專利名稱：自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦山注漿技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
礦山礦層頂、底板中大多賦存含水層，采礦過程中極易發(fā)生突水事故，危 及礦井安全。為解決受水害烕脅礦層的安全開采，出現(xiàn)了注漿治水技術(shù)。即在 地面或工作面施工鉆孔至充水含水層，通過鉆孔向含水層裂隙中注入漿液，封 堵由地質(zhì)構(gòu)造和采動(dòng)破壞產(chǎn)生的各種含水裂隙及導(dǎo)水通道，加固巖層原生與次 生裂隙，降低含水層的富水性，增加隔水層阻水強(qiáng)度。原有的地面注漿材料主 要采用單液水泥漿、水泥一粘土混合漿或其他材料組合的混合漿。原有的注漿 系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，主要由進(jìn)料制漿裝置和注槳裝置組成，由人工控制注漿。進(jìn)料 制漿裝置有兩種情況， 一是水泥-粘土混合漿液制漿裝置，由上料皮帶機(jī)、粘土 制漿機(jī)、粗漿攪拌機(jī)、粗漿池、潛污泵、泥漿凈化機(jī)、精漿攪拌機(jī)、精漿池、 射流泵、水泥倉、混合漿攪拌機(jī)和吸槳池組成；二是水泥單液漿制漿裝置，由 清水池、射流泵、水泥倉、混合漿攪拌機(jī)和吸漿池組成。注漿裝置由注漿泵和 注漿管路組成。原有注漿系統(tǒng)的不足之處是制槳采用人工進(jìn)料的混合攪拌工藝， 漿液質(zhì)量不穩(wěn)定；注漿時(shí)，當(dāng)含水層水量、壓力等注漿要素隨機(jī)變化時(shí)，不能 及時(shí)自動(dòng)地調(diào)整漿液比重、注漿量、注漿壓力等注漿參數(shù)，致使不能實(shí)現(xiàn)連續(xù) 注漿，影響注漿治水效果。因此很需要一種自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)注漿工作科學(xué)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有礦山地面注漿系統(tǒng)技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)跟 蹤控制的礦山地面注漿系統(tǒng)。
一種自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)，它包括進(jìn)料制衆(zhòng)裝置和注漿裝置，進(jìn) 料制漿裝置有兩種情況， 一是水泥-粘土混合漿液制漿裝置，由上料皮帶機(jī)、粘土制漿機(jī)、粗漿攪拌機(jī)、粗漿池、潛污泵、泥漿凈化機(jī)、精漿攪拌機(jī)、精漿池、 射流泵、水泥倉、混合漿攪拌機(jī)和吸漿池組成；另一種是水泥單液漿制漿裝置， 由清水池、射流泵、水泥倉、混合漿攪拌機(jī)和吸漿池組成；注漿裝置由注漿泵 和注漿管路組成，其特征在于，它還包括以工控機(jī)為中心的監(jiān)控系統(tǒng)，其中
在所述的進(jìn)料制漿裝置的射流泵出口管路上設(shè)有射流造漿器；射流造槳器 的構(gòu)造是在一段管殼內(nèi)設(shè)有射流嘴，在管殼的一側(cè)設(shè)有與水泥倉下料U相對(duì)接 的水泥進(jìn)料口。
在所述的進(jìn)料制漿裝置的水泥倉出料處設(shè)有變頻調(diào)速螺旋機(jī)和變頻計(jì)量螺 旋機(jī)。
所述的注漿裝置的注漿泵是變頻調(diào)速注漿泵，注漿管路上設(shè)有壓力變送器。 所述的監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集設(shè)備和工控機(jī)組成。
所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括設(shè)在水泥倉中的料位監(jiān)控器、設(shè)在精漿池或清水 池以及吸漿池中的液位計(jì)、設(shè)在變頻計(jì)量螺旋機(jī)上的拉力傳感器、設(shè)在注漿管 路上的質(zhì)量流量計(jì)以及數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理器；水泥倉中的料位信號(hào)、注漿池或 清水池以及吸漿池中的液位信號(hào)、rf量螺旋機(jī)上拉力信號(hào)以及注槳管路中的漿 液質(zhì)量和流量信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理器處理后，利用標(biāo)準(zhǔn)的接口數(shù)據(jù)交換 協(xié)議傳輸給工控機(jī)。
上面所述的工控機(jī)內(nèi)設(shè)有注漿標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，參數(shù)包括漿液比重，注漿壓力和 流量等參數(shù)，并執(zhí)行以下功能
1. 將水泥倉料位監(jiān)控器信號(hào)、精漿池或清水池以及吸漿池液位信號(hào)進(jìn)行處 理，發(fā)出指令供顯示設(shè)備顯示，例如顯示屏顯示、聲光顯示；根據(jù)液位信號(hào)控 制制漿各設(shè)備的啟動(dòng)或停止，滿足注漿時(shí)的一定制漿量。
