CN219101412U - 一种立井共井垂直投送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种立井共井垂直投送系统，属于煤矸石井下封存的技术领域，本实用新型中的共用井是利用现有的主立井或回风立井。在主立井：进风、箕斗提煤和煤矸石投料管共用一个井筒；在回风立井：井下回风、瓦斯抽排管、黄泥灌浆管和煤矸石投料管共用一个井筒，可实现集中管理，节约资源(人力、土地、电、水等资源)的目的。为此还专门设计了专用的井下受料缓冲装置，解决了大井深垂直投送煤矸石下落的巨大冲力和巨大气体压强。

Description

一种立井共井垂直投送系统

技术领域

本实用新型属于煤矸石井下封存的技术领域，具体公开了一种立井共井垂直投送系统。

背景技术

煤矸石的危害有许多，比如：压占土地、排放有害气体、污染土壤、水体和大气环境、严重影响矿区生态环境和人体健康；长期堆放的矸石山还容易发生自燃、喷爆、滑坡和淋溶水污染灾害等等。

现阶段煤矸石综合利用的方法主要有：排矸场复垦技术、煤矸石发电技术、煤矸石做建筑骨料技术、煤矸石制砖技术和煤矸石制水泥技术等等。但是这些综合利用技术都有一定的局限性。比如：排矸场复垦技术缺乏国家统一的治理标准，属于先污染再治理，复垦的成本很高，复垦后的土地达不到与当地环境的友好互融；煤矸石发电技术要求煤矿附近要有矸石电厂，煤矸石的热值要与煤矸石电厂的锅炉相匹配，(煤矸石的热值往往达不到锅炉燃烧的要求，需要再进行配煤才能用)，并存在粉煤灰二次污染问题；再比如：煤矸石制砖和煤矸石做建筑骨料要求距离城市不能太远才能保障产品销路，但这些项目往往产生不了经济效益；现有的综合利用手段，最大的问题就是利用矸石量有限，无法消纳煤矿生产的全部煤矸石。

申请人设计的CN 115324642 A煤矸石干式返井工艺及系统，彻底解决了煤矸石污染地面环境的难题，彻底解决了立井煤矸石大运量返井运输的难题，也彻底解决了煤矸石低成本返井封存的难题。该专利中，煤矸石立井垂直投送系统是沟通地面运输系统和井下运输充填系统的关键环节，主井箕斗双向运输技术充分利用现有设施、设备，使得煤矸石返井投资大大降低，但是专井投送煤矸石技术所采用的投料井是煤矸石的专用投料井，功能单一，就是为了投送煤矸石而专门钻的井，需要新选址、钻孔、施工、安装、维护、供电、供水等一系列复杂工程，不符合成本优先原则。

实用新型内容

本实用新型提供一种立井共井垂直投送系统，充分利用现有设施、设备，降低煤矸石返井投资，更利于煤矸石返井运输体系的应用和推广。

本实用新型中的共用井是利用现有的主立井或回风立井。在主立井：进风、箕斗提煤和煤矸石投料管共用一个井筒；在回风立井：井下回风、瓦斯抽排管、黄泥灌浆管和煤矸石投料管共用一个井筒，可实现集中管理，节约资源(人力、土地、电、水等资源)的目的。为此还专门设计了专用的井下受料缓冲装置，解决了大井深垂直投送煤矸石下落的巨大冲力和巨大气体压强。

本实用新型提供第一种立井共井垂直投送系统，包括主立井、投料管、受料硐室、溜矸储存仓、井下受料缓冲装置、装载转运硐室以及安装在装载转运硐室中的输送机，输送机接井下复式运输系统中的返井运矸胶带输送机；主立井的井底为井底水窝；井底水窝上方安装有柔性材料制成的防尘罩Ⅱ；受料硐室位于井底水窝的上方，与主立井连通，顶部设置有进料口，底部设置有出料口，内部设置有溜槽，溜槽的底面对准出料口；溜矸储存仓位于受料硐室的下方，顶端与受料硐室的出料口连通，底端安装有平板闸门；装载转运硐室位于溜矸储存仓的底端；井下受料缓冲装置包括防尘罩Ⅰ、安装梁、铁篦子、缓冲弹簧和气流卸压管；防尘罩Ⅰ安装在受料硐室中构成密封空间，将受料硐室的出料口和溜槽围合在内；安装梁、铁篦子、缓冲弹簧均安装在防尘罩Ⅰ内，均位于溜槽的上方，铁篦子通过缓冲弹簧与安装梁连接；投料管安装在主立井内，穿过受料硐室的进料口和防尘罩Ⅰ，底端对准铁篦子；气流卸压管穿过防尘罩Ⅱ，连通防尘罩Ⅰ和井底水窝。

