CN114109484B - 一种连续深井水力提升矿石系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续深井水力提升矿石系统，其技术方案为，包括在副井底部周围布置的两个密封的矿浆仓、两个敞开的制浆仓、在副井管缆间布置的进水管和水力提升管、双向电泵、水平输浆管、地表提升泵室、矿水分离室和地表分离水管，所述进水管底端通过三通头分出两支管分别插入两个矿浆仓仓口位置，进水管顶端到达副井井口与地表分离水管连接；所述水力提升管底端通过三通头分出两支管分别插入两个矿浆仓中，顶端与地表提升泵室连接，矿水分离室通过地表分离水管与进水管相连，所述双向电泵通过水平输浆管道连接相邻的制浆仓和矿浆仓。本发明利用双矿浆仓实现连续提升矿石，大大提高了提升效率，减少了地下矿山开拓、提升成本。

Description

一种连续深井水力提升矿石系统及使用方法

技术领域

本发明属于井下矿石输送领域，具体涉及一种连续深井水力提升矿石系统及使用方法。该方法适用于各种深度的地下煤矿和非煤矿山，对于涌水量较大的矿山同样适用。

背景技术

随着向地球深部进军，深部资源地下开采已经成为主流。越到深部，高埋深导致提升距离增加而增大了提升成本，钢丝绳重量的增加则降低了提升能力，这些因素都制约着矿山向深部发展。另外，多数深井开采矿山涌水排水量大，如新城金矿日排水量达到了50000m³/d；除了排水井以外，建设一条提升矿石的主井需要花费上亿元，且提升过程非连续，运营花费较高。考虑到这些因素，如果能够在排水的同时，将矿石破碎后和水搅拌以矿浆的形式一并提升上来，将大大减少提升和基建成本，增大深井提升能力。

管道提升技术已经较为成熟，像石油、天然气、深海锰结核提升等方面应用较多，水力提升发源于管道提升，核心是以液体为介质来输送固体材料，当液体提升速度大于固体颗粒沉降速度是可行的。但对于地下矿石水力提升技术很重要的一点是要保证连续提升，即矿浆输入、水力提升要能够同时进行。其中公开号为CN104481533A，名称为一种地下矿山矿石提升方法的现有技术中，公开了步骤①，在井下破碎采下的矿石；步骤②，将步骤①中破碎后的矿石在井下进行磨矿；步骤③，将步骤②中磨矿后的矿石在井下制浆；步骤④，通过输浆管道泵送步骤③中的矿石浆料至地表，地面矿浆经过滤后的排水用于步骤③中矿石制浆，该专利中虽公开了循环使用制浆水，但是当井下矿浆输送完后，输浆工作就得停止，等待再次制浆完成后才能进行再次提升，不能实现连续不间断的提升矿石，因此提升效率不高。另由于水力提升时矿浆仓液体压力很大，对提升泵扬程的要求很高，因此，如何能减小提升泵的提升压力，并且实现连续不间断提升，是目前亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种采用双矿浆仓和隔压阀门的方式而实现的一种连续深井水力提升矿石系统及方法，本发明采用的技术方案为：

一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，包括在副井底部周围布置的两个密封的矿浆仓、两个敞开的制浆仓、在副井管缆间布置的1条进水管和1条水力提升管、双向电泵、水平输浆管、地表提升泵室、矿水分离室和地表分离水管，所述进水管底端通过三通头分出两支管分别插入两个矿浆仓仓口位置，进水管顶端到达副井井口与地表分离水管连接；所述水力提升管底端通过三通头分出两支管分别插入两个矿浆仓中，顶端与地表提升泵室连接，地表提升泵室通过管道与矿水分离室连接，矿水分离室通过地表分离水管与进水管相连，双向电泵布置在井底矿浆输送巷道中，所述双向电泵通过水平输浆管道连接相邻的制浆仓和矿浆仓。

