CN115194947B - 一种深井用混凝土搅拌系统 - Google Patents

Abstract

一种深井用混凝土搅拌系统，包括：骨料输送及存储装置用于输送及存储骨料，所述骨料输送及存储装置为可拆卸的分体式结构；水泥供给装置上设置有水泥输送机及破包机，所述水泥供给装置用于输送包装好的水泥并去除包装；混凝土搅拌装置上设置有计量单元、辅料供给单元，所述混凝土搅拌设备用于承接所述水泥供给装置与所述骨料输送及存储装置的卸料，并将骨料、水泥以及辅料搅拌成混凝土；混凝土输送装置用于将所述混凝土输送至深井内的目标位置；控制装置用于控制所述骨料输送及存储装置、水泥供给装置以及所述混凝土搅拌装置。

Description

一种深井用混凝土搅拌系统

技术领域

本发明涉及混凝土搅拌设备领域，具体涉及一种深井用混凝土搅拌系统。

背景技术

随着我国经济的发展，对矿井现代化的要求如建设效率、建设安全性等的提高，矿井下混凝土需求量不断增大。目前使用的混凝土多为商品混凝土，即由搅拌车运送至现场后再进行喷浆作业。然而，煤矿井下的巷道喷浆作业是在地下几百几千米以上的地方进行，现有的地面用搅拌车无法运输至井下，开辟下井的道路成本太高。

另外随着深井钻探技术的成熟，混凝土深井施工需求也越来越多，但向下布管时，混凝土泵配管的倾斜度较大，在倾斜的管路内混凝土有可能因自重而向下自流，使输送管内出现空洞，或因自流使混凝土离析而导致输送管堵塞，严重影响正常施工，费工费料，甚至导致无法继续泵送。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种深井用混凝土搅拌系统，以改善现有的深井用混凝土输送不便的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种深井用混凝土搅拌系统，所述深井用混凝土搅拌系统安装于深井内，包括：骨料输送及存储装置、水泥供给装置、混凝土搅拌装置、混凝土输送装置以及控制装置；其中，骨料输送及存储装置用于接收V型自卸矿车卸载的预拌骨料、并进行输送及存储所述预拌骨料，所述骨料输送及存储装置为可拆卸的分体式结构。水泥供给装置上设置有水泥输送机及破包机，所述水泥供给装置用于输送包装好的水泥并去除包装以获取粉状水泥，水泥的外包装具有防潮防水性。混凝土搅拌装置上设置有计量单元、辅料供给单元，所述混凝土搅拌装置用于承接所述水泥供给装置与所述骨料输送及存储装置的卸料，并将骨料、水泥以及辅料搅拌成混凝土。混凝土输送装置用于将所述混凝土输送至深井内的目标位置。控制装置用于控制所述骨料输送及存储装置、水泥供给装置以及所述混凝土搅拌装置。

在本发明一实施方式中，所述骨料输送及存储装置包括：管道及锥口；所述管道包括：若干个管段，若干个管段依次可拆卸连接，每一所述管段由若干个瓣状管体通过可拆卸连接围合而成；所述锥口与所述管道可拆卸连接，所述锥口上设置有空气炮，所述锥口的出口处设置有卸料单元。

在本发明一实施方式中，所述水泥输送机的端部设置有朝向破包机下倾的斜坡，破包机包括破包机架，破包机架上转动安装有至少两个刀架及数量对应的破包电机，刀架上设置有若干个刀片，刀架的转轴与破包电机的输出轴连接。刀架在破包电机的驱动下转动。刀架可以安装位置及安装方向可以根据实际需求进行调整，例如刀架以自上而下垂直方式安装、自左向右水平安装或者自外向内水平安装，但刀片在旋转过程中自刀刃处接触水泥的包装，即同一个刀片的刀刃比刀背早接触水泥的包装。

所述破包机的下方设置有滚筒筛，所述滚筒筛下方设置有水泥输送机，所述水泥输送机将经过辊筒筛过滤后的水泥输送至所述混凝土搅拌装置内。滚筒筛能够将水泥中存在的大块杂质或结块以及被破碎后的水泥包装带出去。水泥输送机为皮带输送机，皮带输送机的机架为可拆卸结构以便于输送及在井下安装，机架上可拆卸的安装有若干个转动轮，转动轮的外侧设置传送带。所述破包机的上方设置有除尘器。除尘器能够有效捕捉破包过程中激起的扬尘。