进一步地，防尘罩Ⅰ上设置有观察窗；防尘罩Ⅰ内安装有料位仪。

进一步地，投料管通过投料管支架安装在主立井内，位于主立井井壁和轨道梁之间。

本实用新型提供第二种立井共井垂直投送系统，包括回风立井、投料管、受料硐室、溜矸储存仓、井下受料缓冲装置、装载转运硐室以及安装在装载转运硐室中的输送机，输送机接回风平巷充填胶带输送机；回风立井的井底为井底水窝；井底水窝上方的安装有柔性材料制成的防尘罩Ⅱ；受料硐室位于井底水窝的上方，与回风立井连通，顶部设置有进料口，底部设置有出料口，内部设置有溜槽，溜槽的底面对准出料口；溜矸储存仓位于受料硐室的下方，顶端与受料硐室的出料口连通，底端安装有平板闸门；装载转运硐室位于溜矸储存仓的底端；井下受料缓冲装置包括防尘罩Ⅰ、安装梁、铁篦子、缓冲弹簧和气流卸压管；防尘罩Ⅰ安装在受料硐室中构成密封空间，将受料硐室的出料口和溜槽围合在内；安装梁、铁篦子、缓冲弹簧均安装在防尘罩Ⅰ内，均位于溜槽的上方，铁篦子通过缓冲弹簧与安装梁连接；投料管安装在回风立井内，穿过受料硐室的进料口和防尘罩Ⅰ，底端对准铁篦子；气流卸压管穿过防尘罩Ⅱ，连通防尘罩Ⅰ和井底水窝。

进一步地，防尘罩Ⅰ上设置有观察窗；防尘罩Ⅰ内安装有料位仪。

进一步地，投料管通过投料管支架安装在回风立井内，位于回风立井井壁和梯子梁之间。

上述立井共井垂直投送系统采取了以下措施。

1.防堵管技术措施：选煤厂的选后煤矸石粒度在50mm以下，投送前增加筛分、破碎设备，保证煤矸石粒度≤50mm以下，沿投料管从地面落到井下，避免发生堵管。

2.防冲击减振的技术措施：立井井筒深度都在上百米以上，煤矸石为固体散料，连续不断地由地面沿投料管降落到井下，对受料装置产生巨大的冲击力，本实用新型设计的井下受料缓冲装置利用动能守恒原理，具有四重减振缓冲功效：

⑴下落煤矸石首先与铁篦子上的煤矸石堆料相撞，产生破碎能，减少一部分动能；

⑵铁篦子上的煤矸石堆料类似于铁轨下的砟石具有减少冲击压力、噪音和缓冲动能；

⑶煤矸石的硬度小于铁篦子硬度，在冲击力的作用下煤矸石破碎，从铁篦子孔漏下，再次减少冲击动能；

⑷铁篦子下的缓冲弹簧在冲击力下产生变形，吸收部分动能，将动能转化为弹性势能；

采取了以上措施可以大大减少下落煤矸石的动能，使得煤矸石以较小的速度流入储矸仓中。

3.气体卸压、除尘和降噪措施：

煤矸石连续不断沿投料管投送到井下，投料管是细长封闭的管道，输送过程是一个非常复杂的气固两相运动，管道里的气体空间被投送物料占据，气体的一部分从投料管上口排出，对下落煤矸石产生阻力，一部分随下落煤矸石从投料管下口压缩排出，产生较大压强。本实用新型利用井底水窝，采用气流卸压管从防尘罩Ⅰ上部引入到井底水窝，气流中带的粉尘随气流喷在水面上，被水面接收，同时卸去气体的压力、降低气体产生的噪音。

