CN117249332B - 深井充填管道减压控速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深井充填管道减压控速装置。该装置通过将螺旋管道套设在应急保护套管内，在螺旋管道的底端口连接旋流进料组件；其中，使旋流进料管的方向朝向旋流料筒的筒壁的一侧，在旋流出料口上设置比例流动调节阀；如此以三级消能方式逐渐将料浆的冲击压力缩减，使装置的损耗速率降到最低，延长装置的使用寿命；此外，通过在应急保护套管上设置报警器和压力数显表，在旋流进料管的一侧设置带有电动阀门的电动阀门隔室，当螺旋管道爆管时，压力数显表将检测到的数据传递给报警器，由此提醒巡视员需要进行更换，同时电动阀门会启动，使应急保护套管内的料浆通过阀门进入旋流料筒中，从而确保减压控速装置继续运行，不影响矿山生产。

Description

深井充填管道减压控速装置

技术领域

本发明涉及深井矿山充填开采技术领域，尤其涉及一种深井充填管道减压控速装置。

背景技术

由于浅地表矿产资源消耗以及社会发展对矿产资源的需求日益增长，矿山开始转向深井进行开采。而采用充填法进行深井开采，工作效率高，并且可有效的预防控制岩爆，降低工作面的温度，正逐渐发展成为深井矿山采矿方法的首选。但相较于传统的井下充填，深井充填面临着许多关键问题要解决，其中较为重要的一点就是深井充填由于高差大、倍线小，管道所承受的压力增大，管道磨损更为严重。因此分析管道磨损影响因素并提出切实可行的减轻管道磨损技术，对于保证深井充填安全，提高深井充填效率具有重要的理论意义和实际应用价值。

目前深井充填管道承压大、容易磨损的问题主要存在于垂直输送管道，解决这些问题最好的方式是对管道内的充填料浆实施控压减速，其主要目的是消耗因大高差引起的巨大冲击势能。为了消除管道中流体多余的能量，即降低管道中流体的压力，国内外研究人员设计并研究了多种管道消能装置，按照消能装置消能方式分类，管道消能装置分为旋流式消能装置和突缩突扩式消能装置。无论哪种消能装置，都是通过改变流体的固体边界，使液滴之间的相对运动增强，提高液滴之间碰撞和摩擦的强度，从而使更多的能量转变成热能，随流体流走，达到消能的目的。同时，由于深井矿山的垂直充填管道一般都布置在竖井当中，竖井里面的提升装置及其辅助设施已经占用了相当大的空间，并且充填系统的输送管道是充填料浆从充填站送至井下采空区的唯一通道，对于深井充填系统的重要性不言而喻。

有鉴于此，有必要设计一种深井充填管道减压控速装置，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种空间占用少、减压控速效果好、便于快速更换和拆卸的深井充填管道减压控速装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种深井充填管道减压控速装置，包括：应急保护组件、套设在所述应急保护组件内的螺旋管道、与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料组件；所述旋流进料组件包括与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料管、与所述旋流进料管的底端口连接的旋流料筒、与所述旋流料筒的底端口连接的旋流出料口、设置在所述旋流出料口上的比例流动调节阀；所述旋流料筒的筒壁锥度为30°~60°，所述旋流进料管的管口的方向朝向所述旋流料筒的筒壁的一侧。

进一步地，所述应急保护组件包括用于套设所述螺旋管道的应急保护套管、报警器和压力数显表。

进一步地，位于所述旋流进料管的一侧且位于所述应急保护套管内设置有电动阀门隔室；所述电动阀门隔室内设置有电动阀门。

进一步地，所述旋流进料管位于所述应急保护套管内；所述应急保护套管的下端与所述旋流料筒的上端相连接，所述应急保护套管与所述旋流料筒通过所述电动阀门隔室连通。

进一步地，所述压力数显表内设置有压力传感器。

进一步地，所述应急保护套管的材质为耐磨无缝钢管；所述应急保护套管的直径为0.4~0.6m，高度为0.6~1.7m；所述应急保护套管的承压能力与深井矿山充填所用普通垂直管道相同。

