[发明专利]一种高浓度放砂、自动化控制的井下采空区的充填系统

说明书

本发明公开了一种高浓度放砂、自动化控制的井下采空区的充填系统。通过一种特殊设计的类平底结构的立式砂仓，造浆时仅通过高压水进行多点化、流态化水力造浆，并通过单管垂直放砂，产生虹吸力，实现高浓度造浆、稳定放砂；并将自动控制系统引入井下采空区充填系统中，使整个综合自动化系统分层三层结构：设备层、控制层、管理层。分别承担对充填的工艺监测、控制调整与控制操作管理等，从而保证充填自动化控制。本系统可控制充填成本、降低能耗、稳定充填料浆浓度和质量，同时可对设备的运行状态进行实时跟踪、监控、控制，减少操作人员数量和劳动强度，具有较高的经济和社会效益。

技术领域

本发明涉及采空区填充技术领域，尤其是涉及一种井下采空区的充填系统。

技术背景

井下采空区的充填是矿山生产工艺中最重要的一环之一，充井下采空区填质量的优劣对于矿山，尤其是步入深部开采的矿山，在控制地压，提高资源回收率，降低矿石贫化与损失等涉及矿山经济效益等方面起着关键性作用。

在一般矿产中，例如山东黄金集团股份有限公司新城金矿，其充填系统多年来一直依赖人工对生产过程中的重要工艺参数，如：砂仓料位、充填料浆浓度、水泥添加量等。如此导致充填原料配比不准确，井下采空区充填体固化后强度未能达到预期要求，且工人劳动强度大，各充填子系统间难以沟通、协调，充填质量不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种高浓度放砂、自动化控制的井下采空区的充填系统，用以解决充填料浆制备过程中，人工控制充填原料配比不精确、各子系统间难以协调、充填料浆配比质量难以控制和监测，且放砂浓度低，经常造成管线堵塞的问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种高浓度放砂、自动化控制的井下采空区的充填系统，它包括选厂和采空区，选厂通过尾砂泵和旋流器连接有砂仓，砂仓还连接有用于测定砂仓内尾砂体积的重球料位器；所述充填系统还包括互相连接的高位水池和生产水池，高位水池和生产水池中均安装有用于测定水位的超声波液位计；生产水池通过水泵和水管连接有带有电动开关阀的水包；所述砂仓为立式砂仓，砂仓底部设计成一个上部宽下部略窄的圆台；水包通过带有电磁流量计的造浆水管连接有造浆环形水管，其中造浆环形水管位于所述圆台内并且开设有多点布置的造浆嘴；造浆环形水管位置均低于水包的最低液位；砂仓底端口连接有放砂管，放砂管上自上至下依次安装有电动铸石球、电磁流量计、浓度计和电动管夹阀；放砂管下端连接有搅拌桶；放砂管与水泵之间还连接有一条下砂冲洗管路，该下砂冲洗管路带有电磁流量计和电动开关阀，并且一端连接在电动铸石球阀上方；高位水池通过带有电磁流量计的补水管路连接所述搅拌桶；

所述充填系统还包括料仓，料仓通过打灰管连接有水泥运输车，在料仓出料口处安装振打器，料仓的出料口连接有双缸格轮给料机，双缸格轮给料机的出料端连接有螺旋计量秤，螺旋计量秤的出料端通过管路连接所述搅拌桶；搅拌桶连接有带有雷达料位计的副桶，副桶通过依次布置的电磁流量计、浓度计和电动三通换向阀与所述采空区相连接。

进一步地：所述充填系统还包括控制器；重球料位器、超声波液位计、电磁流量计、电动开关阀、螺旋计量称、雷达料位计、浓度计、电动管夹阀和三通换向阀分别连接所述控制器。

进一步地：所述造浆环形水管包括上环形水管和下环形水管，上环形水管上的造浆嘴朝向砂仓的侧壁，下环形水管上的造浆嘴朝向砂仓的顶部。

进一步地：所述上环形水管上的造浆嘴在t时刻的总喷水流量：

下环形水管上的造浆嘴在t时刻的总喷水流量：