CN113509995B - 采空区充填设备以及充填方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种采空区充填设备以及充填方法。该采空区充填设备包括：破碎装置，被配置为破碎充填骨料；混合装置，被配置为将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物；以及输送装置，被配置为将所述充填混合物输送至充填区域，其中，所述输送装置包括供液橇和柱塞泵，所述混合装置通过所述供液橇与所述柱塞泵相连，所述供液橇被配置为从所述混合装置接收所述充填混合物并将其输送给所述柱塞泵，所述柱塞泵被配置为将所述充填混合物加压后输出。

Description

采空区充填设备以及充填方法
技术领域
本公开至少一实施例涉及一种采空区充填设备以及充填方法。
背景技术
矿山采空区是采矿后在地表以下留下的空洞或空腔，如果不进行填充，会造成地面塌陷，带来危险。在矿产开采过程中，往往会形成大量的采空区，而在矿产开采过程中会伴随产生大量的矸石和建筑废料。一边是待充填的广大采空区，一边是堆积占用空间的废弃物料。从而，怎么合理利用矿产开采过程中得到的废弃物料完成充填操作就成了一直困扰矿产开采人员的问题。由于矸石和建筑垃圾废料的多样性，设置一套可实现多种充填骨料充填、满足不同充填方量要求的充填系统布局方案成为发展趋势。
发明内容
本公开的至少一实施例涉及一种采空区充填设备以及充填方法，以利于充填混合物的更高压力和更远距离的输送。
本公开的至少一实施例提供一种采空区充填设备，包括：破碎装置，被配置为破碎充填骨料；混合装置，被配置为将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物；以及输送装置，被配置为将所述充填混合物输送至充填区域；所述输送装置包括供液橇和柱塞泵，所述混合装置通过所述供液橇与所述柱塞泵相连，所述供液橇被配置为从所述混合装置接收所述充填混合物并将其输送给所述柱塞泵，所述柱塞泵被配置为将所述充填混合物加压后输出。
例如，在一些实施例中，所述供液橇包括离心泵。
例如，在一些实施例中，被所述柱塞泵加压后的充填混合物的压力范围为100-120Mpa。
例如，在一些实施例中，所述输送装置还包括管汇橇和充填输送管汇，所述管汇橇的一端与所述柱塞泵相连，所述管汇橇的另一端与所述充填输送管汇相连。
例如，在一些实施例中，所述柱塞泵设置为多个。
例如，在一些实施例中，被所述柱塞泵加压后的充填混合物的压力达到140Mpa。
例如，在一些实施例中，所述破碎装置包括输送机、破碎机、以及振动筛至少之一，所述混合装置包括立式搅拌罐和卧式搅拌机。
例如，在一些实施例中，所述输送机包括覆式皮带输送机和大倾角皮带输送机，所述破碎机包括颚式破碎机和高细破碎机，所述覆式皮带输送机、所述颚式破碎机、所述高细破碎机、所述振动筛、以及所述大倾角皮带输送机依次设置。
例如，在一些实施例中，所述卧式搅拌机包括卧式双轴搅拌机，多个卧式双轴搅拌机通过卸料机构连接至同一个立式搅拌罐。
本公开的至少一实施例还提供一种采空区充填方法，包括：破碎充填骨料；将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物；以及将所述充填混合物输送至充填区域；所述充填混合物经供液橇到达柱塞泵，经所述柱塞泵加压后输出。
例如，在一些实施例中，所述充填骨料包括矸石和建筑废料至少之一，所述充填辅料包括胶结料和粉煤灰至少之一。
例如，在一些实施例中，调节所述柱塞泵的流体出口的压力。
例如，在一些实施例中，调节所述柱塞泵的数量。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备以及充填方法的示意图。
图2为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备以及充填方法的示意图。
图3为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备以及充填方法的示意图。
图4为图3所示的采空区充填设备中的破碎装置以及充填方法中的破碎过程的示意图。
图5为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备中的混合装置以及充填方法中的混合过程的示意图。