进一步地，所述螺旋管道的材质为双金属复合管；所述螺旋管道的螺旋直径为0.3~0.47m，螺旋高度为0.5~1.5m，螺旋圈数为3~7个；所述螺旋管道的承压能力至少为深井矿山充填所用普通垂直管道的1.5倍。

进一步地，所述螺旋管道与所述应急保护套管的内壁的最小距离范围为0.01~0.015m。

进一步地，所述螺旋管道的顶端口通过法兰一与普通垂直管道一连接。

进一步地，所述旋流出料口的底端口通过法兰二与普通垂直管道二连接；所述旋流出料口的内径大于所述普通垂直管道二的内径。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种深井充填管道减压控速装置通过将螺旋管道套设在应急保护套管内，在螺旋管道的底端口连接旋流进料组件；其中，将旋流进料组件中的旋流料筒的筒壁锥度设置为30°~60°，且使旋流进料管的管口方向朝向旋流料筒的筒壁的一侧，并在旋流出料口上设置比例流动调节阀；如此，先通过螺旋管道使充填料浆形成螺旋流，降低料浆的流速和压力，实施柔性消能，实现一级消能的目的；再经过旋流进料管，使料浆沿旋流进料管的管壁做切线运动，再加上旋流料筒是锥形设计，且旋流进料管的管口的方向朝向旋流料筒的筒壁的一侧，这样料浆在先到达旋流料筒筒壁的时候，料浆的动能再次被消耗，随即料浆沿旋流料筒的筒壁旋流而下到达旋流出料口，此过程料浆的动能多次被耗散，实现二级消能的目的；料浆到达旋流出料口后，通过调节比例流动调节阀，对旋流出料口的大小进行灵活调整，使浆料的过流面积突然发生改变，局部流体流速增大，流体间相对速度变大，液滴之间产生强烈摩擦和碰撞，导致流体的动能转换成热能，随流体流走，从而降低流体压力，如此使料浆的动能被进一步消耗，实现三级消能。这种多级消能方式逐渐将料浆的冲击压力进行缩减，使装置部件的损耗速率降到最低，大大延长了装置的使用寿命。此外，比例流动调节阀可以使旋流料筒充满料浆，实现料浆满管流输送，避免产生自由落体运动，如此可使旋流料筒的筒壁受到小的冲击压力，进一步有效延长其使用寿命。

2、本发明提供的一种深井充填管道减压控速装置中的应急保护组件通过设置用于套设螺旋管道的应急保护套管，在应急保护套管上设置的报警器和压力数显表，并在位于旋流进料管的一侧且位于应急保护套管内设置带有电动阀门的电动阀门隔室；在当螺旋管道面对尚未消能的充填料浆，出现承受压力过大而发生爆管的情况时，应急保护套管上设置的带有压力传感器的压力数显表会将检测到的压力数据信号传递给报警器，通过报警器提醒矿山巡视人员此处螺旋管道发生破裂，同时电动阀门隔室的电动阀门将会启动，使得应急保护套管内的料浆通过阀门进入到旋流料筒当中，使应急保护套管代替螺旋管作为充填管道进行料浆输送，从而确保减压控速装置继续运行，不影响矿山生产，只需要等充填系统维护检修时对螺旋管道进行更换即可。

3、本发明提供的一种深井充填管道减压控速装置具有占用空间小、安装简单的优势，因此可根据深井矿山的充填需求，在垂直管道上的任意位置进行安装，并且可通过装置数量的叠加，达到矿山想要的任何降压控速效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种深井充填管道减压控速装置的结构示意图。

附图标记：

11-应急保护套管；12-报警器；13-压力数显表；2-螺旋管道；31-旋流进料管；32-旋流料筒；33-旋流出料口；34-比例流动调节阀；41-电动阀门隔室；42-电动阀门；51-法兰一；52-法兰二；61-普通垂直管道一；62-普通垂直管道二。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

