專(zhuān)利名稱(chēng)：漿體材料的制送自助一體化設(shè)備及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于煤礦采空區(qū)充填的漿體材料的制送自助一體化設(shè)備及工藝，屬于礦井采空區(qū)充填領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了最大程度地控制煤礦采空區(qū)上覆巖層的移動(dòng)，確保房屋、道路、水體、管道等各種建筑設(shè)施不受損害，實(shí)現(xiàn)“三下”壓煤的安全開(kāi)采和有效利用，我國(guó)煤礦企業(yè)普遍采用了充填法對(duì)采空區(qū)實(shí)施管理。目前，在高水、膏體、似膏體、水沙等應(yīng)用相對(duì)廣泛的充填方法中，充填材料的制備與輸送大都采取了機(jī)械方式，比如攪拌混合器、皮帶輸送機(jī)、柱塞泵、破碎機(jī)、搗實(shí)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備，并且制備和輸送這兩個(gè)環(huán)節(jié)在時(shí)間和空間上是相對(duì)獨(dú)立的工作單元。這些方法不同程度地存在四種缺陷:一是設(shè)備繁多且大多處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不安全因素較多；二是充填材料的制備與輸送需要占用互不重疊的時(shí)間和空間，充填能力較低；三是設(shè)備的運(yùn)行全部借助外部動(dòng)力，能耗成本較大；四是設(shè)備的運(yùn)行屬于開(kāi)放式，粉塵、噪聲等職業(yè)危害較重。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上現(xiàn) 有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種用于煤礦采空區(qū)充填的漿體材料的制送自助一體化設(shè)備及工藝，在不輸入外部動(dòng)力的情況下，能夠依靠物料的位能通過(guò)特定的混合設(shè)備實(shí)現(xiàn)漿體材料的連續(xù)和同期的制備與輸送。本發(fā)明所述的漿體材料的制送自助一體化設(shè)備，包括清水儲(chǔ)備池以及上下順次連接的原料風(fēng)力混合器、混料靜止貯存?zhèn)}、固液旋流制漿器和初漿湍動(dòng)成漿器，原料風(fēng)力混合器頂部封閉，側(cè)壁沿切線方向設(shè)置數(shù)個(gè)原料入口，固液旋流制漿器的側(cè)壁沿切線方向設(shè)置一個(gè)清水入口，清水入口通過(guò)輸送管路與清水儲(chǔ)備池連接，固液旋流制漿器頂部的混料吸入口通過(guò)混料吸送管與混料靜止貯存?zhèn)}底部的混料吸出口連接，固液旋流制漿器底部的初漿輸出口通過(guò)初漿輸送管路與初漿湍動(dòng)成漿器連接且初漿輸送管路沿水平方向伸入初漿湍動(dòng)成漿器的尾部，固液旋流制漿器的清水入口、混料吸入口均安裝自動(dòng)控制閥。所述的清水儲(chǔ)備池與固液旋流制漿器的高度差為IOm 50m。所述的固液旋流制漿器與初漿湍動(dòng)成漿器的高度差為IOOm 200m。本發(fā)明所述的漿體材料的制送自助一體化工藝，包括以下步驟:①打開(kāi)原料風(fēng)力混合器的原料入口，在無(wú)外部動(dòng)力輸入的情況下，借用運(yùn)輸槽車(chē)卸料過(guò)程中的過(guò)剩風(fēng)力，將各種粉料沿原料風(fēng)力混合器外壁切線方向的原料入口同時(shí)送入原料風(fēng)力混合器中進(jìn)行混合；②混合均勻后的各種粉料進(jìn)入混料靜止貯存?zhèn)}，備用；③打開(kāi)固液旋流制漿器的清水入口和混料吸入口上的自動(dòng)控制閥，位于清水入口上方的清水儲(chǔ)備池與清水入口之間的垂直距離大于10米，在無(wú)外部動(dòng)力輸入的情況下，借助10米以上高差的位能將清水沿固液旋流制漿器外壁切線方向送入固液旋流制漿器中，并形成水平旋轉(zhuǎn)和垂直下降的水流，混料靜止貯存?zhèn)}中的粉料借助其自重和水流的旋流負(fù)壓雙重作用被吸入固液旋流制漿器，進(jìn)入固液旋流制漿器的混料，實(shí)現(xiàn)與水流的混合，形成初漿；④初漿通過(guò)初漿輸送管路送至與固液旋流制漿器垂直距離大于100米的井底，在無(wú)外部動(dòng)力輸入的情況下，初漿借助100米以上高差的位能高速下降至井底，之后沿水平方向進(jìn)入初漿湍動(dòng)成漿器，并在初漿湍動(dòng)成漿器內(nèi)部形成回返湍動(dòng)的流場(chǎng)，初漿中的固液兩相在回返湍動(dòng)的流場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)充分混合，最終形成均勻度和粘稠度滿(mǎn)足要求的漿體材料，即成漿。