2. 將計(jì)量螺旋機(jī)的拉力信號(hào)進(jìn)行處理，，根據(jù)拉力大小控制計(jì)量螺旋機(jī)按 照設(shè)定的計(jì)量值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
3. 將注槳管路質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)漿液比重、注漿壓力和注漿 流量進(jìn)行以下控制
6一是控制變頻調(diào)速螺旋機(jī)和變頻計(jì)量螺旋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制水泥流量，使?jié){液 達(dá)到規(guī)定的比重要求，即水泥漿液比重在1.2-1.6之間，或水泥粘土漿液比重
在1.2-3.5之間。正常注漿壓力時(shí)，控制漿液比重在某一最佳值，當(dāng)注漿壓力
增大時(shí)，控制漿液比重減小，即密度減小，使注漿繼續(xù)進(jìn)行。
二是控制注漿泵的變頻調(diào)速器，使注漿泵在正常的注漿壓力狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，
當(dāng)注漿壓力變化較大時(shí)，注漿泵減速或增速。
4.通過鍵盤或鼠標(biāo)操作，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和遠(yuǎn)程控制各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。 本發(fā)明由于采用料位監(jiān)測(cè)器和液位計(jì)，在監(jiān)控工作室隨時(shí)掌握進(jìn)料量，而
且由工控機(jī)自動(dòng)控制制漿量和衆(zhòng)液比重，自動(dòng)控制注漿壓力和注漿流量，在監(jiān)
控室進(jìn)行鍵盤操作實(shí)現(xiàn)了地面注漿系統(tǒng)的科學(xué)化，保證了注漿工作的正常連續(xù)
進(jìn)行，避免了人為因素造成的注槳困難。


圖1是以水泥一粘土混合漿為注衆(zhòng)材料的地面注系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖； 圖2是以水泥單液漿為注漿材料的地面注漿系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖； 圖3是射流造漿器的構(gòu)造圖； 圖4是監(jiān)控系統(tǒng)框圖。
圖例說明l一粘土； 2—上料皮帶機(jī)；3—粘土制漿機(jī)；4a—粗漿攪拌機(jī)； 4b—精漿攪拌機(jī)；4c—混合漿攪拌機(jī)；5—潛污泵；6—泥漿凈化機(jī)；7—射流泵； 8a、 8b—液位計(jì)；9一料位監(jiān)控器；10—水泥倉；11a—變頻調(diào)速螺旋機(jī)；llb—
變頻計(jì)量螺旋機(jī)；12—射流造漿器；13—清水池；14一粗漿池；15—精漿池； 16—吸漿池；17—變頻調(diào)速注漿泵；18—質(zhì)量流量計(jì)；19一壓力變送器；20— 注漿管路；21—巖層；22—管殼；23—射流嘴；24—水泥進(jìn)料口； 25—數(shù)據(jù)采 集設(shè)備；26—工控機(jī)；27—拉力傳感器。
具體實(shí)施例方式
圖1中顯示以粘土-水泥混合漿液作為注漿材料進(jìn)行地面注漿的系統(tǒng)布置
圖。根據(jù)圖l描述如下如圖1所示，本發(fā)明的自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)由以下構(gòu)筑物、設(shè)備、 儀器和儀表組成了進(jìn)料制漿裝置和注漿裝置兩大部分。其中
注槳裝置的結(jié)構(gòu)是，包括變頻調(diào)速注漿泵17和注漿管路20，注漿管路20 上設(shè)置有壓力變送器19和質(zhì)量流量計(jì)18。
進(jìn)料制漿裝置的結(jié)構(gòu)是，包括上料皮帶機(jī)2、粘土制漿機(jī)3、粗漿池14、精 漿池15和水泥倉16，在粗漿池14中安裝有粗漿攪拌機(jī)4a和潛污泵5，潛污泵 5出口管路上設(shè)泥漿凈化機(jī)6，精漿池15中設(shè)精漿攪拌機(jī)4b和潛污泵5，吸漿 池16中設(shè)混合漿攪拌機(jī)4c，還包括在水泥倉10中設(shè)置有料位監(jiān)控器9，精漿 池15中設(shè)置液位計(jì)8，在水泥倉10出料口設(shè)置變頻調(diào)速螺旋機(jī)lla和變頻計(jì)量 螺旋機(jī)lib,在射流泵7輸出管路上設(shè)射流造漿器12，射流造衆(zhòng)器12的構(gòu)造是 在管殼22內(nèi)設(shè)有射流嘴23，在管殼22的一側(cè)設(shè)有與水泥倉下料口相對(duì)接的水 泥進(jìn)料口 24。
圖4所示的監(jiān)控系統(tǒng)連接關(guān)系是料位監(jiān)控器9、液位計(jì)8、變頻計(jì)量螺旋 機(jī)lib的拉力傳感器27、質(zhì)量流量計(jì)18和壓力變送器19的信號(hào)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù) 采集設(shè)備25，數(shù)據(jù)采集設(shè)備25傳輸給工控機(jī)26;工控機(jī)26傳輸?shù)礁鱾€(gè)制漿設(shè) 備的控制電路上，其中包括變頻計(jì)量螺旋機(jī)llb、變頻調(diào)速螺旋機(jī)lla和變頻調(diào) 速注漿泵17。