如图1所示，一种深井充填管道减压控速装置，该装置包括：应急保护组件、套设在所述应急保护组件内的螺旋管道2、与所述螺旋管道2的底端口连接的旋流进料组件；所述旋流进料组件包括与所述螺旋管道2的底端口连接的旋流进料管31、与所述旋流进料管31的底端口连接的旋流料筒32、与所述旋流料筒32的底端口连接的旋流出料口33、设置在所述旋流出料口33上的比例流动调节阀34；所述旋流料筒32的筒壁锥度为30°~60°，所述旋流进料管31的管口的方向朝向所述旋流料筒32的筒壁的一侧。所述螺旋管道2的顶端口通过法兰一51与普通垂直管道一61连接。所述旋流出料口33的底端口通过法兰二52与普通垂直管道二62连接；所述旋流出料口33的内径大于所述普通垂直管道二62的内径。

如此设置，先通过螺旋管道2使充填料浆形成螺旋流，降低料浆的流速和压力，实施柔性消能，实现一级消能的目的；再经过旋流进料管31，使料浆沿旋流进料管31的管壁做切线运动，再加上旋流料筒32是锥形设计，且旋流进料管31的管口的方向朝向旋流料筒32的筒壁的一侧，这样料浆在先到达旋流料筒32筒壁的时候，料浆的动能再次被消耗，随即料浆沿旋流料筒32的筒壁旋流而下到达旋流出料口33，此过程料浆的动能多次被耗散，实现二级消能的目的；料浆到达旋流出料口后，通过调节比例流动调节阀34，对旋流出料口33的大小进行灵活调整，使浆料的过流面积突然发生改变，局部流体流速增大，流体间相对速度变大，液滴之间产生强烈摩擦和碰撞，导致流体的动能转换成热能，随流体流走，从而降低流体压力，如此使料浆的动能被进一步消耗，实现三级消能。此外，比例流动调节阀34可以使旋流料筒32充满料浆，实现料浆满管流输送，避免产生自由落体运动，如此可使旋流料筒32的筒壁受到小的冲击压力，有效延长其使用寿命。

具体地，在本发明的一些实施例中，所述应急保护组件包括用于套设所述螺旋管道2的应急保护套管11、设置在所述应急保护套管11上的报警器12和压力数显表13。位于所述旋流进料管31的一侧且位于所述应急保护套管11内设置有电动阀门隔室41；所述电动阀门隔室41内设置有电动阀门42；所述压力数显表13内设置有压力传感器。所述旋流进料管31位于所述应急保护套管11内；所述应急保护套管11的下端与所述旋流料筒32的上端相连接，所述应急保护套管11与所述旋流料筒32通过所述电动阀门隔室41连通。

如此设置，在当螺旋管道2发生爆管时，应急保护套管11上设置的带有压力传感器的压力数显表13会将检测到的压力数据信号传递给报警器12，由此提醒矿山巡视人员此处螺旋管道2发生破裂，同时电动阀门隔室41的电动阀门42将会启动，使得应急保护套管11内的料浆通过电动阀门42进入到旋流料筒32当中，使应急保护套管11代替螺旋管道2作为充填管道进行料浆输送，从而确保减压控速装置继续运行，不影响矿山生产，只需要等充填系统维护检修时对螺旋管道2进行更换即可。

具体地，在本发明的一些实施例中，所述应急保护套管11的材质为耐磨无缝钢管；所述应急保护套管11的直径为0.4~0.6m，高度为0.6~1.7m；所述应急保护套管11的承压能力与深井矿山充填所用普通垂直管道相同。

具体地，在本发明的一些实施例中，所述螺旋管道2的材质为双金属复合管；所述螺旋管道2的螺旋直径为0.3~0.47m，螺旋高度为0.5~1.5m，螺旋圈数为3~7个；所述螺旋管道2的承压能力至少为深井矿山充填所用普通垂直管道的1.5倍。