进一步地，所述两个矿浆仓相邻设置，两个制浆仓分别设置于对应的矿浆仓一侧。

进一步地，所述双向电泵有两个，分别设置在一个矿浆仓和一个制浆仓之间。

进一步地，所述矿浆仓的底部为球形，上半部为圆柱形筒身，所述制浆仓为长方体状，两仓体积均为1000m³左右。

进一步地，所述进水管和水力提升管与各支管直径均为200mm～300mm，三通头直径须适配进水管和提升管。

进一步地，所述进水管和水力提升管的分管处均设置一个隔压阀门A，以防止水力提升一侧的矿浆仓时高压水进入另一侧矿浆仓。

进一步地，所述双向电泵靠近矿浆仓一侧的水平输浆管处设置一个隔压阀门B，以防止水力提升时矿浆倒灌进入该侧制浆仓。

进一步地，所述两矿浆仓顶部分别安装一个隔压阀门C，以维持和制浆仓输浆输水过程中的气压平衡。

应用于上述的一种连续深井水力提升矿石系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先完成两侧制浆仓的制浆工作，即将采场运出的矿石集中在井底矿仓利用破碎装置将矿石破碎成粒度5mm以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在制浆仓中和水搅拌制成质量浓度为25％左右的矿浆，然后打开隔压阀门B和C，通过双向电泵输送至与之相邻的矿浆仓中，输送完成后关闭隔压阀门B和C；

步骤二、打开其中任一侧进水管和水力提升管分管处的两个隔压阀A，关闭另一侧分管处的两个隔压阀A，通过地表提升泵室抽取矿浆仓中的矿浆，将矿浆提升至地表矿水分离室进行分离处理，分离后的水通过地表分离水管再进入进水管，进水管将分离水输送至该提升侧矿浆仓内。

步骤三、当该提升侧矿浆仓内矿浆浓度降至10％左右时，关闭该侧的两个隔压阀A，停止提升该侧矿浆，与此同时打开另一侧分管处的两个隔压阀A，转而开始提升另一侧矿浆仓内的矿浆，提升矿浆的步骤同步骤二，即通过地表提升泵室抽取矿浆仓中的矿浆，将矿浆提升至地表矿水分离室进行分离处理，分离后的水通过地表分离水管再进入进水管，进水管将分离水输送至该提升侧矿浆仓内。

步骤四、当另一侧矿浆仓在进行水力提升时，打开已停止提升一侧的隔压阀门B和C，通过双向电泵将剩余的低浓度矿浆和分离水输送至制浆仓，进行再次制浆工作，制浆完成后，通过双向电泵输送至与之相邻的矿浆仓中，输送完成后再次关闭该侧的隔压阀门B和C，等待提升。

步骤五、如此重复步骤三、四，以实现连续水力提升过程，即待上一侧的矿浆仓停止提升矿浆后，关闭上一侧分管的两个隔压阀门，打开另一侧分管的两个隔压阀门，进行另一侧矿浆仓的水力提升，同时上一侧矿浆仓和制浆仓再进行制浆和输浆工作，制浆完成后等待再次提升，地表提升泵室可以不间断连续工作，如此实现连续水力提升和制浆、用水循环。

有益效果

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)利用双矿浆仓实现连续不间断提升矿石，此系统安装方便，操作简单，连续提升效率高。

(2)通过利用矿水分离室或选厂分离出的水通过进水管进入矿浆仓置换出矿浆，置换后矿浆仓内的水进入制浆仓进行制浆，制浆仓内的矿浆再进入矿浆仓通过水力提升到达地表矿水分离室，如此实现循环制浆和循环用水，避免了水资源的浪费，响应矿山绿色开采的号召。

(3)地表分离水相对于井下有较大高差，因此，地表分离水进入矿浆仓后对矿浆产生较大压力，可以化地表分离水的压力为提升动力，进而减小提升泵的提升压力。

附图说明

图1为本发明连续深井水力提升矿石的示意图。

其中：1-制浆仓；2-水平输浆管；3-双向电泵；4-隔压阀门B；5-矿浆仓；6-隔压阀门A；7-三通头二；8-水力提升管；9-地表提升泵室；10-矿水分离室；11-地表分离水管；12-进水管；13-三通头一；14-隔压阀门C；15-副井；16-巷道。

