[发明专利]一种矿山充填膏体改性管路设施和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充填采矿膏体改性设施及方法，特别是一种矿山膏体改性的管路设施和方法。

背景技术

当前煤矿膏体充填通常采用自地面向井下进行远距离管道输送、工作面多点管路出料的方式和采煤班—隔离班—充填班—凝固班的循环工艺，其面临的突出问题包括：一是膏体类型多为普通水泥型膏体（以普通水泥作为胶结材料），膏体进入充填工作面后凝固时间长，一般需等待8～12h才能进行下一班采煤工作，导致膏体充填开采长期处于一种低效循环模式；二是地面充填站在膏体进入充填管道前加入速凝剂将普通水泥型膏体改性为速凝型膏体，极易发生凝结型堵管，无法满足膏体长距离管道安全输送的需要；三是膏体料浆质量浓度高，在充填工作面后方直接喷洒速凝剂难以与膏体渗透混合，往往导致膏体和速凝结剂分离，均化混合程度较差，无法保证充填效果。因此膏体的改性方式和效果不仅仅是影响着膏体充填开采的效率，当前已成为膏体充填采矿技术推广应用的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于克服在管道外进行膏体改性的不足，提供一种矿山充填膏体改性管路设施和方法。

本发明的目的是这样实现的：该膏体改性包括膏体改性设施和膏体改性方法；

所述的膏体改性设施包括混料装置、自动集控装置、外加剂给料装置和工作面管路单元；外加剂给料装置通过混料装置与工作面管路单元连接，自动集控装置与混料装置和外加剂给料装置连接。

所述的混料装置包括：混料器、均化器；沿膏体来料方向，混料器在均化器的前方，混料器和均化器相邻直接连接；或者所述的混料装置包括：混料器和切换阀；混料器的膏体进料口与切换阀的旁通出料口通过管路连接；或者所述的混料装置包括：均化器和布料管；均化器的膏体出料口与布料管连接。

所述的混料器为管节式为：环管式混料器、单点式混料器或多点式混料器。

所述的均化器为管节式为：内螺带均化器、一字型均化器或十字型均化器。

所述的自动集控装置包括：配电柜、集控柜、线缆；配电柜由井下电源接入，通过线缆与集控柜、外加剂泵连接；集控柜通过线缆配电柜1、回液电液阀、计量仪、出液电液阀连接；所述的配电柜包括：断路器、接触器和热继电器；断路器、接触器和热继电器顺序连接；所述的集控柜包括：柜内电源、PLC程序模块和中间继电器；柜内电源与PLC程序模块连接，PLC程序模块的输出端与中间继电器连接，PLC程序模块的输入端与上级通讯连接。

所述的外加剂给料装置包括：回液电液阀、储料箱、外加剂泵、计量仪、供液管和出液电液阀；外加剂泵进料端与出料箱出料端连接，外加剂泵出料端通过供液管与计量仪、出液电液阀和回液电液阀顺序连接。

所述的计量仪为管式流量计、电磁流量计或压差流量计。

所述的外加剂泵为：柱塞泵或离心泵。

所述的工作面管路单元包括：布料管、工作面管和布料阀；布料阀的两个直通端口分别与工作面管连接，旁通端口与混料器、均化器和布料管顺序连接。

所述的膏体改性方法：在充填工作面顺槽设置一套外加剂给料装置和外加剂自动集控装置，形成外加剂的循环回流和控制通道，沿充填工作面并视工作面长度布置多个改性管路单元和混料装置，每个改性管路单元的布料阀旁通端口与混料器、均化器和布料管顺序连接，布料管出口进入工作面待充区；具体步骤如下：

步骤1：集控柜接受井上控制系统指令，通过线缆控制配电柜，打开回液电液阀、关闭出液电液阀，开启外加剂泵，外加剂自外加剂箱由外加剂泵输出，沿供液管路依次经计量仪、回液电液阀形成外加剂循环回流；

步骤2：集控柜接受井上控制系统指令，通过线缆切换各个工作面管路单元布料阀14的阀位状态，使得各工作面管路单元形成如下通路状态：膏体来料方向的工作面管——布料阀旁通端——混料器——均化器——布料管；

步骤3：改性前膏体由工作面管进入第一个工作面管路单元，依次经布料阀旁通端、混料器、均化器、布料管进入工作面待充区；

步骤4：集控柜接受井上控制系统指令，通过线缆控制打开与本单元对应的出液电液阀并关闭回液电液阀，外加剂经回液电液阀进入混料器；

步骤5：混料器中的外加剂和膏体经均化器的均化混料作用，完成膏体改性，经布料管进入工作面待充区，开始改性膏体充填，充填过程中集控柜实时监测流量仪，并根据上游膏体来料流量和配比自动实时调整外加剂泵的能力；