具体地，在本发明的一些实施例中，所述螺旋管道2与所述应急保护套管11的内壁的最小距离范围为0.01~0.015m。

此外，如果深井矿山有浅部中段的充填需求，只需要在垂直输送管道深部再安设深井充填管道减压控速装置，避免因消能过大，导致充填料浆缺乏足够的动力到达充填区域。此次设计的深井充填管道减压控速装置从井筒空间有限和安装维修角度考虑，体积较小，仅凭单个装置难以实现整个深井充填系统的减压控速，需要在垂直管道上安设多组装置才能达到消能的目的。

下面结合实施例对本发明提供的深井充填管道减压控速装置进行具体说明：

实施例1

本实施例提供了一种深井充填管道减压控速装置，根据深井矿山充填需求，首先采用双金属复合材料制成壁厚为0.015m，螺旋高度为1m，螺旋直径为0.4m，螺旋圈数为4圈的螺旋管道2。为方便连接，螺旋管道2上方的螺旋口还延伸有长为0.2m的竖直管，该竖直管通过法兰一51与矿山的普通垂直管道一61连接。再采用耐磨无缝钢管制成内壁直径为0.5m，高为1.125m，壁厚为0.015m的应急保护套管11，其中，应急保护套管11的一侧安装有报警器12和压力数显表13，两者通过信号传输线连接。安装时，将应急保护套管11套在螺旋管道2外面，应急保护套管11的内壁与螺旋管道2的外壁的最小距离保持0.015m的间隙，并通过螺母在螺旋管道2的竖直管处将应急保护套管11与螺旋管道2连接。接着进行旋流进料组件的安装：将内径为0.15m、壁厚为0.015m、垂直高度为0.2m的旋流进料管31的顶端口对准螺旋管道2的底端口，且使旋流进料管31的管口方向朝向旋流料筒32的筒壁的一侧；采用双金属复合材料制成锥筒高度为0.5m、锥度为33°、壁厚为0.015m、出料口直径为0.2m、高度为0.16m的旋流料筒32，通过螺母将旋流料筒32与应急保护套管11的底端口连接；将旋流料筒32的底端口与旋流出料口33连接，在旋流出料口33上安装比例流动调节阀34，通过法兰二52将旋流出料口33的底端口与矿山的普通垂直管道二62连接。与此同时，在位于旋流进料管31的一侧且位于应急保护套管11内设置带有电动阀门42的电动阀门隔室41，电动阀门42的开口内径为0.15m，高度为0.2m；电动阀门42与报警器12和压力数显表13位于一侧，通过信号传输线和压力数显表13进行连接。

根据本实施例提供的深井充填管道减压控速装置进行模拟性的性能测试方法具体如下：

1、螺旋管道

（1）几何模型的建立

首先选用Fluent中的混合物模型作为数学模型，根据深井充填管道减压控速装置的相关参数，建立管道竖直高度为200m，水平长度为500m，弯管呈90°，弯径比为2.5的L型充填管道进行所选模型参数的可行性验证。其中，L型充填管道的水平方向设置为普通垂直管道，L型充填管道的竖直方向设置为本申请设计的深井充填管道减压控速装置。