上述粘土-水泥混合漿整個(gè)工藝過程描述如下
制漿過程粘土 1經(jīng)上料皮帶機(jī)2上料稱重定量進(jìn)入粘土制漿機(jī)3，經(jīng)與定 量的水混合制成粗漿流入粗漿池14，經(jīng)粗漿攪拌機(jī)4a攪拌后，由潛污泵5泵入 精漿池15，在泵入過程中，粗漿中的砂粒經(jīng)泥漿凈化機(jī)6去除砂粒。再經(jīng)精漿 攪拌機(jī)4b攪拌成為精漿。精漿由射流泵7泵入吸漿池16，在泵入時(shí)精漿經(jīng)過射 流造漿器12，水泥罐10中的水泥經(jīng)調(diào)速螺旋機(jī)和計(jì)量螺旋機(jī)11定量的進(jìn)入射 流造漿器12的水泥進(jìn)口，經(jīng)混合漿攪拌機(jī)4c充分?jǐn)嚢璩蔀榉媳戎睾驼扯鹊?混合漿液。
注漿過程混合漿液經(jīng)注漿泵17和注漿管路20，通過注槳孔使?jié){液注入地下巖層21的裂隙中。
圖2顯示了以水泥單液漿為注漿材料進(jìn)行地面注漿的系統(tǒng)布置圖。從圖中 看出，它與圖l相比省略了粘土制漿系統(tǒng)，僅在水泥倉前設(shè)一個(gè)清水池13通過 射流泵7直接提供高壓水，高壓水在射流造漿器12中與水泥充分混合進(jìn)入吸槳 池16，經(jīng)混合漿攪拌機(jī)4c攪拌成為水泥單液漿，再經(jīng)注槳泵17和注漿管路20 通過注漿孔使?jié){液注入地下巖層21的裂縫中。
權(quán)利要求
1、一種自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)，它包括水泥-粘土混合漿液進(jìn)料制漿裝置和注漿裝置，進(jìn)料制漿裝置由上料皮帶機(jī)、粘土制漿機(jī)、粗漿攪拌機(jī)、粗漿池、潛污泵、泥漿凈化機(jī)、精漿攪拌機(jī)、精漿池、射流泵、水泥倉、混合漿攪拌機(jī)和吸漿池組成；注漿裝置由注漿泵和注漿管路組成，其特征在于，它還包括以上控機(jī)為中心的監(jiān)控系統(tǒng)，其中在所述的進(jìn)料制漿裝置的射流泵出口管路上設(shè)有射流造漿器；射流造漿器的構(gòu)造是在一段管殼內(nèi)設(shè)有射流嘴，在管殼的一側(cè)設(shè)有與水泥倉下料口相對(duì)接的水泥進(jìn)料口；在所述的進(jìn)料制漿裝置的水泥倉出料處設(shè)有變頻調(diào)速螺旋機(jī)和變頻計(jì)量螺旋機(jī)；所述的注漿裝置的注漿泵是變頻調(diào)速注漿泵，注漿管路上設(shè)有壓力變送器；所述的監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集設(shè)備和工控機(jī)組成；所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括設(shè)在水泥倉中的料位監(jiān)控器、設(shè)在精漿池以及吸漿池中的液位計(jì)、設(shè)在變頻計(jì)量螺旋機(jī)上的拉力傳感器、設(shè)在注漿管路上的質(zhì)量流量計(jì)以及數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理器；水泥倉中的料位信號(hào)、精漿池以及吸漿池中的液位信號(hào)、計(jì)量螺旋機(jī)上拉力信號(hào)以及注漿管路中的漿液質(zhì)量和流量信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理器處理后，利用標(biāo)準(zhǔn)的接口數(shù)據(jù)交換協(xié)議傳輸給工控機(jī)；上面所述的工控機(jī)內(nèi)設(shè)有注漿標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，參數(shù)包括漿液比重，注漿壓力和流量等參數(shù)，并執(zhí)行以下功能將水泥倉料位監(jiān)控器信號(hào)、精漿池以及吸漿池液位信號(hào)進(jìn)行處理，發(fā)出指令供顯示設(shè)備顯示，根據(jù)液位信號(hào)控制制漿各設(shè)備的啟動(dòng)或停止，滿足注漿時(shí)的一定制漿量；將計(jì)量螺旋機(jī)的拉力信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)拉力大小控制計(jì)量螺旋機(jī)按照設(shè)定的計(jì)量值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；將注漿管路質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)漿液比重、注漿壓力和注漿流量進(jìn)行以下控制一是控制變頻調(diào)速螺旋機(jī)和變頻計(jì)量螺旋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制水泥流量，使水泥粘土混合漿液比重在1.2-3.5之間；二是控制注漿泵的變頻調(diào)速器，使注漿泵在正常的注漿壓力狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；通過鍵盤或鼠標(biāo)操作，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和遠(yuǎn)程控制各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