在本发明一实施方式中，所述水泥输送机包括第一螺旋输送机及第二螺旋输送机，所述第一螺旋输送机位于所述滚筒筛的下方，所述第二螺旋输送机的进料口位于所述第一螺旋输送机的下方，所述第二螺旋输送机的出料口位于水泥计量斗的上方，所述第二螺旋输送机的出料口位于其进料口的斜上方。第二螺旋输送机可以为管式螺旋输送机，管式螺旋输送机能有效抑制粉状水泥输送过程中产生的粉尘，且第二螺旋输送机将水泥直接输入之水泥剂量斗，省去了中间的水泥存储步骤，这种设计即节省了空间及成本又有效防止水泥在存储过程中受潮发生板结。

在本发明一实施方式中，所述计量单元包括：骨料计量斗、水泥计量斗、水计量斗以及外加剂计量斗；所述辅料供给单元包括：水供给模块以及外加剂供给模块。骨料计量斗用于计量骨料，水泥计量斗用于计量水泥，水计量斗用于计量水，外加剂计量斗用于计量外加剂。外加剂是指混凝土生成过程中除了水泥、沙石骨料以及水之外的其他辅助性原料或添加剂。骨料计量斗的壁体上安装有安装轴，安装轴上转动安装有扇形门，扇形门的径向边缘处固定连接气缸，气缸驱动扇形门围绕安装轴转动以实现卸料口的开合。

在本发明一实施方式中，所述混凝土输送装置包括若干个矿用搅拌车。矿用搅拌车体积小，灵活度高，能够自由出入矿井，利用矿用搅拌车将现场搅拌的混凝土输送至目的地，既便利又经济。

在本发明一实施方式中，所述卸料单元包括插拔阀，所述插拔阀设置于所述锥口的底部；所述插拔阀下方设置有卸料口，卸料口处设置有卸料门，所述卸料门由气缸驱动。所述卸料门为扇形门，所述气缸转动连接摆臂，所述摆臂固定连接扇形门的径向边沿，以带动所述扇形门运动。

在本发明一实施方式中，所述混凝土搅拌装置包括搅拌机，所述搅拌机上设置有拢料斗。拢料斗上开设有出料口，矿用搅拌车自出料口接料。

在本发明一实施方式中，所述控制装置具备防爆性。

本发明深井用混凝土搅拌系统，可根据实际工况将设备选址在深井下最佳位置（如各掘进喷浆工作面的中心），有效解决混凝土深井运输问题；避开传统泵送（大距离向下输送布管）过程中混凝土离析和堵管的难题。从而本发明实现了井下混凝土材料集中管理、机械化搅拌和批量生产；深井用混凝土搅拌系统搅拌效率高、混凝土质量好；配备除尘系统，环保性好，为井下施工作业提供有力保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明深井用混凝土搅拌系统的结构示意图；

图2为本发明混凝土搅拌装置的结构示意图；

图3为本发明卸料单元的结构示意图；

图4为本发明水泥供给装置的结构示意图。

元件标号说明

100、骨料输送及存储装置；110、管道；111、管段；112、管体；120、锥口；130、空气炮；140、卸料单元；141、插拔阀；142、卸料门；143、气缸；144、摆臂；145、状态开关；200、水泥供给装置；210、水泥输送机；211、皮带输送机的机架；212、转动轮；213、传送带；214、除尘器； 220、破包机；230、第一螺旋输送机；240、第二螺旋输送机；250、斜坡；260、滚筒筛；300、混凝土搅拌装置；310、计量单元；311、骨料计量斗；312、水泥计量斗；313、水计量斗；314、外加剂计量斗；320、搅拌机；321、拢料斗；400、控制装置；500、混凝土输送装置；600、V型自卸矿车。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图4，本发明提供一种深井用混凝土搅拌系统，所述深井用混凝土搅拌系统安装于深井内，包括：位于第一通道的骨料输送及存储装置100、位于第二通道内的水泥供给装置200、混凝土搅拌装置300及控制装置400、以及位于第三通道内的混凝土输送装置500；其中，骨料输送及存储装置100用于接收V型自卸矿车600卸载的预拌骨料（预拌骨料可以为砂子与石子预先搅拌在一起的骨料）、并进行输送及存储所述预拌骨料，所述骨料输送及存储装置100为可拆卸的分体式结构。