（2）料浆流体参数测试

采用某矿粘性系数为0.19Pa.s、密度为1710kg/m³的充填料浆，设计料浆的初始流速为2m/s，管内雷诺数为2264，呈现湍流状态。

（3）模型及参数可靠性验证

将料浆的相关参数带入软件的求解器，通过模拟计算，求得螺旋管道的出口与入口的压差，并将数值模拟结果与理论计算值进行对比，验证数值模拟的可靠性。

（4）模拟结果与分析

验证无误后，重新建立不同型号规格的螺旋管模型，通过数值模拟分析料浆在螺旋管道内的阻力损失情况和速度分布，确定螺旋管道的使用效果。

2、旋流料筒

（1）简易实体模具搭建

按照本实施例的设计要求，采用铁皮焊接成锥度不同的铁筒，外形与深井充填管道减压控速装置的旋流料筒相似。

（2）安装压力数显表

在铁筒侧面靠上的部位连接有竖直的套管（类似应急保护套管），并对其进行钻孔后安装压力数显表。

（3）筒壁压力测量

利用小型泵将砂浆通过PVC管泵送到铁筒当中，管口靠近铁筒上方传感器，且与筒壁呈切线方向，等筒壁压力数显表的示数保持稳定后，记下压力数显表的最大值作为筒壁所受到的最大压力。

螺旋管道和铁筒设计参数如表1所示；对螺旋管道和铁筒中测试的性能数据如表2所示。

实施例2~3

实施例2~3分别提供了一种深井充填管道减压控速装置，与实施例1相比，区别在于进行模拟性能测试时所选用的部件规格尺寸不同，实施例2中对螺旋管道2进行模拟测试时：螺旋直径为0.47m，螺旋高度为1.5m，螺旋圈数为7圈；对旋流料筒32进行模拟测试时：应急保护套管11高度为1.625m，铁筒锥度为33°。实施例3中对螺旋管道2进行模拟测试时：螺旋直径为0.3m，螺旋高度为0.5m，螺旋圈数为3圈；对旋流料筒32进行模拟测试时：应急保护套管11高度为0.625m，铁筒锥度为33°。其余步骤均与实施例1保持一致，在此不再赘述。实施例2~3中各部件的规格尺寸如表1所示。

实施例4~6

实施例4~6分别提供了一种深井充填管道减压控速装置，与实施例1相比，区别在于采用的深井充填管道减压控速装置的数量不同，实施例4~6分别采用了5、15、25个。其余步骤均与实施例1保持一致，在此不再赘述。

对比例1

对比例1提供了一种与实施例1中螺旋管道2高度相同的普通垂直竖管。

对比例2~8

对比例2~3分别提供了一种深井充填管道减压控速装置，与实施例1相比，区别在于对螺旋管道2进行模拟测试时，采用的螺旋高度不同：对比例2中的螺旋高度为1.6m；对比例3中的螺旋高度为0.4m。其余步骤均与实施例1保持一致，在此不再赘述。

对比例4~5分别提供了一种深井充填管道减压控速装置，与实施例2相比，区别在于对螺旋管道2进行模拟测试时，采用的螺旋圈数不同：对比例4中的螺旋圈数为2圈；对比例5中的螺旋圈数为8圈。其余步骤均与实施例2保持一致，在此不再赘述。

对比例6提供了一种深井充填管道减压控速装置，与实施例3相比，区别在于对螺旋管道2进行模拟测试时，采用的螺旋直径不同：对比例6中的螺旋直径为0.47m。其余步骤均与实施例3保持一致，在此不再赘述。

对比例7~8分别提供了一种深井充填管道减压控速装置，与实施例1相比，区别在于对旋流料筒32进行模拟测试时，采用的铁筒锥度不同：对比例7中的铁筒锥度为25°；对比例8中的铁筒锥度为65°。其余步骤均与实施例1保持一致，在此不再赘述。

实施例1~3和对比例1~8中对深井充填管道减压控速装置进行模拟测试时螺旋管道2和铁筒设计参数如表1所示；对螺旋管道2和铁筒中测试的性能数据结果如表2所示。

表1 实施例1~3和对比例1~8中的部件规格尺寸

	螺旋直径/m	螺旋高度/m	螺旋圈数/圈	应急保护套管高度/m	铁筒锥度/°	安装数量/个
							保护范围	0.3~0.47m	0.5~1.5m	3~7	0.6~1.7m	30°~60°
实施例1	0.40	1	4	1.125	33	1
							实施例2	0.47	1.5	7	1.625	33
实施例3	0.30	0.5	3	0.625	33
							实施例4						5
实施例5						15
							实施例6						25
对比例1	普通垂直竖管
							对比例2	0.40	1.6	4
对比例3	0.40	0.4	4
							对比例4	0.47	1.5	2
对比例5	0.47	1.5	8
							对比例6	0.47	0.5	3
对比例7				1.125	25
							对比例8				1.125	65