4.井下受料缓冲装置构成：

井下受料缓冲装置为钢结构设计，包括铁篦子、缓冲弹簧、安装梁(本实施例采用工字梁)、防尘罩Ⅰ(包括下、上两部分)和料位仪，体积小、重量轻、分体组装式、制作简单、无动力、井上制作井下安装，方便运输、安装，适合于改造和新建矿井的使用。

5.井下硐室的构成：

在整个垂直投送系统中，井下硐室的作用是接收和储存矸石，协调运矸和充填的工作，是承上启下的关键环节，包括受料硐室、溜矸储存仓、装载转运硐室，由于井下受料缓冲装置体积小所以受料硐室的尺寸也大大缩小，溜矸储存仓的储量依据充填量设计，由于受料硐室的尺寸较小，所以给井下硐室的选址、应用带来非常大的方便，也为企业节省投资。

对上述立井共井垂直投送系统的安全可靠性进行评价。

⑴对共用井筒的评价

①利用现有的主立井布置煤矸石垂直投料管：立井作为煤炭提升的主要通道，一般距离地面上的选煤厂较近，提升工具为箕斗，由于投料管的截面面积很小(直径＜500mm)，布置在箕斗两侧空间，固定在轨道梁上，对于起吊、安装、维护、更换、监测都非常方便，对于通风没有影响。井下受料缓冲装置体积小，重量轻，组装式有利于井下布置。气流卸压、除尘和降噪系统利用井底水窝，简单、实用、易实现。

②利用现有的风立井布置煤矸石垂直投料管：风井的主要功能为排出井下污风，通常距离充填工作面较近。井筒内主要布置有梯子间、瓦斯抽排管道和黄泥灌浆管道。布置投料管和井下受料缓冲装置更为方便，投料管固定在梯子梁上，同样不会影响回风，气流卸压、除尘和降噪原理同上。

⑵对通风系统的影响评价

利用主立井或风井投送煤矸石的管道,不能影响主立井的进风和风井的回风,由于投送煤矸石的管道断面直径小于500mm(根据投送量确定)，对进出风影响微小，所以共井投送煤矸石不受影响。

⑶对共用井筒设备的影响评价

投送煤矸石的管道安装在主立井井筒内或回风立井内，利用轨道梁或梯子梁分段固定，管道分段安装便于起吊，便于监测，便于维护，便于更换，所以对井筒装备没有影响。

⑷对现有设施的影响评价

井下的建筑设施有受料硐室、溜矸储存仓、装载转运硐室，这也是整个煤矸石返井充填系统的矿建工程，这几个硐室布置高于煤炭的装载硐室或回风巷的标高，所以不会对现有系统设施造成影响。

本实用新型设计的共用投料井最大特点就是充分利用现有的主立井和风井的设施设备，节省投资和方便管理。

表1—专用矸石投料井与共用投料井的比较

说明：1.专用投料井：专井专用的煤矸石投送用井；共用投料井：投送管道安装在主立井和回风立井；

2.投料井为连接地面和井下煤矸石运送的重要环节；

3.灵活性是指充填工作面随采煤工作面变动，共用井要比专用井使用灵活；

结论：从本表1可以看出采用共用立井投送煤矸石物料具有非常大的优势。

表2—专用投料井与共用投料井辅助生产系统对照表

项目名称	专用投料井	共用投料井
			供电系统	新建	共享公用
供水系统	新建	共享公用
			通讯系统	新建	共享公用
调度控制系统	新建	共享公用
			办公室	新建	共享公用
宿舍	新建	共享公用
			食堂	新建	共享公用
门卫	新建	共享公用

从表2中可以看出共用投料井具有集中管理，节约资源的优势。

本实用新型具有以下有益效果：

1.常规的投料井是煤矸石的专用投料井，需要新选址、钻孔、施工、安装、维护、供电、供水等一系列复杂工程，而本实用新型设计的煤矸石投料管布置在现有主立井或回风立井的井筒内，使得管道为明管，对现有的生产系统没有影响，省去了新场地的选址、钻孔、施工、安装等一系列复杂工程，而场地、供电、供水、井筒共用，投料管材料可以降低重量和材质等级，使得投资大为节省；

2.可以进行大运量煤矸石返井投送，完成充填任务之需；

3.彻底解决煤矸石地面污染难题；

4.彻底解决三下的地表沉降问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为立井共井垂直投送系统的布置图；