请参阅图1及图3，在本发明一实施方式中，所述骨料输送及存储装置100包括：管道110及锥口120；所述管道110包括：若干个管段111，若干个管段111依次可拆卸连接，每一所述管段111由若干个瓣状管体112通过可拆卸连接围合而成；所述锥口120与所述管道110可拆卸连接，所述锥口120上设置有空气炮130，空气炮130能够有效防止物料结块下料不畅。所述锥口120的出口处设置有卸料单元140。为了保证骨料的顺利输送，管道110上可设置震动装置，以促使物料能够顺利输送。所属管道110内设置有料位计，所属料位计实时监控物料的动态状态。

请参阅图1及图3，在本发明一实施方式中，所述卸料单元140包括手动插拔阀141，所述手动插拔阀141设置于所述锥口120的底部；正常工作状态插板阀打开，保证物料的卸料流畅，也可根据下料速度需求，调整插板阀开门大小。所述手动插拔阀141下方设置有卸料口，卸料口处设置有卸料门142，所述卸料门142由气缸143驱动。所述卸料门142为扇形门，所述气缸143转动连接摆臂144，所述摆臂144固定连接扇形门的径向边沿，以带动所述扇形门运动。在所属扇形门的径向边沿的外侧设置有状态开关145，状态开关145用于感应扇形门的打开/闭合状态，并将感应信号传送给控制装置400。

请参阅图1及图4，水泥供给装置200上设置有水泥输送机210及破包机220，所述水泥供给装置200用于输送包装好的水泥并去除包装以获取粉状水泥。包装好的水泥可以为袋装水泥。例如，水泥的外包装可以为具有防潮防水性的包装袋。混凝土搅拌装置300上设置有计量单元310、辅料供给单元，所述混凝土搅拌设备用于承接所述水泥供给装置200与所述骨料输送及存储装置100的卸料，并将骨料、水泥以及辅料搅拌成混凝土。混凝土输送装置500用于将所述混凝土输送至深井内的目标位置。控制装置400用于控制所述骨料输送及存储装置100、水泥供给装置200以及所述混凝土搅拌装置300。控制装置400包括用于控制各电气设备（例如电机等）的控制器，控制装置400可集中装配于控制室内。控制室位于第二通道内的地面上。

请参阅图1及图4，在本发明一实施方式中，所述水泥输送机210的端部设置有朝向破包机220下倾的斜坡250，斜坡250的倾斜角度为40-50度，例如为45度，袋装水泥依靠惯性及自身重力自斜坡250上滑落，并落至破包机220上。破包机220包括破包机220架，破包机220架上转动安装有至少两个刀架及数量对应的破包电机，刀架上设置有若干个刀片，刀架的转轴与破包电机的输出轴连接。刀架在破包电机的驱动下转动。刀架可以安装位置及安装方向可以根据实际需求进行调整，例如刀架以自上而下垂直方式安装、自左向右水平安装或者自外向内水平安装，但刀片在旋转过程中自刀刃处接触水泥的包装，即同一个刀片的刀刃比刀背早接触水泥的包装。

请参阅图1及图4，所述破包机220的下方设置有滚筒筛260，滚筒筛260的入口位于破包机220的下方，被破包的水泥连同外包装袋一起落入滚筒筛260中，其中，大块杂质或结块以及被破碎后的水泥包装被带出滚筒筛260外部，粉状水泥落入位于滚筒筛260下方的水泥输送机210，所述水泥输送机210将经过辊筒筛过滤后的水泥输送至所述混凝土搅拌装置300内。水泥输送机210为皮带输送机，皮带输送机的机架211为可拆卸结构以便于输送及在井下安装，机架上可拆卸的安装有若干个转动轮212，转动轮212的外侧设置传送带213。所述破包机220的上方设置有除尘器214。除尘器214能够有效捕捉破包过程中激起的扬尘。所属除尘器214可以为脉冲电磁布袋除尘器214。

请参阅图1及图4，在本发明一实施方式中，所述水泥输送机210包括第一螺旋输送机230及第二螺旋输送机240，所述第一螺旋输送机230位于所述滚筒筛260的下方，所述第二螺旋输送机240的进料口位于所述第一螺旋输送机230的下方，所述第二螺旋输送机240的出料口位于水泥计量斗312的上方，所述第二螺旋输送机240的出料口位于其进料口的斜上方。第二螺旋输送机240可以为管式螺旋输送机，管式螺旋输送机能有效抑制粉状水泥输送过程中产生的粉尘，且第二螺旋输送机240将水泥直接输入之水泥剂量斗，省去了中间的水泥存储步骤，这种设计即节省了空间及成本又有效防止水泥在存储过程中受潮发生板结。