表2 实施例1~3和对比例1~8中性能数据结果

	进出口压差/Pa（大好）	出口速度/m/s（小好）	磨损速率/um/d（小好）	铁筒壁所受最大冲击压力/MPa	筒内残渣残留情况	沿程阻力损失/Pa/m	工作流速/m/s
								实施例1	27824	2.73	0.124	0.13	残留较少
实施例2	31053	2.56	0.181
								实施例3	20042	2.94	0.085
实施例4						1522.62	4.13
								实施例5						2123.48	3.65
实施例6						2974.15	2.94
								对比例1	2362	4.78				1268.40	4.78
对比例2	26420	2.75	0.118
								对比例3	31568	2.47	0.184
对比例4	18420	3.57	0.077
								对比例5	38451	2.13	0.302
对比例6	28642	2.63	0.125
								对比例7				0.10	残留较多
对比例8				0.19	残留较少

由表2可以看出，实施例1~3提供的的深井减压控速装置中的螺旋管道的进出口压差范围为20042~31053Pa，出口速度范围为2.56~2.94m/s，减压控速效果明显优于采用普通垂直竖管的效果。

对比实施例1和对比例2~3，对比实施例2和对比例4~5，对比实施例3和对比例6，在螺旋管道2其它规格参数相同的情况下，减压控速效果跟螺旋高度成反比，与螺旋圈数、螺旋直径成正比，且影响程度方面螺旋圈数影响最大、螺旋直径次之、螺旋高度最小。但跟减压控速效果相对应，减压控速效果越好，螺旋管道2的磨损速率越快，因此为保证装置的使用寿命，减少维修时间，节约使用空间，不能一味地增加螺旋圈数和螺旋直径，而是需要从矿山的实际情况出发，选择最合理的螺旋管道2的参数，并通过增加数量的方式实现深井充填减压控速。

对比实施例1和对比例7~8，发现旋流料筒32的锥度越小，筒壁所受到的冲击压力越小，但锥度变小，旋流料筒32的高度越高，违背了装置体积小，容易安装的初衷，并且锥度越小，质量重的物料先到达出料口，故而旋流料筒32底部出料口附近容易积料，有可能造成堵塞，影响充填系统的正常运行。因此旋流料筒32的锥度要结合实际情况综合考虑，不易过小过大，影响装置使用。

对比实施例1、实施例4~6及对比例1，发现随着深井垂直管道上安装减压控速装置增多，管道的沿程阻力损失加大，因高差引起的巨大势能得到很好的耗散，从而使管道内的料浆流速得到了很好的控制。但矿山安装数量应考虑井下充填区域的位置，在保证达到减压控速效果的同时，还需要进行充填倍线的重新计算，避免因过于减压控速，导致料浆无法直流输送到充填位置。