图6为图3所示的采空区充填设备中的输送装置以及充填方法中的输送过程的示意图。
图7为本公开的一实施例提供的一种采空区充填方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
矿山的采空区的充填通常需要大量的充填物料，比如矸石、建筑废料等废弃物弥补充填中物料的不足。但在充填过程中以上物料的充填往往需要根据实际物料情况进行切换。
例如，在本公开的实施例中，矿产包括煤矿和金属矿至少之一，当然，也可以是其他具有采空区的矿山。煤矿通常产生大量的煤矸石。例如，矸石包括煤矸石。本公开的实施例以矸石为煤矸石为例进行说明。
图1为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备以及充填方法的示意图。图2为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备以及充填方法的示意图。图3为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备以及充填方法的示意图。图4为图3所示的采空区充填设备中的破碎装置以及充填方法中的破碎过程的示意图。图5为本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备中的混合装置以及充填方法中的混合过程的示意图。图6为图3所示的采空区充填设备中的输送装置以及充填方法中的输送过程的示意图。图7为本公开的一实施例提供的一种采空区充填方法的流程图。
如图1至图3所示，采空区充填设备10包括：破碎装置101、混合装置102、以及输送装置103。例如，破碎装置101被配置为破碎充填骨料。混合装置102被配置为将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物。输送装置103被配置为将充填混合物输送至充填区域。
例如，充填骨料包括矸石、建筑废料等，也可以采用其他适合的充填骨料。例如，充填辅料包括胶结料、粉煤灰至少之一，也可以采用其他适合的充填辅料。本公开的实施例以充填辅料包括胶结料和粉煤灰为例进行说明。例如，胶结料包括水泥，但不限于此，也可以采用其他适合的胶结料。
本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备中的破碎装置101，保障不同充填骨料的使用，可以真正的变废为宝，将废弃物包括矸石、建筑废料等变为满足充填需求的充填骨料，降低了充填成本。
本公开的一实施例提供的采空区充填设备，可以满足不同充填骨料的充填需求，包括且不限于矸石、建筑废料等。
本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备中的混合装置102，按照不同充填骨料配比胶结料、粉煤灰、水，并将充填物料混合成均匀的充填混合物(充填膏体)，即满足充填需求，也可通过调整充填配比，最大程度降低充填成本。
例如，如图1至图3、以及图6所示，输送装置103包括柱塞泵1032和供液橇1031，混合装置102通过供液橇1031与柱塞泵1032相连，供液橇1031被配置为从混合装置接收充填混合物并将其输送给柱塞泵1032，柱塞泵1032被配置为将充填混合物加压后输出。
本公开的一实施例提供的采空区充填设备，利用柱塞泵来替换通常采用的充填泵，输送装置采用柱塞泵来替换常用的充填泵来完成充填任务，以利于充填混合物的更高压力和更远距离的输送。
常用的充填泵的压力范围低。例如，常用的充填泵的压力范围约70-80Mpa。而且，压力越大，充填泵的体积就越大。采矿时根据矿产情况可能会使得输送管路的长度变化，比如输送管路需要加长一定长度，例如，加长100-500米等。通常的充填泵难以满足充填混合物的长距离泵送。
例如，供液橇1031包括离心泵。采用供液橇1031，可以使得输送装置布局紧凑，方便吊装，排量大，安全稳定性高。例如，供液橇1031包括橇装离心泵。供液橇1031设置在柱塞泵1032的前端，为柱塞泵1032提供充填混合物。例如，橇装离心泵可以为加压的离心泵，即橇装离心泵排出的充填混合物的压力大于橇装离心泵接收的充填混合物的压力。
