[发明专利]一种深部煤炭流态化管道输送系统

说明书

本发明公开了一种深部煤炭流态化管道输送系统，包括流态化开采装备、罐笼、绞车房、天轮、地面煤浆储存站、井下中转站、流态化管道输送装置和清水输送装置；罐笼位于立井内，罐笼顶部绞绳通过天轮接入绞车房，地面煤浆储存站设置在地面上；井下中转站设置在立井底部，流态化管道输送装置设置在立井中并连通地面煤浆储存站连通和井下中转站；地面供水站设置在地面上，清水输送管道连通井下中转站和地面供水站；流态化开采装备位于煤层中，流态化开采装备包括掘进破碎舱、煤浆制备舱和煤浆储藏舱。井下流态化开采装备可实现深部煤炭的开采、筛选、原位转化为煤浆；运输部分为管道垂直提升装置，采用多段提升的方式将煤浆输送至地面。

技术领域

本发明涉及一种输送系统，具体涉及一种深部煤炭流态化管道输送系统。

背景技术

目前，井工开采是地下煤炭资源开采的主要开采方式。首先在采煤工作面依靠综采三机（采煤机、液压支架、刮板输送机）的协同工作完成井下煤炭的开采，然后通过带式输送机、轨道矿车等运输设备将煤炭运输至矿井下方，最后由矿井提升机将煤炭提升至地面。随着开采深度的增加，煤岩体的应力水平随之增大，高地应力、高地温、高岩溶水压现象显现，围岩流变使巷道难以支护，巷道修筑及维护成本急剧上升，采煤工作面易发生煤壁片帮、顶板漏冒等现象，因此井工开采受到开采深度的限制明显，不适合深部资源的开采。分析表明，现有技术条件下井工开采的极限深度约为1500m。然而，我国近70%的固态资源分布在2000m以深，因此突破现有煤炭开采方式和开采极限深度，向深部要资源势成为必然选择和重大现实需求。

2016年以来，有学者创新提出了深部煤炭资源流态化开采的颠覆性理论与技术构想，其核心思想是将深部固体矿产资源原位转换为气态、液态或气-固混合态，在井下实现无人智能化采选充及电气热转化。在此基础上，专利CN202010156902.X提出了一种适用于深部煤炭资源的流态化迴行开采结构及方法，指出在进行深部煤炭资源开采时只需布设一个水平大巷和一个流态资源井下中转站，流态化开采设备在井下开采时的补给和输出都通过中转站，但该专利没有明确流态化开采设备的具体结构组成，以及如何将煤炭资源输送至地面。因此，设计一种集掘进破碎舱、中间转化舱、产能输出舱和充填舱为一体的既能够自主行走，又可以将煤炭原位煤浆转化的开采系统，以及煤浆流态化垂直输送系统是十分必要的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种深部煤炭流态化管道输送系统，井下流态化开采装备可实现深部煤炭的开采、筛选、原位转化为煤浆；运输部分为管道垂直提升装置，采用多段提升的方式将煤浆输送至地面。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深部煤炭流态化管道输送系统，包括流态化开采装备、罐笼、绞车房、天轮和地面煤浆储存站；绞车房设置在地面上，天轮设置在立井上，罐笼位于立井内，罐笼顶部绞绳通过天轮接入绞车房，地面煤浆储存站设置在立井旁的地面上；还包括井下中转站、流态化管道输送装置和清水输送装置；井下中转站设置在立井底部的围岩中，流态化管道输送装置设置在立井中，流态化管道输送装置底端与井下中转站连通，流态化管道输送装置顶端与地面煤浆储存站连通；清水输送装置包括地面供水站和清水输送管道，地面供水站设置在立井旁的地面上，清水输送管道位于立井中，连通井下中转站和地面供水站；流态化开采装备位于煤层中，流态化开采装备包括掘进破碎舱、煤浆制备舱和煤浆储藏舱，井下中转站与煤浆储藏舱中的催化剂补给管道和清水补给管道连通。

进一步的，所述掘进破碎舱后侧面边缘与煤浆制备舱前侧面边缘通过前液压缸连接，煤浆制备舱后侧面边缘与煤浆储藏舱前侧面边缘通过后液压缸连接；掘进破碎舱与煤浆制备舱之间顶面和底面分别设有柔性伸缩板，煤浆制备舱与煤浆储藏舱之间顶面和底面分别设有柔性伸缩板。

进一步的，所述掘进破碎舱的前端面设有刀盘组，刀盘组的前侧面上设有主刀盘和副刀盘，刀盘组的后侧面设有主刀盘驱动装置、副刀盘驱动装置。

进一步的，所述掘进破碎舱内设有螺旋输送机、煤炭破碎室和破碎舱液压站，螺旋输送机位于煤炭破碎室前方且与煤炭破碎室连通；破碎舱液压站分别与主刀盘驱动装置、副刀盘驱动装置连接。