筒及岩体固结。

上述技术方案的一种实施方式中，所述填入装置为与所述密封框内孔匹配的门闩式结构体，设置有耐磨防水表层，填入装置与密封框装配后，耐磨防水表层处于挤压状态，以保证与密封框之间的密封性能。

上述技术方案的一种实施方式中，所述装载平台在装载位处设置卸料阀或者机械手来实现囊体仓在填入装置上装填槽中的装载。

上述技术方案的一种实施方式中，所述装载平台上的装载位和填入装置的装填槽处对应设置有位置传感器。

本发明在岩体中施工包括装填井筒、提升联络道和提升竖井的提升通道，往提升通道中注入水，通过水的浮力来实现矿石的提升。矿石采用囊体仓装载，囊体仓通过横贯装填井筒的填入装置转运至装填井筒处上浮经提升联络道至提升竖井提升中自然提升。填入装置与横贯装填井筒的密封框配合，将囊体仓密封转运至装填井筒提升位。整个方法中，只需设计小型的囊体仓、密封框和填入装置，配套小型的装载平台及囊体仓装载设备，及填入装置的推动设备，而且这些设备均有现成的产品可用，如卸料阀及机械手和液压推杆等，所以整个方法应用过程中，设备的投入成本低。另外，囊体仓的装载转运行程短，一个囊体仓处于提升位时，另一个囊体仓处于装载位，所以提升速度快。所以本发明具有高效能低成本的优势。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视示意图。

图3为图1中填入装置的俯视放大结构示意图。

具体实施方式

本实施例公开的这种地下矿石提升方法，在岩体中施工浮力提升通道，在提升通道的底部密封设置填入装置，采用囊体仓装载矿石后通过填入装置装载至提升通道中通过浮力自然提升，具体包括以下步骤：

（1）装填井筒1、提升竖井2及两者之间的提升联络道3施工：在岩体中施工提升竖井，在提升竖井底部的一侧施工向下倾斜的提升联络道，从提升联络道的下端往下施工竖向的装填井筒，使装填井筒并排位于提升竖井的一侧，且装填井筒和提升竖井通过倾斜的提升联络道连通，如图1、图2所示。

（2）在提升联络道上设置闸门4，并使闸门处于打开状态。

将提升竖井、装填井筒及提升联络道进行防水砼锚高强支护，提升竖井、装填井筒及提升联络道担当浮力提升通道，无需井筒装配。

为便于实现有效的水压控制，掘进小断面的装填井筒和提升竖井，它们的直径宜为1m-1.5m。

提升联络道的倾角不小于60°，内壁平整光滑，确保囊体仓能沿提升联络道运行至提升竖井中继续提升。

（3）在装填井筒1和提升竖井2的侧壁底部设置事故门5，并从事故门往下倾斜施工泄压通道6，泄压通道的末端连通阶段水仓7。

阶段水仓应具备一定的容纳能力，具体根据提升通道的体积确定。事故门配置事故应急逆止阀，同时事故门充当井底清淤联络通道。

（4）在装填井筒1的周围施工硐室8，并在对应装填井筒1顶部位置处的岩体中垂直安装横贯装填井筒的密封框9，并使装填井筒1位于密封框9的中间位置处。

密封框9采用高强度的矩形管状结构体，管内设置耐磨防水内层，密封框与装填井筒及岩体固结。

（5）在密封框9中装入可水平滑动的填入装置10。

如图1、图3所示，填入装置10为与密封框内孔匹配的门闩式结构体，设置有耐磨防水表层，填入装置与密封框装配后，耐磨防水表层处于挤压状态，以保证与密封框之间的密封性能。填入装置10上设置有关于其长度方向中心面左右对称的两个装填槽，装填槽的底部为可透水的网格状。

（6）在硐室中对应密封框的两侧上方对称设置装载平台11，装载平台上对称设置有装载位。

装载位的定位需确保填入装置上两个装填槽中的一个处于装载位正下方时，另一个刚好处于装填井筒处的提升位。

硐室的底板上对应装载位的正下方掘集水沟或者设置集水槽，因为即使填入装置和密封框之间有相互挤压的耐磨防水层，在填入装置从装填井筒往外伸出的时候总还是会有少量的水被带出。

（7）在填入装置的两端安装联动液压推杆12，一端加压的同时另一端泄压，并设定好联动液压推杆的行程为两个装填槽之间的距离。

（8）从提升竖井的井口往提升竖井及装填井筒中注水。

（9）使填入装置的两个装填槽一个位于一侧的装载位正下方、另一个位于提升位。

（10）从装载位将囊体仓13装入对正的装填槽中，联动液压推杆12将填入装置10往对侧推动半个行程位，使装有囊体仓的装填槽移动至提升位，囊体仓在浮力作用下上浮，此时先前处于提升位的装填槽则移动至另一侧的装载位。囊体仓从经提升联络道上升至提升竖井中继续上浮，实现自然提升。