所述的初衆(zhòng)瑞動(dòng)成衆(zhòng)器的初衆(zhòng)輸入方向與成衆(zhòng)輸出方向相反，使衆(zhòng)體在成衆(zhòng)器內(nèi)形成回返與湍動(dòng)的流場(chǎng)，為固液物料得到數(shù)次的混合，直至均勻。所述固液旋流制漿器的初漿輸出口的斷面面積不小于清水入口斷面面積與混料吸入口斷面面積之和，使混料吸入口與混料吸出口區(qū)間產(chǎn)生負(fù)壓。所述的清水儲(chǔ)備池的容積與表面積的數(shù)值比< 2，使進(jìn)入固液旋流制漿器的水流壓力保持彡2 10%的波動(dòng)。本工藝?yán)梦矬w的位能作為漿體材料制備與輸送的原始動(dòng)力:在負(fù)壓和重力雙重作用下，混料靜止貯存?zhèn)}中的混合粉料直接吸入固液旋流制漿器；制得的初漿同樣在位能作用下，高速進(jìn)入初漿湍動(dòng)成漿器后實(shí)現(xiàn)充分混合。本發(fā)明由于有效利用了物料的位能，清水的輸送、固液物料的混合、漿體材料的制成和輸送等整個(gè)工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)需輸入外部動(dòng)力，以此省去能耗成本。同時(shí)，由于清水儲(chǔ)備池表面積大、垂直落差小，進(jìn)入固液旋流制漿器的清水壓力保持相對(duì)恒定。由于該工藝的一個(gè)充填系統(tǒng)形成后，在輸送介質(zhì)不變的條件下，其任意界面的負(fù)壓和重力是一個(gè)相對(duì)恒定的數(shù)值，由此輸送的混料流量也相對(duì)恒定。由此，如果需要改變漿體材料的濃度，只要調(diào)整清水儲(chǔ)備池與固液旋流制漿器清水入口之間和固液旋流制漿器混料吸入口與混料靜止貯 存?zhèn)}混料吸出口之間兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)控制閥即可實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是:本漿體材料的制送自助一體化設(shè)備及工藝，有效利用了物料的位能，清水的輸送、固液物料的混合、漿體材料的制成和輸送等整個(gè)工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)需輸入外部動(dòng)力，能夠省去能耗成本；工藝中使用的設(shè)備簡(jiǎn)少且都處于靜止?fàn)顟B(tài)，能夠消除固有的不安全因素；漿體材料的制備與輸送可以在時(shí)間和空間上同期實(shí)現(xiàn)，能夠最大發(fā)揮充填工藝的潛在能力；所有設(shè)備完全封閉運(yùn)行，能夠消除粉塵、噪聲等職業(yè)危害。


圖1是本發(fā)明中設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是原料風(fēng)力混合器的俯視圖。圖中:1、原料風(fēng)力混合器；1_1、混料出口 ；1_2、原料入口 ；1_3、原料入口 ；2、混料靜止貯存?zhèn)}；2-1、混料入口 ；2-2、混料吸出口 ；3、自動(dòng)控制閥；4、混料吸送管；5、固液旋流制漿器；5-1、清水入口 ；5-2、混料吸入口 ；5-3、初漿輸出口 ；6、初漿輸送管路；7、初漿湍動(dòng)成漿器；7_1、初漿輸入口 ；7-2、成漿輸出口 ；8、自動(dòng)控制閥；9、輸送管路；10、清水儲(chǔ)備池。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步描述:如圖1、2所示，漿體材料的制送自助一體化設(shè)備，包括清水儲(chǔ)備池10以及上下順次連接的原料風(fēng)力混合器1、混料靜止貯存?zhèn)}2、固液旋流制漿器5和初漿湍動(dòng)成漿器7。原料風(fēng)力混合器I頂部封閉，側(cè)壁沿切線方向設(shè)置多個(gè)原料入口(其數(shù)量根據(jù)所需原料的種類(lèi)確定，本實(shí)施例為采用2個(gè)分別是原料入口 1-2、1-3)，底部設(shè)置混料出口 1-1 ;混料靜止貯存?zhèn)}2，頂部設(shè)置混料入口 2-1與原料風(fēng)力混合器I的混料出口 1-1連接，底部設(shè)置混料吸出口 2-2 ;固液旋流制漿器5，側(cè)壁沿切線方向設(shè)置清水入口 5-1并通過(guò)輸水管路9與清水儲(chǔ)備池10連接，頂部設(shè)置混料吸入口 5-2并通過(guò)混料吸送管4與混料靜止貯存?zhèn)}2的混料吸出口 2-2連接，底部設(shè)置初漿輸出口 5-3 ;初漿湍動(dòng)成漿器7，尾部設(shè)置初漿輸入口 7-1并通過(guò)初漿輸送管路6與固液旋流制漿器5的初漿輸出口 5-3連接，頭部設(shè)置成漿輸出口