例如，被柱塞泵1032加压后的充填混合物的压力可达140Mpa。例如，被柱塞泵1032加压后的充填混合物的压力范围为100-140Mpa。例如，被柱塞泵1032加压后的充填混合物的压力为137Mpa。较大的压力利于充填混合物的长距离泵送。
本公开的一实施例提供的一种采空区充填设备中的输送装置103，满足不同方量充填需求，并且柱塞泵的使用可以通过调节流体出口的压力和柱塞泵数量至少之一来完成不同输送距离，不同充填方量的充填需求。
例如，如图3和图6所示，输送装置103还包括管汇橇1034和充填输送管汇1033，管汇橇1034的一端与柱塞泵1032相连，管汇橇1034的另一端与充填输送管汇1033相连。例如，充填输送管汇1033的长度大于1000米。例如，充填输送管汇1033的长度范围为1000-2000米。例如，充填输送管汇1033的长度可根据地质和开采情况而定。
在本公开的实施例提供的采空区充填设备中，柱塞泵的压力范围通常在100-120Mpa，充填输送管汇1033(输送管道)的距离可达1000-2000米，柱塞泵的充填压力大，充填距离大，且体积小。
例如，在一些实施例中，为了提高充填方量，提供多个柱塞泵1032。设置多个柱塞泵1032。可根据使用要求匹配不同规格和数量的柱塞泵1032，保障充填方量。
例如，破碎装置101包括输送机、破碎机、以及振动筛至少之一。输送机用于输送物料，破碎机用于破碎物料。
例如，输送机包括皮带输送机，皮带输送机包括覆式皮带输送机和大倾角皮带输送机，破碎机包括颚式破碎机和高细破碎机，所述覆式皮带输送机、所述颚式破碎机、所述高细破碎机、所述振动筛、以及所述大倾角皮带输送机依次设置。例如，采用颚式破碎机对物料进行初步破碎，再采用高细破碎机对物料进行进一步的破碎。经过高细破碎机破碎的物料的颗粒度小于经颚式破碎机破碎的物料的颗粒度。
例如，如图3和图4所示，破碎装置101包括覆式皮带输送机1014、颚式破碎机1011、高细破碎机1012、振动筛1013、以及大倾角皮带输送机1015。振动筛可采用具有较强的筛分能力的振动筛，例如，强力振动筛，本公开的实施例也可以采用其他的振动筛。覆式皮带输送机和大倾角皮带输送机也可以采用其他类型的输送机，本公开的实施例对此不作限定。
例如，混合装置102包括立式搅拌罐和卧式搅拌机。例如，卧式搅拌机包括卧式双轴搅拌机。例如，如图3和图5所示，混合装置102包括卧式双轴搅拌机1021和立式搅拌罐1022。如图3和图5所示，为了提高混合效率，一个立式搅拌罐对应多个卧式双轴搅拌机。例如，如图3和图5所示，多个卧式双轴搅拌机通过卸料机构1023连接至同一个立式搅拌罐。例如，卸料机构1023包括液压卸料机构，但不限于此。
本公开的实施例提供的充填设备中的输送机、破碎机、振动筛、立式搅拌罐以及卧式搅拌机等可采用本领域常用的机器来完成。
例如，如图2、图3和图6所示，输送装置103还包括第一管汇1035和第二管汇1036，供液橇1031通过第一管汇1035与柱塞泵1032的流体入口(物料入口)F1相连，柱塞泵1032的流体出口(物料出口)F2通过第二管汇1036与管汇橇1034相连。
图7为本公开的一实施例提供的一种采空区充填方法的流程图。参考图2、图3、以及图7，该采空区充填方法包括如下步骤。
步骤S1、破碎充填骨料。
步骤S2、将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物。
步骤S3、将充填混合物输送至充填区域20；充填混合物经供液橇1031到达柱塞泵1032，经柱塞泵1032加压后输出。
例如，经柱塞泵1032加压后的充填混合物通过充填输送管汇1033输送至充填区域20。例如，充填输送管汇1033的长度范围为1000-2000米。因设置了柱塞泵，充填混合物可以被加到较大的压力，适合远距离输送。
例如，参考图3和图4，破碎充填骨料包括：将充填骨料(矸石、建筑废料等)通过前装车经过覆式皮带输送机送达喂料仓，通过带有除铁器的振动给料机送达颚式破碎机，再经由高细破碎机和强力振动筛，将充填骨料筛分出适合充填的粒度，并由大倾角皮带输送机送达充填骨料料仓(储料仓)进行储存。
例如，参考图3和图5，将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物包括：称重完成的充填骨料，分别经由卧式双轴搅拌机和立式搅拌罐，将充填骨料、胶结料、粉煤灰、以及水混合成满足充填要求的充填混合物，并经由输入管汇输出。例如，充填骨料、胶结料、粉煤灰、水均可以通过调节称重以适用不同状态下的充填配比。例如，各个原料的配比可根据需要而定。