囊体仓为采用硬质轻材制作的胶囊状仓体，包括主体和上盖，矿石装载于主体中，使囊体仓的重心位于其下部，从而使主体自身有竖向导向功能。往囊体仓中装载矿石时，可采用计量装置，以保证囊体仓能正常上浮提升。

装载平台在装载位处可设置卸料阀或者机械手来实现囊体仓在填入装置上装填槽中的装载。

（11）联动液压推杆继续将填入装置往对侧推动半个行程位，使第二个囊体仓处于在另一侧的装载位，并将囊体仓装入装填槽中。

（12）联动液压推杆参照步骤（10）和（11）反向工作，完成一个工作循环，如此循环往复直至将所有的囊体仓提升完毕。

本方法还可在提升竖井内设置水位传感器及水压传感器，在装载位和装填槽处设置位置传感器，如红外传感器。发生水压事故时，事故门打开，事故应急逆止阀打开，使提升通道中的水卸入阶段水仓中，事故门的开闭通过电磁锁实现，逆止阀自带控制器。并通过计算机操作系统来实现远程操控，实现装填过程的监控及应急泄压响应。

从本发明中所涉及的设备来看，只有密封框和填入装置及囊体仓需专门设计，且它们均为小型设备。其它的设备都可选用现有的外购产品来使用，而且也都是小型设备，所以具有成本低的优势。

从囊体仓的转运过程来看，填入装置两个装填槽中的一个处于装载位时，另一个处于提升位，而且装填井筒的两侧对称设置有装载位，所以囊体仓的转运行程短，提升速度快，具有高效能的优势。

Claims (8)

1.一种地下矿石提升方法，在矿体中施工提升竖井，采用囊体仓装运矿石，通过提升竖井中水的浮力使囊体仓提升，包括以下步骤：

（1）在岩体中施工提升竖井，在提升竖井底部的一侧施工向下倾斜的提升联络道，提升联络道的倾角不小于60°，内壁平整光滑，从提升联络道的下端往下施工竖向的装填井筒，使装填井筒并排位于提升竖井的一侧；

（2）在提升联络道上设置闸门，并使闸门处于打开状态；

（3）在装填井筒和提升井筒的侧壁底部设置事故门，作为事故泄压及清淤通道，并从事故门施工泄压通道及其连通的阶段水仓；

（4）在装填井筒的周围施工硐室，并在对应装填井筒顶部位置处的岩体中垂直安装横贯装填井筒的密封框，并使装填井筒位于密封框的中间位置处；

（5）在密封框中装入可水平滑动的填入装置，填入装置上设置有关于其长度方向中心面左右对称的两个装填槽，装填槽的底部为可透水的网格状；

（6）在硐室中对应密封框的两侧上方对称设置装载平台，装载平台上设置有装载位；

（7）在填入装置的两端安装联动液压推杆，一端加压的同时另一端泄压，设定好联动液压推杆的行程为两个装填槽之间的距离；

（8）从提升竖井的井口往提升竖井及装填井筒中注水；

（9）使填入装置的两个装填槽一个位于一侧的装载位正下方、另一个位于提升位；

（10）从装载位将囊体仓装入对正的装填槽中，联动液压推杆将填入装置往对侧推动半个行程位，使装有囊体仓的装填槽移动至提升位，囊体仓在浮力作用下上浮，此时先前处于提升位的装填槽则移动至另一侧的装载位；

（11）联动液压推杆继续将填入装置往对侧推动半个行程位，使第二个囊体仓处于在另一侧的装载位，并将囊体仓装入装填槽中；

（12）联动液压推杆参照步骤（10）和（11）反向工作完成一个工作循环；

（13）按步骤（10）至（12）反复循环，使囊体仓一个个的从提升联络道上升至提升竖井中自然提升。

2.如权利要求1所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述提升竖井的直径为1m-1.5m。

3.如权利要求1所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述提升竖井的井口设置水位传感器及注水阀，提升井筒及装填井筒的底部设置水压传感器。

4.如权利要求1所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述囊体仓为采用硬质轻材制作的胶囊状仓体，包括主体和上盖，矿石装载于主体中，使囊体仓的重心位于其下部，从而主体自身有竖向导向功能。

5.如权利要求1所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述密封框为高强度的矩形管状结构体，管内设置有耐磨防水内层，密封框与装填井筒及岩体固结。

6.如权利要求5所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述填入装置为与所述密封框内孔匹配的门闩式结构体，设置有耐磨防水表层，填入装置与密封框装配后，耐磨防水表层处于挤压状态，以保证与密封框之间的密封性能。

7.如权利要求1所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述装载平台在装载位处设置卸料阀或者机械手来实现囊体仓在填入装置上装填槽中的装载。

8.如权利要求1所述的地下矿石提升方法，其特征在于：所述装载平台上的装载位和填入装置的装填槽处对应设置有位置传感器。

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