图2为井下受料缓冲装置的静止示意图；

图3为井下受料缓冲装置的动态示意图；

图4为投料管在主立井中的布置图；

图5为投料管在回风立井中的布置图；

图6为图5中A-A方向的剖视图。

图中：1-主立井；2-投料管；3-溜矸储存仓；4-装载转运硐室；5-输送机；6-井底水窝；7-防尘罩Ⅱ；8-溜槽；9-平板闸门；10-防尘罩Ⅰ；11-安装梁；12-铁篦子；13-缓冲弹簧；14-气流卸压管；15-观察窗；16-投料管支架；17-轨道梁；18-回风立井；19-梯子梁；20-检修梁；21-矸石堆；22-铁篦子上煤矸石流动路线；23-铁篦子下煤矸石流动路线；24-筒壁；25-箕斗；26-风硐；27-安全出口；28-梯子间；29-运矸胶带输送机漏斗。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种立井共井垂直投送系统，包括主立井1、投料管2、受料硐室、溜矸储存仓3、井下受料缓冲装置、装载转运硐室4以及安装在装载转运硐室4中的输送机5，输送机5接井下复式运输系统中的返井运矸胶带输送机(CN 115324642 A煤矸石干式返井工艺及系统)；主立井1的井底为井底水窝6；井底水窝6上方安装有柔性材料制成的防尘罩Ⅱ7；受料硐室位于井底水窝6的上方，与主立井1连通，顶部设置有进料口，底部设置有出料口，内部设置有溜槽8，溜槽8的底面对准出料口；溜矸储存仓3位于受料硐室的下方，顶端与受料硐室的出料口连通，底端安装有平板闸门9；装载转运硐室4位于溜矸储存仓3的底端；井下受料缓冲装置包括防尘罩Ⅰ10、安装梁11、铁篦子12、缓冲弹簧13和气流卸压管14；防尘罩Ⅰ10安装在受料硐室中构成密封空间，将受料硐室的出料口和溜槽8围合在内；安装梁11、铁篦子12、缓冲弹簧13均安装在防尘罩Ⅰ10内，均位于溜槽8的上方，铁篦子12通过缓冲弹簧13与安装梁11连接，缓冲弹簧13的两端可直接与铁篦子12和安装梁11连接，或铁篦子12和安装梁11安装有滑动套接的套筒，缓冲弹簧13置于套筒中；投料管2安装在主立井1内，穿过受料硐室的进料口和防尘罩Ⅰ10，底端对准铁篦子12；气流卸压管14穿过防尘罩Ⅱ7，连通防尘罩Ⅰ10和井底水窝6。

进一步地，防尘罩Ⅰ10上设置有观察窗15，防尘罩Ⅰ10内安装有料位仪，防尘罩Ⅰ10的上方安装有检修梁20。

进一步地，投料管2通过投料管支架16安装在主立井1内，位于主立井井壁和轨道梁17之间。

主立井煤矸石投送路线：地面矸石运输系统—主立井1—投料管2—井下缓冲受料装置—溜矸储存仓3—接井下复式运输系统—充填采煤工作面。

实施例2

本实施例提供一种立井共井垂直投送系统，包括回风立井18、投料管2、受料硐室、溜矸储存仓3、井下受料缓冲装置、装载转运硐室4以及安装在装载转运硐室4中的输送机5，输送机5接回风平巷充填胶带输送机；回风立井18的井底为井底水窝6；井底水窝6上方的安装有柔性材料制成的防尘罩Ⅱ7；受料硐室位于井底水窝6的上方，与回风立井18连通，顶部设置有进料口，底部设置有出料口，内部设置有溜槽8，溜槽8的底面对准出料口；溜矸储存仓3位于受料硐室的下方，顶端与受料硐室的出料口连通，底端安装有平板闸门9；装载转运硐室4位于溜矸储存仓3的底端；井下受料缓冲装置包括防尘罩Ⅰ10、安装梁11、铁篦子12、缓冲弹簧13和气流卸压管14；防尘罩Ⅰ10安装在受料硐室中构成密封空间，将受料硐室的出料口和溜槽8围合在内；安装梁11、铁篦子12、缓冲弹簧13均安装在防尘罩Ⅰ10内，均位于溜槽8的上方，铁篦子12通过缓冲弹簧13与安装梁11连接；投料管2安装在回风立井18内，穿过受料硐室的进料口和防尘罩Ⅰ10，底端对准铁篦子12；气流卸压管14穿过防尘罩Ⅱ7，连通防尘罩Ⅰ10和井底水窝6。

