[发明专利]充填料浆管道输送的增阻卸压系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种充填料浆管道输送的增阻卸压系统，包括充填竖管、位于井下充填巷道内的水平管、连接充填竖管和水平管的转接管以及与水平管的末端连接的增阻卸压装置，增阻卸压装置与充填竖管的水平距离为2～3m；增阻卸压装置包括与水平管末端连接的消能变径管、至少一个增阻陶瓷复合管以及连接消能变径管和增阻陶瓷复合管的第一连接管道。通过上述方式，提供了一种可减小料浆在管道中的流速，并能减少对输送管道的破坏的充填料浆管道输送的增阻卸压系统。该系统只需在现有的矿山管网系统基础上增设增阻卸压装置即可，便于安装、且安装之后结构可调，适应性强；以耐磨性好的陶瓷材料为增阻卸压装置的主体材料，成本低、使用寿命长、安全系数高。

技术领域

本发明涉及小充填倍线的矿山填充及管道输送技术领域，尤其涉及一种充填料浆管道输送的增阻卸压系统及其使用方法。

背景技术

矿山填充是以填充介质为载体，通过密闭管道或明槽将充填材料和液体混合物从地表输送至地下空区，使地下空区封闭的工艺环节，是采矿过程中一个极其重要的步骤。矿山填充通常是从地表钻垂直和/或倾斜孔至井下某一水平，再通过水平管道和井下小井或钻孔至各个采空区，在充填钻孔内设置充填套管，这样就在井下形成一个充填管网。矿山填充过程中，充填料浆依靠自身重力，从地表流入采空区，由于垂直管道与水平管道的高度差较大，垂直管道内填充料浆形成的势能，一部分用于克服充填管道阻力将充填料浆送入采空区，剩余部分的能量会导致填充料浆在管道内高速流动，从而造成输送管道磨损过快而发生漏浆或爆管事故，威胁工作人员的安全，制约矿山的运行效率。而对于小充填倍线矿山的填充，上述问题更为严重。

现有技术中，主要通过如下三种方法解决上述问题：第一种方法，在充填竖管内增加消能装置，减少料浆自由落体对管壁产生的冲击破坏。该方法中，由于矿山地表至井下的充填竖管一般为一次成孔，在孔内管道固井后形成，其造价高，为咽喉部位，全部竖管均在岩层中，破坏后修复难度极大，一般磨损穿透后即废弃。在竖管中增加消能器会面临无法安装，或安装后无法调整的难题，矿山井下不同中段采场的充填倍线有所变化，竖管消能器的安装位置需设置在充填料浆自由落体与满管流交界处附近，否则无法实现应有的目标。第二种方法，在充填井下管道系统内通过阀门组的切换，设置专用的卸压支路，利用增加管道的形式，增加沿程阻耗，以达到消能的作用，降低料浆的流速。阀门组的切换在带砂料浆输送管道的实际使用过程中效果不佳，频繁开闭之后易磨损漏浆，部分区域长期不开闭时，可能会日积月累而堵塞，造成事故。通过增加管道长度来加大料浆输送阻力可以达到卸压的目的，但过长的管道需要增加大量的巷道、硐室等工程，管道及其附件的增加将耗资巨大。第三种方法，在水平管道适当的位置增加敞空的卸压装置，一般为缓冲池或搅拌槽，使得料浆卸压后，再进入管道进行输送，达到卸压的目的。中间增设敞空的卸压装置将第一段管道内的压力全部卸掉，但存在两个问题，一是卸压装置前面一段抵抗料浆重力势能的管道阻力更小，料浆在竖管内自由落体的破坏作用更强；二是卸压装置后的料浆势能相对不足，难以支持后面一段的管道输送。但是，上述方法存在施工难、成本高、效果不显著的缺陷，因此需要提出一种新的技术方案来解决上述问题。

现有技术中，申请号为CN 106523027 A的发明专利中公开了一种深井管道输送卸压充填装置及其使用方法，该装置由充填管道、卸压箱、单向阀门、压力测量仪、线管、充填站、软木垫板和角钢组成。充填管道为耐磨材质管道且通过卡箍分节连接，填充管道分为垂直段和水平段，卸压箱设置在分节断口处，卸压箱与充填管道焊接连接且在卸压箱和充填管道之间用角钢支护固定，分节断口上部的管道上设置压力测量仪，单向阀门设置在充填管道的入口处，充填站位于充填管道外部，并且通过管道连接单向阀门，管道充填外部设有软木垫板，线管紧贴充填管道外壁，线管内通有线路且与压力测量仪连接。上述技术方案中，通过在管道输送系统内设置单向阀门，降低管道内的压力，提高管道输送的稳定性。然而，在输送系统内设置单向阀门，对密封性的要求高、且阀门在使用过程中易磨损，安全系数低。

有鉴于此，有必要设计一种改进的充填料浆管道输送的增阻卸压系统及其使用方法，以解决上述问题。

发明内容