[发明专利]充填管道阀门智能切换控制装置及方法、采空区充填方法

说明书

本发明公开了一种充填管道阀门智能切换控制装置及方法、采空区充填方法。充填管道阀门智能切换控制装置，用于矿山水固混合料浆输送管道线上的阀门控制，包括充填主管路、充填分支管以及排水分支管，充填分支管上设有控制通断的充填阀门，排水分支管上设有控制通断的排水阀门，充填主管路上设有用于通过超声波定向透射以反应出充填主管路内的流体状态的超声波传感装置，充填阀门、排水阀门以及超声波传感装置分别通信连接至控制器，控制器通信连接至充填站控制台，控制器依据充填站控制台发出的指令信号和超声波传感装置输出的信号以控制充填阀门与排水阀门之间的开闭切换。精准实现充填阀门与排水阀门之间的阀门切换，确保充填质量。

技术领域

本发明涉及充填采矿的充填控制技术领域，特别地，涉及一种基于超声波监测的充填管道阀门智能切换控制装置。此外，本发明还涉及一种包括上述充填管道阀门智能切换控制装置的充填管道阀门智能切换方法。此外，本发明还涉及一种包括上述充填管道阀门智能切换方法的采空区充填方法。

背景技术

充填采矿法被证实，在保护矿区生态环境、区域地质构造、保护性开采、开采安全性方面具有最佳的适应性。为此，部分省份出台文件，要求新建矿山必须采用充填采矿法；采矿设计规范明确要求，矿山采矿方法选择必须与充填采矿法进行比较。这些细节表明充填采矿法势必将成为采矿方法发展的主导方向。

充填采矿法的采空区充填一般采用管道输送充填料浆的方式进行，充填料浆为水和固体物料按照一定质量浓度混合组成的水固混合料浆，充填过程如下：(1)输送引管水润洗管路；(2)输送充填料浆；(3)充填结束，输送冲洗水清洗管道。从充填过程可以看出，充填过程的耗水量巨大，其中冲洗管道用水量通常为管道容量的两倍，多数矿山充填管道的长度为1km～3km，管道容积为10m³～50m³，估算出冲洗水量为20m³～100m³，但是水进入充填区域将稀释充填料浆，造成充填料浆离析和分层，降低充填料浆固结后的充填体强度。

为了解决充填料浆和水(引管水和洗管水)的分流，一般在充填主管路末端设置三通，一个分支管路到充填采场，用于输送充填料浆；另一分支管路到水沟或沉淀池，用于排放引管水和冲洗水，并在每个分支管路上设置截流阀门控制充填主管路的流向，从而实现充填料浆和水的分流。由上述切换过程可知，准确掌握阀门的切换时机是实现充填料浆和水分流的基础。

现有的阀门切换时机判断多采取人工值守方法，通过观察管道内料浆颜色变化判断切换时机，但是冲洗时，由于管道壁上粘有大量料浆，在冲洗过程中，即使浓度极低时，管路内颜色的变化也很难通过肉眼观察出，只有等管道冲洗到见清水时才能判断，这时已有大量的冲洗水排入采场。

管道输送充填料浆有自流和泵送两种，均为带压输送，操作人员长期在管道旁值守，如发生管道堵塞，造成管道爆裂，容易造成安全事故。采用人工操作阀门耗时费力，劳动强大，安全性差，人工成本高。

通过采集压力方式来判断切换时机，由于充填过程中管道内压力是变化的，例如堵管，不满管流和浓度变化等，管路内会发生失压或超压现象，监测到的压力非管路正常压力，故容易发生误操作，导致充填料浆和水的分流错误。管输压力为接触式采集，压力传感器容易堵塞、磨损，监测精度差，误差大，难于判断切换时机。

发明内容

本发明提供了一种充填管道阀门智能切换控制装置及方法、采空区充填方法，以解决现有采空区充填料浆输送管道阀门切换时机判断，采用人工值守方式容易造成安全事故且容易误判；采集压力方式监测和控制精度差、容易误操作和容易延误切换时机，进而影响充填质量、造成资源浪费的技术问题。