请参阅图4，袋装粉粒体物料（例如为水泥）由皮带输送机传送至45度角的滑板上并依靠重力沿滑板下滑，在下滑过程中由快速转动的刀片将包装袋割开，被割开的残袋和物料滑入滚筒筛260进行筛分。从滚筒筛260落下的物料由螺旋输送机输出，破损的包装袋、杂质、结块物料被滚筒筛260带出机体。割刀破袋过程中引起的粉尘由布袋式除尘器214捕捉并抖落入螺旋输送机。

请参阅图1及图2，在本发明一实施方式中，所述计量单元310包括：骨料计量斗311、水泥计量斗312、水计量斗313以及外加剂计量斗314；所述辅料供给单元包括：水供给模块以及外加剂供给模块。骨料计量斗311用于计量骨料，水泥计量斗312用于计量水泥，水计量斗313用于计量水，外加剂计量斗314用于计量外加剂。外加剂是指混凝土生成过程中除了水泥、沙石骨料以及水之外的其他辅助性原料或添加剂。骨料计量斗311位于骨料传输及存储装置的卸料口的下方，骨料计量斗311的壁体上安装有安装轴，安装轴上转动安装有扇形门，扇形门的径向边缘处固定连接气缸，气缸驱动扇形门围绕安装轴转动以实现卸料口的开合。

请参阅图1及图2，所述混凝土搅拌装置300包括搅拌机320，所述搅拌机320上设置有拢料斗321。拢料斗321上开设有出料口，矿用搅拌车自出料口接料。搅拌机320包括搅拌主机及主机底盘，搅拌主机放置在主机底盘上，上方配置主机罩盖，罩盖上方分别为骨料进料口、粉料进料口；其中，骨料进料口与骨料计量斗311通过软连接进行连接，粉料进料口与粉料计量斗通过软连接相连；主机罩盖侧面进水，进水管与其上方的水计量斗313相连，外加剂计量斗314放置于水秤上方。此外搅拌机320上还设置有除尘装置，所属除尘装置放置在计量层底盘上，并位于靠近外加剂计量筒处。控制室放置在搅拌层，靠近搅拌主机侧，与搅拌主机在同一地平面内；搅拌层与计量层通过平台和爬梯联通。

请参阅图1，在本发明一实施方式中，所述混凝土输送装置500包括若干个矿用搅拌车。矿用搅拌车体积小，灵活度高，能够自由出入矿井，利用矿用搅拌车将现场搅拌的混凝土输送至目的地，既便利又经济。

在本发明一实施方式中，由于矿井或煤井中容易产生易燃易爆物质，因此所述控制装置400具备防爆性，防爆等级可以根据现场的具体要求进行设定。

本发明所述的深井用混凝土搅拌系统的工作过程可以为：

在第一通道，骨料在地面预拌好后，由V型自卸矿车通过第一通道运送至管道110中，管道110采用分体式，底部配备空气炮130破拱，保证物料卸料流畅。

第二通道的水泥供给装置200由皮带输送机和连续破包机220组成，水泥根据用量通过第二通道将袋装水泥运送至连续破包机220处，再由皮带输送机传送至45度角的斜坡250上并依靠重力沿斜坡250下滑，在下滑过程中由快速转动的刀片将包装袋割开，被割开的残袋和物料滑入滚筒筛260进行筛分。从滚筒筛260落下的物料由第一螺旋输送机230输出，再由第二螺旋输送至搅拌系统的水泥计量斗312中；破损的包装袋、杂质、结块物料被滚筒筛260带出机体；割刀破袋过程中引起的粉尘由布袋式除尘器214捕捉并抖落入滚筒筛260分装置。

第二通道的混凝土搅拌装置300主要由骨料计量斗311、水泥、水、外加剂计量斗314、供水装置、供外加剂装置、搅拌装置、电控装置、气控装置、机架、除尘装置、控制室等部分组成。骨料由卸料门142卸入骨料计量斗311中；粉料由螺旋输送机送往粉料计量斗中计量；水、外加剂由水泵送入各自计量斗中计量；当各种物料计量完毕后，先将计量好的骨料卸入搅拌机320中，延时5s后，将计量好的水泥、水、外加剂等一起卸入搅拌机320内搅拌，搅拌好的混凝土由主机卸料口卸入第三通道的矿用搅拌车中，完成一个工作循环。

第三通道的混凝土输送系统，采用矿用搅拌车将拌合好的混凝土通过斜坡250道运送到湿喷地点。矿用搅拌车机动灵活，可满足远距离多地点混凝土需求，不受井下空间狭窄及多变的约束。