2、 一種自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)，它包括水泥單液漿進(jìn)料制漿裝置和注 漿裝置，進(jìn)料制漿裝置由清水池、射流泵、水泥倉、混合漿攪拌機(jī)和吸漿池組成； 注漿裝置由注槳泵和注漿管路組成，其特征在于，它還包括以工控機(jī)為中心的監(jiān) 控系統(tǒng)，其屮-在所述的進(jìn)料制漿裝置的射流泵出口管路上設(shè)有射流造漿器；射流造漿器的 構(gòu)造是在一段管殼內(nèi)設(shè)有射流嘴，在管殼的一側(cè)設(shè)有與水泥倉下料口相對(duì)接的水 泥進(jìn)料口 ；在所述的進(jìn)料制漿裝置的水泥倉出料處設(shè)有變頻調(diào)速螺旋機(jī)和變頻計(jì)量螺旋機(jī)；所述的注漿裝置的注漿泵是變頻調(diào)速注漿泵，注漿管路上設(shè)有壓力變送器； 所述的監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集設(shè)備和工控機(jī)組成；所述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括設(shè)在水泥倉中的料位監(jiān)控器、設(shè)在清水池以及吸漿 池中的液位計(jì)、設(shè)在變頻計(jì)量螺旋機(jī)上的拉力傳感器、設(shè)在注漿管路上的質(zhì)量流 量計(jì)以及數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理器；水泥倉中的料位信號(hào)、清水池以及吸漿池中的液 位信號(hào)、計(jì)量螺旋機(jī)上拉力信號(hào)以及注漿管路中的漿液質(zhì)量和流量信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù) 信號(hào)轉(zhuǎn)換處理器處理后，利用標(biāo)準(zhǔn)的接口數(shù)據(jù)交換協(xié)議傳輸給工控機(jī)；上面所述的工控機(jī)內(nèi)設(shè)有注漿標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，參數(shù)包括漿液比重，注漿壓力和流 量等參數(shù)，并執(zhí)行以下功能將水泥倉料位監(jiān)控器信號(hào)、清水池以及吸漿池液位信號(hào)進(jìn)行處理，發(fā)出指令 供顯示設(shè)備顯示，根據(jù)液位信號(hào)控制制漿各設(shè)備的啟動(dòng)或停止，滿足注漿時(shí)的一 定制漿量； '將計(jì)量螺旋機(jī)的拉力信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)拉力大小控制計(jì)量螺旋機(jī)按照設(shè)定的計(jì)量值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；將注漿管路質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)漿液比重、注漿壓力和注漿流量 進(jìn)行以下控制 一是控制變頻調(diào)速螺旋機(jī)和變頻計(jì)量螺旋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制水泥流量， 使水泥單漿液比重控制在1.2-1.6之間；二是控制注漿泵的變頻調(diào)速器，使注漿 泵在正常的注漿壓力狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；通過鍵盤或鼠標(biāo)操作，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和遠(yuǎn)程控制各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)控制的礦山地面注漿系統(tǒng)，它主要是在將現(xiàn)有進(jìn)料制漿裝置的注漿裝置進(jìn)行改造，并增加一套監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制制漿量和漿液比重，自動(dòng)控制注漿壓力和注漿流量，在監(jiān)控室進(jìn)行鍵盤操作實(shí)現(xiàn)了地面注漿系統(tǒng)的科學(xué)化，保證了注漿工作的正常連續(xù)進(jìn)行，避免了人為因素造成的注漿困難。
文檔編號(hào)E21B33/13GK101581205SQ20091001637
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月20日
發(fā)明者光 呂, 江玉祥, 王則才 申請(qǐng)人:呂 光;王則才;江玉祥