[发明专利]一种用于膏体充填浆料混合添加化学试剂的装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于膏体充填浆料混合添加化学试剂的装置和方法，该装置包括浆料输送管道、化学试剂输送管道、化学试剂混合管道、化学试剂喷射管道、化学试剂喷射孔和圆柱形化学试剂喷射管，将化学试剂和膏体浆料分开输送，便于添加化学试剂，混合效果好，解决了填充膏体添加剂和速凝剂的添加方式合理高效性以及浆料和化学试剂混合不充分的问题，使混合好的膏体在充填时能够快速凝固，减少膏体在管道中的残留，防止管道堵塞情况的发生。将已有的浆料添加管道和化学试剂添加管道相结合，在向浆料中添加化学试剂和速凝剂的同时使浆料和膏体充分混合。该方法操作简便，便于向浆料中添加化学试剂，增加了膏体材料的混合效率，成本低廉，混合效果好。

技术领域

本发明涉及采矿工艺领域，具体公开了一种用于膏体充填浆料混合添加化学试剂的装置和方法。

背景技术

目前在煤矿领域，我国的矿产开采技术已达世界同等领域的先进水平。在我国所采取的各种采煤方法中，充填采矿法已成为了矿产开采中最基本的方法之一，在我国矿产资源领域有着十分重要的作用。充填采矿法是指在采矿作业过程中，将采空区用充填材料填充的采矿方法。充填的目的是为了支护采空区的上层顶板和两侧的岩石，防止在继续开采过程中出现地表塌陷的情况，同时保护了相对价值较高的矿产资源。这种方法能够为采矿工作人员提供一个较为安全的工作环境，减小了采、切等作业的工程量，提高了开采工作的安全与可靠性。

在充填技术中膏体充填技术由于成本低、充填范围广的特点在各大煤矿得到了广泛的应用，它主要针对采空区和冒落区进行充填，充分利用了煤层层状岩石和覆岩的运动规律，能够有效控制巷道顶板和地表的塌陷。本发明结合最新的矿井充填技术发展提出了一种用于膏体充填浆料混合添加化学试剂的装置和方法。

目前，膏体充填采煤技术在国内外的各大矿山中都得到了大量的运用。膏体采煤技术最早的井下运用是在1930年，霍恩公司首次采用了将采矿尾砂作为充填材料的干式充填试验，并成功推动干式充填法在矿山开采中的应用。随后在1969年，澳大利亚开发出了采用水泥胶结充填体作为材料的水泥固结水砂的充填技术，这一技术再次推动了充填技术的发展。70年代后，德国公司首次提出了膏题充填技术这一概念，并在位于德国的格伦德铅锌矿进行研究试用，这项技术在后续的充填采矿中得到广泛的应用。到了1992年，加拿大的Sudbary地区矿山也将膏体充填技术引入日常的采矿作业过程中。我国很早也开始了这项技术的使用，20世纪70年代，我国参照澳大利亚对水砂填充技术的优化，转而使用更加高效的细砂胶结填充技术。由于膏体充填技术具有充填体强度高，充填成本低，易于充填等特点，在1990年后，通过学习德国的充填经验我国成立了国内第一座膏体充填站，这标着我国膏体充填技术迈上了一个新的阶段，随后在金川有色金属公司、武山铜矿、大冶有色金属公司、会泽铅锌矿中主要运用了膏体充填技术。

在膏体充填时，一般情况下都会采用在膏体制备过程中添加缓凝剂等化学试剂使膏体材料延缓凝固，但是在某些特殊情况下或者为了满足某些特殊的要求，比如在巷道、采空区、冒落带等区域的填充，这就需要充填材料在充填到位置后，能够快速凝固。因此在这些情况下一般会采用添加速凝剂的化学试剂来达到目的，但是速凝剂在什么地方添加是一个关键问题，如果在搅拌站添加，则会使膏体迅速的凝固，很可能会发生管路堵塞，为了防止管路堵塞，又需要在充填膏体里添加缓凝剂，这无疑增加了成本，也会有膏体残留在管道内的风险，同时也增加了管道的清洗难度。因此，就需要在膏体充填管道的端头部分进行速凝剂的添加和混合，所以才提出了该装置。

CN101749047A的中国专利公开了一种膏体充填模拟试验系统，其特征包括骨料供料部、辅料供料部、制取膏体的搅拌部及膏体输送与充填部。骨料供料部将各种骨料进行称重计量后送至搅拌部，辅料供料部将辅料制成辅料料浆后送至搅拌部，搅拌部将二者混合均匀制成膏体，再由膏体输送与充填部将膏体经过输送泵及输送管道送至充填模拟架处进行膏体充填。但该系统造价成本较高，需要多台设备与系统进行连接，操作难度大，设计系统和装置较多，需要进行专业的人员培训；此外，该系统还需要先添加化学试剂制备膏体，再运输膏体，不能使膏体及时凝固，同时易使膏体滞留在管道内，造成堵塞，不便于清理。