7-2并通過(guò)成漿輸送管路12與采空區(qū)連接。固液旋流制漿器5的清水入口 5-1和混料靜止貯存?zhèn)}2的混料吸出口 2-2分別安裝自動(dòng)控制閥8、3。其中:清水儲(chǔ)備池10與固液旋流制漿器5的高度差為IOm 50m。;固液旋流制漿器5與初漿湍動(dòng)成漿器7的高度差為IOOm 200m。其工作原理及過(guò)程(即漿體材料的制送自助一體化工藝)如下:首先，打開(kāi)原料風(fēng)力混合器I的原料入口 1-2、1-3，借用運(yùn)輸槽車(chē)的卸料過(guò)剩風(fēng)力，將各種粉基原料混合均勻后進(jìn)入混料靜止貯存?zhèn)}2，備用；其次，打開(kāi)固液旋流制漿器清水入口的自動(dòng)控制閥8和混料吸出口的自動(dòng)控制閥3，壓力相對(duì)恒定的水流在位能的作用下沿切線方向進(jìn)入固液旋流制漿器5并形成水平旋轉(zhuǎn)和垂直下降的水流，該水流的垂直下降因素，使固液旋流制漿器5的混料吸入口頂部和混料靜止貯存?zhèn)}2的混料吸出口底部之間產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，混料靜止貯存?zhèn)}3的粉料在負(fù)壓和重力的雙重作用下，通過(guò)混料吸送管4進(jìn)入固液旋流制漿器5 ;進(jìn)入固液旋流制漿器5的物料，在水平旋轉(zhuǎn)因素的作用下，與水流實(shí)現(xiàn)混合并形成初漿；初漿在位能作用下，通過(guò)垂直的初漿輸送管路6高速下降至井底后沿水平進(jìn)入初漿湍動(dòng)成漿器7，并形成回返湍動(dòng)的流場(chǎng)；初漿中的固液兩相在回返湍動(dòng)的流場(chǎng)中進(jìn)行充填混合，最終形成均勻度和粘稠度都滿(mǎn)足要求的漿體材料即成漿。由于該工藝的一個(gè)充填系統(tǒng)形成后，在輸送介質(zhì)不變的條件下，其任意界面的負(fù)壓和重力是一個(gè)相對(duì)恒定的數(shù)值，由此輸送的混料流量也相對(duì)恒定。由此，如果需要改變漿體材料的濃度，只要調(diào)整清水儲(chǔ)備池10與固液旋流制漿器5的清水入口 5-1和固液旋流制漿器5的混料吸入口 5-2與混料靜止貯存?zhèn)}的混料吸出口 2-2之間兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)控制閥
8、3即可實(shí)現(xiàn)。本漿體材料的制送自助一體化設(shè)備及工藝，有效利用了物料的位能，清水的輸送、固液物料的混合、漿體材料的制成和輸送等整個(gè)工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)需輸入外部動(dòng)力，能夠省去能耗成本，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的；工藝中使用的設(shè)備簡(jiǎn)少且都處于靜止?fàn)顟B(tài)，能夠消除固有的不安全因素；漿體材料的制備與輸送可以在時(shí)間和空間上同期實(shí)現(xiàn)，能夠最大發(fā)揮充填工藝的潛在能力；所有設(shè)備完全封閉運(yùn)行，能夠消除粉塵、噪聲等職業(yè)危害。
權(quán)利要求
1.一種漿體材料的制送自助一體化設(shè)備，其特征在于:包括清水儲(chǔ)備池(10)以及上下順次連接的原料風(fēng)力混合器(I)、混料靜止貯存?zhèn)}(2)、固液旋流制漿器(5)和初漿湍動(dòng)成漿器(7)，原料風(fēng)力混合器(I)頂部封閉，側(cè)壁沿切線方向設(shè)置數(shù)個(gè)原料入口，固液旋流制漿器(5 )的側(cè)壁沿切線方向設(shè)置一個(gè)清水入口( 5-1)，清水入口( 5-1)通過(guò)輸送管路(9 )與清水儲(chǔ)備池(10)連接，固液旋流制漿器(5)頂部的混料吸入口(5-2)通過(guò)混料吸送管(4)與混料靜止貯存?zhèn)}(2)底部的混料吸出口(2-2)連接，固液旋流制漿器(5)底部的初漿輸出口(5-3)通過(guò)初漿輸送管路(6)與初漿湍動(dòng)成漿器(7)連接且初漿輸送管路(6)沿水平方向伸入初漿湍動(dòng)成漿器(7)的尾部，固液旋流制漿器(5)的清水入口(5-1)、混料吸入口(5-2)均安裝自動(dòng)控制閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿體材料的制送自助一體化設(shè)備，其特征在于:所述的清水儲(chǔ)備池(10)與固液旋流制漿器(5)的高度差為IOm 50m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的漿體材料的制送自助一體化設(shè)備，其特征在于:所述的固液旋流制漿器(5)與初漿湍動(dòng)成漿器(7)的高度差為IOOm 200m。
