[发明专利]一种防堵塞的矿山充填站的造浆系统及造浆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下矿山充填站的造浆系统，适用于各类矿山采用砂仓造浆进行井下充填和尾矿固化工程。

背景技术

尾矿是矿山主要固体废弃物之一，尾矿处理是矿山生产的重要环节。近年来, 迫于环境和安全的压力, 减少对地表建（构）筑物的影响，减少地质灾害的发生，实现绿色矿山、环保矿山、无废开采的目标，大多地下矿山采用尾矿充填采矿法。

充填站是充填系统的核心工程，设计单位、研究单位、矿山都对其技术给予了重视和研究。由于尾砂在立式砂仓中沉淀为饱和砂，若使其能由放砂管流出，必须先进行造浆，使之流态化。砂浆的浓度决定着料浆浓度，而料浆的浓度又直接影响着充填体的质量和充填采空区安全稳定性，砂浆浓度的高低也不仅影响充填管路的畅通性，也是降低使用胶凝材料，降低成本的关键因素。

尾矿造浆一般是在砂仓内部安装高压风水管造浆来完成，充填作业时由尾矿造浆系统将砂仓内尾砂造浆活化，自流至搅拌系统与水泥仓放出的水泥搅拌均匀，并经过充填钻孔自流至井下充填管网进行充填。在尾矿造浆过程中，造浆喷嘴的结构及其质量好坏是立式砂仓内尾砂浆流态化是否成功的关键。喷嘴是决定砂浆浓度的核心技术，也是解决砂子流动性的关键技术。当初从国外引进立式砂仓技术时，由于对喷嘴的结构及尾砂放砂机理认识的程度和操作上的误导等方面的原因，导致在充填系统运行过程中，喷嘴的堵塞与损坏严重，使得风水联合活化的方式越来越少，普遍地采用高压水来液化尾砂，因而，在相当一段时期，我国使用立式砂仓的矿山普遍存在着放砂浓度低且不稳定的问题，大大降低了充填体的强度，恶化了井下的工作环境。

目前国内一些喷嘴由于未细致调研造浆技术和充填材料的物理性能、喷嘴的工作原理、作业环境以及充填材料的流动性等方面的内容，所生产的喷嘴结构不合理，常常堵塞，扩气孔，所选用材质及零部件耐腐蚀性较差，喷嘴易损坏等现象，导致喷嘴工作时间较短，造成砂仓内堆砂严重，砂浆浓度忽高忽低，堵塞管路严重，增加清仓换喷嘴负担，严重制约了矿山的安全生产。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，而提供一种防堵塞的矿山充填站的造浆系统，不解决了喷嘴的防堵问题，也延长了其工作寿命，保证了充填造浆的连续性。

本发明的另一目的是提供防堵塞的矿山充填站的造浆系统的造浆工艺，采用高压水、高压气或气水结合的方式对砂仓内的充填材料进行造浆。

为实现本发明的上述目的，本发明一种防堵塞的矿山充填站的造浆系统，采用以下技术方案：

本发明一种防堵塞的矿山充填站的造浆系统，含有砂仓，在砂仓的内部安装气水管，在气水管上安装有喷嘴，所述喷嘴的安装位置位于砂仓的锥体内壁部位，气水管与主气水管相连，在气水管靠近主气水管的一端设有气水管开关，在气水管的排污端设有排污开关。所述的喷嘴是由端盖、外壳、活塞、除砂棒、弹簧、底座组合构成，端盖密封在外壳的上部，底座套在外壳的下部；端盖的内部为弹簧腔体，外壳的中上部为活塞工作空间，活塞工作空间的上部呈圆柱形空腔、下部呈倒形圆台状空腔；活塞采用楔形活塞，其外形与活塞工作空间的倒形圆台状空腔相匹配；活塞的上部中间位置设有弹簧固定芯，弹簧的下部套在弹簧固定芯上，弹簧的上部位于弹簧腔体中；在活塞的下部装有除砂棒，除砂棒位于外壳下部进气端的空腔及底座空腔中；底座安装在气水管上，进气端与气水管相连通，底座用于连接喷嘴与气水管之间的装置；在外壳的中部设有喷气孔，喷气孔的位置与外壳的倒形圆台状空腔位置相对应。外壳及端盖组成了整个喷嘴的保护外套。采用楔形活塞可以有效密闭喷气孔，所述的端盖、外壳、底座均采用耐腐蚀的不锈钢材质，增加在工作环境的抗腐蚀性和耐磨性。

楔形活塞是喷嘴的关键部分，在弹簧与高压气水的作用下在喷嘴腔体内上下运动，阻隔外部环境的砂子进入喷嘴及管网内部。活塞的材质采用铜质材料，由于矿石在选矿过程中添加各类化学剂，砂浆中也残留了不少化学剂，采用铜质活塞不会产生电化学腐蚀，铜质活塞表面也不会积累铁粉等物质。所述的活塞及其上的弹簧固定芯为整体结构。

在所述的除砂棒上设有尖刺，除砂棒看上去就像一个细小的狼牙棒。除砂棒用来除去从气孔进入而粘结在进气端内壁的细砂。由于少量细砂从气孔进入活塞下方的进气端，并粘结在进气端的腔体周围，堵塞进气端，进而挤死活塞。除砂棒在弹簧、高压气水的作用下上下运动，尖刺将进气端腔体内的粘砂清除掉，不会使腔体堵塞。

所述的端盖与外壳之间、底座与外壳之间为螺纹连接；在活塞下部的中心位置设有螺纹孔，除砂棒的上部与活塞之间也为螺纹连接。