[发明专利]矿山充填垂直钻孔柔性切割防堵和底部减磨一体化装置

说明书

本发明提供一种矿山充填垂直钻孔柔性切割防堵和底部减磨一体化装置，属于矿山充填技术领域。该装置井上部分包括管道三通、钢丝绳、盲板、卷扬机和充填管，井下部分包括缓冲壶、缓冲壶高压检修口、检修口盲板、钢板、螺栓和充填管，将卷扬机布置在地面，充填钻孔连接一个管道三通，一段作为充填进料管，一段作为钢丝绳的通道，钢丝绳缠绕在卷扬机的滚筒中，绳体置于充填垂直钻孔中，绳末端固定在检修口盲板上，井下布置缓冲壶，缓冲壶顶部连接垂直充填孔，侧面布置高压检修口，用盲板进行封闭，缓冲壶另一侧与水平充填管道相连接，巷道底部预埋钢板，通过螺栓将缓冲壶固定在巷道底板。该装置施工量小，效率高，安全性高，操作方便。

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，特别是指一种矿山充填垂直钻孔柔性切割防堵和底部减磨一体化装置。

背景技术

随着地表资源的枯竭和矿山开采深度的增加，为解决开采过程中存在采空区、高地压和产生大量尾矿的问题，充填采矿法在矿山中的应用比例逐渐上升。充填法将产生的尾矿、胶凝材料、粗骨料和水等按照一定的比例进行混合，形成具有一定流动性的充填料。充填料通过外加力或者重力作用以柱塞流的形式通过管道系统输送至采空区，完成充填作业。充填料经过养护后具有一定强度，可以较好的控制采空区垮冒和地压。同时充填采矿法处理了大量尾矿，降低了对尾矿库的依赖程度，减少了尾矿库征地、建设成本和对环境的破坏。

在整个充填系统中，管道输送系统是较为薄弱的环节之一，容易产生爆管、堵管和磨损等问题，其中堵管是主要、常见问题，管道输送系统发生堵塞会造成较大的经济损失，同时也会影响矿山安全生产。

充填管道系统产生堵管的原因有以下几种：第一，管道泄漏造成部分细浆漏出，使得管道输送阻力上升，造成堵管。第二，充填料制备过稠，增大输送阻力从而造成堵管。第三，料浆浓度低至一定程度，造成料浆离析，粗颗粒在管道沉淀造成堵管。第四，异物混入充填管道，如杂物筛选不净或者管道内衬脱落，造成堵管。目前处理管道堵管问题经常采用泵压水冲洗、拆卸管道等方法进行疏通。由于堵管部位难以确定，拆卸管道工作量较大，造成疏通较为困难，严重影响矿山生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种矿山充填垂直钻孔柔性切割防堵和底部减磨一体化装置，解决因钻孔内异物或充填料等造成的输送故障问题。

该装置包括井上井下两部分，井上部分包括管道三通、钢丝绳、盲板、卷扬机和充填管一，井下部分包括缓冲壶、缓冲壶高压检修口、检修口盲板、钢板、螺栓和充填管二，卷扬机布置在地面，卷扬机用于提供拉伸钢丝绳的力，从而疏通管道，充填钻孔连接一个管道三通，管道三通一端作为充填进料管，连接充填管一，另一端作为钢丝绳的通道，通道上覆盖盲板，钢丝绳缠绕在井上卷扬机的滚筒中，绳体置于垂直的充填钻孔中，绳末端固定在缓冲壶高压检修口的检修口盲板上，井下布置缓冲壶，缓冲壶顶部连接垂直的充填钻孔，侧面布置缓冲壶高压检修口，缓冲壶高压检修口用检修口盲板进行封闭，需要检修时可将其拆卸，缓冲壶另一侧面开一管道口，与水平的充填管二相连接，巷道底部预埋钢板，通过螺栓将缓冲壶固定在巷道底板。

管道三通上方的盲板开一个圆形小口，用于钢丝绳通过，小口直径大于钢丝绳直径。

根据钢丝绳与充填料接触产生的摩擦力和钢丝绳自重，选择钢丝绳直径为10mm-30mm，采用耐磨损和化学腐蚀的钢丝绳，一般采用镀锌层钢丝绳降低料浆的磨损和化学腐蚀；钢丝绳预留2-5m放置在缓冲壶底部。

根据钢丝绳与充填料产生的粘滞力和充填管道的直径进行钢丝绳选型，保证能够拥有一定强度满足料浆固结时拉动钢丝绳疏通管道，同时减小钢丝绳对料浆在管道内流动的影响。

缓冲壶内壁直径为充填管内壁直径的1.5-3倍，缓冲壶外形为圆柱体，底部有通孔，缓冲壶用于降低充填料对垂直管道与水平管道连接处的冲击力，减少管道磨损。

钢丝绳在与充填料接触过程中发生摆动，防止充填料堵管，若发生堵管事故，使用卷扬机控制卷筒将钢丝绳向上拉起，经过钢丝绳与充填料之间往复切割力的作用，疏通管道。