4.一種漿體材料的制送自助一體化工藝，其特征在于:包括以下步驟: ①打開(kāi)原料風(fēng)力混合器(I)的原料入口，在無(wú)外部動(dòng)力輸入的情況下，借用運(yùn)輸槽車(chē)卸料過(guò)程中的過(guò)剩風(fēng)力，將各種粉料沿原料風(fēng)力混合器(I)外壁切線方向的原料入口同時(shí)送入原料風(fēng)力混合器(I)中進(jìn)行混合； ②混合均勻后的各種粉料進(jìn)入混料靜止貯存?zhèn)}(2)，備用； ③打開(kāi)固液旋流制漿器(5)的清水入口(5-1)和混料吸入口( 5-2 )上的自動(dòng)控制閥(8)(3)，位于清水入口(5-1)上方的清水儲(chǔ)備池(10)與清水入口(5-1)之間的垂直距離大于10米，在無(wú)外部動(dòng)力輸入的情況下，借助10米以上高差的位能將清水沿固液旋流制漿器(5)外壁切線方向送入固液旋流制漿器(5)中，并形成水平旋轉(zhuǎn)和垂直下降的水流，混料靜止貯存?zhèn)}(2)中的混料借助其自重和水流的旋流負(fù)壓雙重作用被吸入固液旋流制漿器(5)，進(jìn)入固液旋流制漿器(5)的混料，實(shí)現(xiàn)與水流的混合，形成初漿； ④初漿通過(guò)初漿輸送管路(6)送至與固液旋流制漿器(5)垂直距離大于100米的井底，在無(wú)外部動(dòng)力輸入的情況下，初漿借助100米以上高差的位能高速下降至井底，之后沿水平方向進(jìn)入初漿湍動(dòng)成漿器(7)，并在初漿湍動(dòng)成漿器(7)內(nèi)部形成回返湍動(dòng)的流場(chǎng)，初漿中的固液兩相在回返湍動(dòng)的流場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)充分混合，最終形成均勻度和粘稠度滿(mǎn)足要求的漿體材料，即成漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漿體材料的制送自助一體化工藝，其特征在于:所述的初漿瑞動(dòng)成衆(zhòng)器(7)的初衆(zhòng)輸入方向與成衆(zhòng)輸出方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漿體材的料制送自助一體化工藝，其特征在于:所述固液旋流制漿器(5)的初漿輸出口(5-3)的斷面面積不小于清水入口(5-1)斷面面積與混料吸入口(5-2)斷面面積之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漿體材料制送的自助一體化工藝，其特征在于:所述的清水儲(chǔ)備池(10)的容積與表面積的數(shù)值比< 2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于煤礦采空區(qū)充填的漿體材料的制送自助一體化設(shè)備及工藝，本設(shè)備包括清水儲(chǔ)備池以及上下順次連接的原料風(fēng)力混合器、混料靜止貯存?zhèn)}、固液旋流制漿器和初漿湍動(dòng)成漿器。本工藝?yán)梦矬w的位能作為漿體材料制備與輸送的原始動(dòng)力在負(fù)壓和重力雙重作用下，混料靜止貯存?zhèn)}中的混合粉料直接吸入固液旋流制漿器；制得的初漿在位能作用下，高速進(jìn)入初漿湍動(dòng)成漿器后實(shí)現(xiàn)充分混合。本發(fā)明有效利用了物料的位能，無(wú)需輸入外部動(dòng)力，省去了能耗成本；設(shè)備簡(jiǎn)少且處于靜止?fàn)顟B(tài)，消除了固有不安全因素；漿體材料的制備與輸送可以在時(shí)間和空間上同期實(shí)現(xiàn)，能夠最大發(fā)揮充填工藝的潛在能力；所有設(shè)備完全封閉運(yùn)行，消除了粉塵、噪聲等職業(yè)危害。
文檔編號(hào)B01F13/10GK103212334SQ20131012830
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月13日
發(fā)明者石建新, 王向宏, 韓吉玉 申請(qǐng)人:淄博王煤礦業(yè)有限公司