综上所述，本发明提供的一种深井充填管道减压控速装置通过将螺旋管道套设在应急保护套管内，在螺旋管道的底端口连接旋流进料组件；其中，使旋流进料管的管口方向朝向旋流料筒的筒壁的一侧，并在旋流出料口上设置比例流动调节阀；如此，先通过螺旋管道使充填料浆形成螺旋流，降低料浆的流速和压力，实施柔性消能，实现一级消能的目的；再经过旋流进料管，使料浆沿旋流进料管的管壁做切线运动，再加上旋流料筒的锥形设计，且旋流进料管的管口的方向朝向旋流料筒的筒壁的一侧，这样料浆在先到达旋流料筒筒壁的时候，料浆的动能再次被消耗，随即料浆沿旋流料筒的筒壁旋流而下到达旋流出料口，此过程料浆的动能多次被耗散，实现二级消能的目的；料浆到达旋流出料口后，通过调节比例流动调节阀，对旋流出料口的大小进行灵活调整，使浆料的过流面积突然发生改变，局部流体流速增大，流体间相对速度变大，液滴之间产生强烈摩擦和碰撞，使料浆的动能被进一步消耗，实现三级消能。这种以三级消能方式逐渐将料浆的冲击压力进行缩减，使装置的损耗速率降到最低，能延长装置的使用寿命。此外，通过设置用于套设螺旋管道的应急保护套管，在应急保护套管上设置报警器和压力数显表，并在旋流进料管的一侧且位于应急保护套管内设置带有电动阀门的电动阀门隔室；在当螺旋管道发生爆管情况时，压力数显表会将检测到的压力数据传递给报警器，由此提醒矿山巡视人员此处螺旋管道发生破裂，同时电动阀门将会启动，使得应急保护套管内的料浆通过阀门进入到旋流料筒当中，从而确保减压控速装置继续运行，不影响矿山生产，只需要等充填系统维护检修时对螺旋管道进行更换即可。本装置具有占用空间小、安装简单的优势，因此可根据深井矿山的充填需求，在垂直管道上的任意位置进行安装，并且可通过装置数量的叠加，达到矿山想要的任何降压控速效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种深井充填管道减压控速装置，其特征在于，包括：应急保护组件、套设在所述应急保护组件内的螺旋管道、与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料组件；所述旋流进料组件包括与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料管、与所述旋流进料管的底端口连接的旋流料筒、与所述旋流料筒的底端口连接的旋流出料口、设置在所述旋流出料口上的比例流动调节阀；所述旋流料筒的筒壁锥度为30°~60°，所述旋流进料管的管口的方向朝向所述旋流料筒的筒壁的一侧；使料浆沿旋流进料管的管壁做切线运动，料浆沿旋流料筒的筒壁旋流而下到达旋流出料口，通过调节比例流动调节阀，对旋流出料口的大小进行灵活调整，使浆料的过流面积突然发生改变；

所述应急保护组件包括用于套设所述螺旋管道的应急保护套管、报警器和压力数显表；位于所述旋流进料管的一侧且位于所述应急保护套管内设置有电动阀门隔室；所述电动阀门隔室内设置有电动阀门；所述旋流进料管位于所述应急保护套管内；所述应急保护套管的下端与所述旋流料筒的上端相连接，所述应急保护套管与所述旋流料筒通过所述电动阀门隔室连通；当螺旋管道发生爆管时，应急保护套管上设置的带有压力传感器的压力数显表会将检测到的压力数据信号传递给报警器，由此提醒矿山巡视人员此处螺旋管道发生破裂，同时电动阀门隔室的电动阀门将会启动，使得应急保护套管内的料浆通过电动阀门进入到旋流料筒当中，确保减压控速装置继续运行。

2.根据权利要求1所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述压力数显表内设置有压力传感器。

3.根据权利要求1所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述应急保护套管的材质为耐磨无缝钢管；所述应急保护套管的直径为0.4~0.6m，高度为0.6~1.7m；所述应急保护套管的承压能力与深井矿山充填所用普通垂直管道相同。

4.根据权利要求3所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述螺旋管道的材质为双金属复合管；所述螺旋管道的螺旋直径为0.3~0.47m，螺旋高度为0.5~1.5m，螺旋圈数为3~7个；所述螺旋管道的承压能力至少为深井矿山充填所用普通垂直管道的1.5倍。

5.根据权利要求4所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述螺旋管道与所述应急保护套管的内壁的最小距离范围为0.01~0.015m。

6.根据权利要求5所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述螺旋管道的顶端口通过法兰一与普通垂直管道一连接。

7.根据权利要求1所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述旋流出料口的底端口通过法兰二与普通垂直管道二连接；所述旋流出料口的内径大于所述普通垂直管道二的内径。