具体实施方式

以下将结合附图1对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例

一种连续深井水力提升矿石系统，包括在副井15底部周围布置的两个密封的矿浆仓5、两个敞开的制浆仓1、在副井管缆间布置的1条进水管12和1条水力提升管8、双向电泵3、水平输浆管2、地表提升泵室9、矿水分离室10和地表分离水管11，所述进水管底端通过三通头一13分出两支管分别插入两个矿浆仓仓口位置，进水管12顶端到达副井井口与地表分离水管11连接；所述水力提升管8底端通过三通头二7分出两支管分别插入两个矿浆仓中，顶端与地表提升泵室9连接，地表提升泵室9通过管道与矿水分离室10连接，矿水分离室10通过地表分离水管11与进水管12相连，双向电泵3布置在井底矿浆输送巷道16中，所述双向电泵3通过水平输浆管道2连接相邻的制浆仓和矿浆仓。

进一步地，所述两个矿浆仓5相邻设置，两个制浆仓1分别设置于对应的矿浆仓一侧。

进一步地，所述双向电泵3有两个，分别设置在一个矿浆仓和一个制浆仓之间。

进一步地，所述矿浆仓的底部为球形，上半部为圆柱形筒身，所述制浆仓为长方体状，两仓体积均为1000m³左右。

进一步地，所述进水管12和水力提升管8与各支管直径均为200mm～300mm，三通头直径须适配进水管和提升管。

进一步地，所述进水管12和水力提升管8的分管处均设置一个隔压阀门A6，以防止水力提升一侧的矿浆仓时高压水进入另一侧矿浆仓。

进一步地，所述双向电泵3靠近矿浆仓一侧的水平输浆管处设置一个隔压阀门B4，以防止水力提升时矿浆倒灌进入该侧制浆仓。

进一步地，所述两矿浆仓顶部分别安装一个隔压阀门C14，以维持和制浆仓输浆输水过程中的气压平衡。

应用于上述的一种连续深井水力提升矿石系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、首先完成两侧制浆仓1的制浆工作，即将采场运出的矿石集中在井底矿仓利用破碎装置将矿石破碎成粒度5mm以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在制浆仓1中和水搅拌制成质量浓度为25％左右的矿浆，然后打开隔压阀门B4和C14，通过双向电泵3输送至与之相邻的矿浆仓中，输送完成后关闭隔压阀门B4和C14；

步骤二、打开其中任一侧进水管和水力提升管分管处的两个隔压阀A6，关闭另一侧分管处的两个隔压阀A6，在本实施例中选择先进行右侧提升，即先打开进水管和水力提升管右侧分管处的两个隔压阀A6，关闭左侧分管处的两个隔压阀A6，通过地表提升泵室9抽取矿浆仓5中的矿浆，将矿浆提升至地表矿水分离室10进行分离处理，分离后的水通过地表分离水管11再进入进水管12，进水管12将分离水输送至右侧矿浆仓5内。

步骤三、当右侧矿浆仓5内矿浆浓度降至10％左右时，关闭该侧的两个隔压阀A6，停止提升该侧矿浆，与此同时打开左侧分管处的两个隔压阀A6，转而开始提升左侧矿浆仓内的矿浆，提升矿浆的步骤同步骤二，即通过地表提升泵室9抽取矿浆仓中的矿浆，将矿浆提升至地表矿水分离室10进行分离处理，分离后的水通过地表分离水管11再进入进水管12，进水管12将分离水输送至左侧矿浆仓内。

步骤四、当左侧矿浆仓在进行水力提升时，打开右侧的隔压阀门B4和C14，通过双向电泵3将右侧矿浆仓内剩余的低浓度矿浆和分离水输送至制浆仓1，进行再次制浆工作，制浆完成后，通过双向电泵3输送至与之相邻的矿浆仓中，输送完成后再次关闭该侧的隔压阀门B4和C15，等待提升。

步骤五、当左侧矿浆仓内矿浆浓度降至10％左右时，关闭该侧的两个隔压阀A6，停止提升该侧矿浆，与此同时打开右侧分管处的两个隔压阀A6，转而开始提升右侧矿浆仓内的矿浆，与此同时，左侧矿浆仓和制浆仓进行制浆和输浆工作，制浆完成后等待再次提升。

如此重复步骤三、四、五，以实现左右侧循环，以实现连续水力提升过程，即待上一侧的矿浆仓停止提升矿浆后，关闭上一侧分管的两个隔压阀门，打开另一侧分管的两个隔压阀门，进行另一侧矿浆仓的水力提升，同时上一侧矿浆仓和制浆仓再进行制浆和输浆工作，制浆完成后等待再次提升，地表提升泵室可以不间断连续工作，如此实现连续水力提升和制浆、用水循环。