综上，本发明深井用混凝土搅拌系统，具有以下优点：

1、可根据实际工况将设备选址在深井下最佳位置（如各掘进喷浆工作面的中心），有效解决混凝土深井运输问题；避开传统泵送（大距离向下输送布管）过程中混凝土离析和堵管的难题；

2、控制装置400均采用防爆等级，可广泛应用到多种矿用环境中；

3、采用分体骨料运输及存储装置有效解决井下设备运输问题；

4、采用连续破包供给水泥随用随运，有效解决因地下环境潮湿而导致的水泥结块或失效问题；

5、实现了井下混凝土材料集中管理、机械化搅拌和批量生产；

6、深井用混凝土搅拌系统搅拌效率高、混凝土质量好；配备除尘系统，环保性好，为井下施工作业提供有力保障。

7、深井用混凝土搅拌系统各类物料均可精确计量，配比更加准确，保证了喷射混凝土强度的稳定可靠，有效解决了浆料不足与湿喷任务量逐年增加的矛盾，为井下全面推广湿喷工艺创造了有利条件。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述深井用混凝土搅拌系统安装于深井内，包括：设置于第一通道的V型自卸矿车，位于第二通道内的水泥供给装置、混凝土搅拌装置及控制装置、位于第三通道内的混凝土输送装置以及设置于所述第一通道和所述第二通道之间的骨料输送及存储装置；骨料输送及存储装置用于接收V型自卸矿车卸载的预拌骨料、并进行输送及存储预拌骨料，所述骨料输送及存储装置为可拆卸的分体式结构；所述第一通道、第二通道和第三通道沿地面深度由浅至深依次布设；所述骨料输送及存储装置靠近第二通道的一端设置有卸料口；水泥供给装置上设置有水泥输送机及破包机，所述水泥供给装置用于输送包装好的水泥并去除包装；混凝土搅拌装置上设置有计量单元、辅料供给单元，所述混凝土搅拌装置用于承接所述水泥供给装置与所述骨料输送及存储装置的卸料，并将骨料、水泥以及辅料搅拌成混凝土；所述计量单元包括：骨料计量斗和水泥计量斗；所述骨料计量斗位于所述骨料传输及存储装置的卸料口的下方；所述混凝土搅拌装置包括搅拌机，搅拌机包括搅拌主机，搅拌主机上方配置主机罩盖，主机罩盖上方设有骨料进料口，骨料进料口与骨料计量斗通过软连接进行连接；混凝土输送装置用于将所述混凝土输送至深井内的目标位置；控制装置用于控制所述骨料输送及存储装置、水泥供给装置以及所述混凝土搅拌装置。

2.根据权利要求1所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述骨料输送及存储装置包括：管道及锥口；所述管道包括：若干个管段，若干个管段依次可拆卸连接，每一所述管段由若干个瓣状管体通过可拆卸连接围合而成；所述锥口与所述管道可拆卸连接，所述锥口上设置有空气炮，所述锥口的出口处设置有卸料单元。

3.根据权利要求1所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述水泥输送机的端部设置有朝向破包机下倾的斜坡，破包机上设置有若干个刀片，所述破包机的下方设置有滚筒筛，所述滚筒筛下方设置有水泥输送机，所述水泥输送机将经过辊筒筛过滤后的水泥输送至所述混凝土搅拌装置内。

4.根据权利要求3所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述破包机的上方设置有除尘器。

5.根据权利要求3所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述水泥输送机包括第一螺旋输送机及第二螺旋输送机，所述第一螺旋输送机位于所述滚筒筛的下方，所述第二螺旋输送机的进料口位于所述第一螺旋输送机的下方，所述第二螺旋输送机的出料口位于水泥计量斗的上方，所述第二螺旋输送机的出料口位于其进料口的斜上方。

6.根据权利要求1所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述计量单元还包括：水计量斗以及外加剂计量斗；所述辅料供给单元包括：水供给模块以及外加剂供给模块。

7.根据权利要求2所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述卸料单元包括插拔阀，所述插拔阀设置于所述锥口的底部；所述插拔阀下方设置有卸料口，卸料口处设置有卸料门，所述卸料门由气缸驱动。

8.根据权利要求7所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述卸料门为扇形门，所述气缸转动连接摆臂，所述摆臂带动所述扇形门运动。

9.根据权利要求1所述的深井用混凝土搅拌系统，其特征在于，所述搅拌机上设置有拢料斗。