图5示出了胶结料料仓和粉煤灰料仓。卧式双轴搅拌机通过液压卸料机构将物料卸入立式搅拌罐中。例如，卧式双轴搅拌机包括卧式双轴强力搅拌机。
例如，参考图3和图6，将充填混合物输送至充填区域包括：混合均匀的充填混合物经由供液橇输送至柱塞泵中，由柱塞泵增大充填混合物的输送压力，并通过充填输送管汇(高压管汇)1033输送至需要的充填区域。
例如，在一些实施例中，为了适应不同距离的输送，调节柱塞泵的流体出口的压力。例如，如图6所示，柱塞泵1032包括流体入口F1和流体出口F2。流体入口F1被配置为接收流体，流体出口F2被配置为排出流体。柱塞泵用于为流体加压。即，排出流体的压力大于接收的流体的压力。例如，在本公开的实施例中，流体即为充填混合物。
例如，在一些实施例中，为了提高效率以及适应更远距离的输送，调节柱塞泵的数量。例如，采用多个柱塞泵来实现充填混合物的输送。例如，如图3所示，多个柱塞泵1032与充填输送管汇1033相连。例如，如图3所示，多个柱塞泵1032与管汇橇1034相连。
例如，通过调整泵送压力和柱塞泵配比满足不同输送距离，不同充填方量充填需求。
本公开的实施例提供一种的采空区充填设备和采空区充填方法，满足多种充填骨料下的采空区的充填，不仅及时高效的解决矸石堆积问题、废弃物料无处安放问题，也能更好的变废为宝，解决了充填成本高问题。同时，该采空区充填设备和采空区充填方法可以很好的按照使用需求配置不同方量的充填。
本公开的实施例提供的采空区充填设备和充填方法，通过设置供液橇和柱塞泵，实现采空区按照不同充填骨料、不同输送距离、不同输送方量充填作业。本公开的实施例提供的采空区充填设备和充填方法可以满足不同充填骨料的充填需求，包括且不限于矸石、建筑废料等。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种采空区充填设备，包括：
破碎装置，被配置为破碎充填骨料；
混合装置，被配置为将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物；以及
输送装置，被配置为将所述充填混合物输送至充填区域，
其中，所述输送装置包括供液橇、柱塞泵和第一管汇，所述供液橇包括加压的离心泵，所述混合装置通过所述供液橇与所述柱塞泵相连，所述供液橇通过所述第一管汇与所述柱塞泵相连；所述供液橇被配置为从所述混合装置接收所述充填混合物并将其输送给所述柱塞泵，所述柱塞泵被配置为将所述充填混合物加压后输出；被所述柱塞泵加压后的充填混合物的压力达到100MPa～140MPa。
2.根据权利要求1所述的采空区充填设备，其中，所述输送装置还包括管汇橇和充填输送管汇，所述管汇橇的一端与所述柱塞泵相连，所述管汇橇的另一端与所述充填输送管汇相连。
3.根据权利要求1所述的采空区充填设备，其中，所述柱塞泵设置为多个。
4.根据权利要求1-3任一项所述的采空区充填设备，其中，所述破碎装置包括输送机、破碎机、以及振动筛至少之一，所述混合装置包括立式搅拌罐和卧式搅拌机。
5.根据权利要求4所述的采空区充填设备，其中，所述输送机包括覆式皮带输送机和大倾角皮带输送机，所述破碎机包括颚式破碎机和高细破碎机，所述覆式皮带输送机、所述颚式破碎机、所述高细破碎机、所述振动筛、以及所述大倾角皮带输送机依次设置。
6.根据权利要求4所述的采空区充填设备，其中，所述卧式搅拌机包括卧式双轴搅拌机，多个卧式双轴搅拌机通过卸料机构连接至同一个立式搅拌罐。
7.一种采空区充填方法，包括：
破碎充填骨料；
将破碎后的充填骨料、充填辅料和水混合成充填混合物；以及
将所述充填混合物输送至充填区域，
其中，所述充填混合物经供液橇及第一管汇到达柱塞泵，经所述柱塞泵加压后输出；所述供液橇包括加压的离心泵；被所述柱塞泵加压后的充填混合物的压力达到100MPa～140MPa。
8.根据权利要求7所述的采空区充填方法，其中，所述充填骨料包括矸石和建筑废料至少之一，所述充填辅料包括胶结料和粉煤灰至少之一。
9.根据权利要求7所述的采空区充填方法，其中，调节所述柱塞泵的流体出口的压力。
10.根据权利要求7-9任一项所述的采空区充填方法，其中，调节所述柱塞泵的数量。
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