本实施例中是以先提升右侧矿浆仓为例，当然也可以选择先提升左侧矿浆仓，步骤相同，在此就不重复描述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，包括在副井底部周围布置的两个密封的矿浆仓、两个敞开的制浆仓、在副井管缆间布置的1条进水管和1条水力提升管、双向电泵、水平输浆管、地表提升泵室、矿水分离室和地表分离水管，所述进水管底端通过三通头分出两支管分别插入两个矿浆仓仓口位置，进水管顶端到达副井井口与地表分离水管连接；所述水力提升管底端通过三通头分出两支管分别插入两个矿浆仓中，顶端与地表提升泵室连接，地表提升泵室通过管道与矿水分离室连接，矿水分离室通过地表分离水管与进水管相连，双向电泵布置在井底矿浆输送巷道中，所述双向电泵通过水平输浆管道连接相邻的制浆仓和矿浆仓。

2.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述两个矿浆仓相邻设置，两个制浆仓分别设置于对应的矿浆仓一侧。

3.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述双向电泵有两个，分别设置在一个矿浆仓和一个制浆仓之间。

4.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述矿浆仓的底部为球形，上半部为圆柱形筒身，所述制浆仓为长方体状，两仓体积均为1000m³左右。

5.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述进水管和水力提升管与各支管直径均为200mm~300mm，三通头直径须适配进水管和提升管。

6.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述进水管和水力提升管的分管处均设置一个隔压阀门A，以防止水力提升一侧的矿浆仓内高压水进入另一侧矿浆仓。

7.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述双向电泵靠近矿浆仓一侧的水平输浆管处设置一个隔压阀门B，以防止水力提升时矿浆倒灌进入该侧制浆仓。

8.根据权利要求1所述的一种连续深井水力提升矿石系统，其特征在于，所述两个矿浆仓顶部分别安装一个隔压阀门C，以维持和制浆仓输浆输水过程中的气压平衡。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种连续深井水力提升矿石系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先完成两侧制浆仓的制浆工作，即将采场运出的矿石集中在井底矿仓利用破碎装置将矿石破碎成粒度5mm以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在制浆仓中和水搅拌制成质量浓度为25%左右的矿浆，然后打开隔压阀门B和C，通过双向电泵输送至与之相邻的矿浆仓中，输送完成后关闭隔压阀门B和C；

步骤二、打开其中任一侧进水管和水力提升管分管处的两个隔压阀A，关闭另一侧分管处的两个隔压阀A，通过地表提升泵室抽取矿浆仓中的矿浆，将矿浆提升至地表矿水分离室进行分离处理，分离后的水通过地表分离水管再进入进水管，进水管将分离水输送至该提升侧矿浆仓内；

步骤三、当该提升侧矿浆仓内矿浆浓度降至10%左右时，关闭该侧分管处的两个隔压阀A，停止提升该侧矿浆，与此同时打开另一侧分管处的两个隔压阀A，转而开始提升另一侧矿浆仓内的矿浆，提升矿浆的步骤同步骤二，即通过地表提升泵室抽取矿浆仓中的矿浆，将矿浆提升至地表矿水分离室进行分离处理，分离后的水通过地表分离水管再进入进水管，进水管将分离水输送至该提升侧矿浆仓内；

步骤四、当另一侧矿浆仓在进行水力提升时，打开已停止提升一侧的隔压阀门B和C，通过双向电泵将剩余的低浓度矿浆和分离水输送至制浆仓，进行再次制浆工作，制浆完成后，通过双向电泵输送至与之相邻的矿浆仓中，输送完成后再次关闭该侧的隔压阀门B和C，等待提升；

步骤五、如此重复步骤三、四，以实现连续水力提升过程，即待上一侧的矿浆仓停止提升矿浆后，关闭上一侧分管的两个隔压阀门，打开另一侧分管的两个隔压阀门，进行另一侧矿浆仓的水力提升，同时上一侧矿浆仓和制浆仓再进行制浆和输浆工作，制浆完成后等待再次提升，地表提升泵室可以不间断连续工作，如此实现连续水力提升和制浆、用水循环。

Images