进一步地，防尘罩Ⅰ10上设置有观察窗15；防尘罩Ⅰ10内安装有料位仪。

进一步地，投料管2通过投料管支架16安装在回风立井18内，位于回风立井井壁和梯子梁19之间。

回风立井煤矸石投送路线：地面矸石运输系统—回风立井18—投料管2—井下缓冲受料装置—溜矸储存仓3—接回风平巷充填胶带输送机—充填采煤工作面。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种立井共井垂直投送系统，包括主立井，主立井的井底为井底水窝，其特征在于，还包括投料管、受料硐室、溜矸储存仓和井下受料缓冲装置；

所述受料硐室位于井底水窝的上方，与主立井连通，顶部设置有进料口，底部设置有出料口，内部设置有溜槽，溜槽的底面对准出料口；

所述溜矸储存仓位于受料硐室的下方，顶端与受料硐室的出料口连通，底端安装有闸门；

所述井下受料缓冲装置包括防尘罩Ⅰ、安装梁、铁篦子、缓冲弹簧和气流卸压管；

所述防尘罩Ⅰ安装在受料硐室中构成密封空间，将受料硐室的出料口和溜槽围合在内；

所述安装梁、铁篦子、缓冲弹簧均安装在防尘罩Ⅰ内，均位于溜槽的上方，铁篦子通过缓冲弹簧与安装梁连接；

所述投料管安装在主立井内，穿过受料硐室的进料口和防尘罩Ⅰ，底端对准铁篦子；

所述气流卸压管连通防尘罩Ⅰ和井底水窝。

2.根据权利要求1所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，防尘罩Ⅰ上设置有观察窗；

防尘罩Ⅰ内安装有料位仪。

3.根据权利要求2所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，还包括安装在井底水窝上方的防尘罩Ⅱ；

气流卸压管穿过防尘罩Ⅱ。

4.根据权利要求3所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，还包括位于溜矸储存仓底端的装载转运硐室以及安装在装载转运硐室中的输送机，输送机接井下复式运输系统中的返井运矸胶带输送机。

5.根据权利要求4所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，投料管通过投料管支架安装在主立井内，位于主立井井壁和轨道梁之间。

6.一种立井共井垂直投送系统，包括回风立井，回风立井的井底为井底水窝，其特征在于，还包括投料管、受料硐室、溜矸储存仓和井下受料缓冲装置；

所述受料硐室位于井底水窝的上方，与回风立井连通，顶部设置有进料口，底部设置有出料口，内部设置有溜槽，溜槽的底面对准出料口；

所述溜矸储存仓位于受料硐室的下方，顶端与受料硐室的出料口连通，底端安装有闸门；

所述井下受料缓冲装置包括防尘罩Ⅰ、安装梁、铁篦子、缓冲弹簧和气流卸压管；

所述防尘罩Ⅰ安装在受料硐室中构成密封空间，将受料硐室的出料口和溜槽围合在内；

所述安装梁、铁篦子、缓冲弹簧均安装在防尘罩Ⅰ内，均位于溜槽的上方，铁篦子通过缓冲弹簧与安装梁连接；

所述投料管安装在回风立井内，穿过受料硐室的进料口和防尘罩Ⅰ，底端对准铁篦子；

所述气流卸压管连通防尘罩Ⅰ和井底水窝。

7.根据权利要求6所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，防尘罩Ⅰ上设置有观察窗；

防尘罩Ⅰ内安装有料位仪。

8.根据权利要求7所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，还包括安装在井底水窝上方的防尘罩Ⅱ；

气流卸压管穿过防尘罩Ⅱ。

9.根据权利要求8所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，还包括位于溜矸储存仓底端的装载转运硐室以及安装在装载转运硐室中的输送机，输送机接回风平巷充填胶带输送机。

10.根据权利要求9所述的立井共井垂直投送系统，其特征在于，投料管通过投料管支架安装在回风立井内，位于回风立井井壁和梯子梁之间。

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