一种矿山井下充填料浆输送管道防堵系统的制作方法

本实用新型涉及充填料浆管道输送领域，具体地说是涉及一种用于矿山井下充填料浆输送管道防堵的系统。

背景技术：

尾矿是各类矿石经破碎、磨矿、分选后丢弃的细粒矿山固体废弃物。由于我国矿产资源以低品位资源为主，黑色金属矿山尾矿量一般占矿石量的50％～80％，有色金属矿山尾矿量则占矿石量的70％～95％，而黄金、钼、钨、钽和铌等稀有金属矿山的尾矿量更是占到99％以上。我国矿山企业尾矿的传统处理方式为尾矿库堆存，存在着占用土地、浪费资源、污染环境和安全隐患等诸多问题。

尾矿胶结充填可将大量尾矿转移至井下采空区，即可解决大量尾矿在地表堆存引发的环境和安全问题，又能使井下采空区得到有效治理，成为目前我国矿山企业安全处置大宗尾矿的最主要途径，也是绿色矿山建设的重要举措之一。

充填料浆以尾矿浆为主要原料，按照一定灰砂比加入胶凝材料制备而成，是尾矿胶结充填的主要原料。充填料浆在井下的顺利输送一直是矿山企业关注的重点，直接关系到井下采矿和选厂选矿等作业环节，对矿山企业经济效益具有直接影响。目前，充填料浆的输送分为自流和泵送两种方式，但无论采用哪种方式，高浓度充填料浆在井下充填管道的输送过程中都存在堵塞的风险。然而，绝大多数矿山企业并未针对井下管道中充填料浆的流动特性进行监测，井下充填管道出现堵塞时往往不能及时发现，等发现管道堵塞后需要立即组织大量人力分段拆除充填管道进行疏通，效率低、成本高且劳动强度大。而且现有矿山企业在发现充填管道出现堵塞时，也往往不能采取有效手段及时疏通，一旦疏通不及时，充填料浆在管道中凝固后，轻则替换部分堵塞的管道，严重时甚至需要打新钻孔，重新铺设充填管道，给矿山企业带来巨大的经济损失。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本实用新型提出一种矿山井下充填料浆输送管道防堵系统。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种矿山井下充填料浆输送管道防堵系统，该系统在井下充填管道的水平段上间隔设置有压力监测点，在井下充填管道的水平段上且对应每一压力监测点的前端位置处设置有高压水冲洗点；

在压力监测点处布置有用于监测压力的压力变送器，在高压水冲洗点处布置有高压冲洗水管道，高压冲洗水管道的一端与井下充填管道相连通，在高压冲洗水管道上设置有高压水电动阀门；

所有压力变送器和高压水电动阀门均通过导线与plc控制装置相连接。

优选的，所述高压冲洗水管道倾斜布置，高压冲洗水管道与井下充填管道的水平段之间的夹角为10°～25°，高压冲洗水水流方向与井下充填管道内料浆的流动方向一致。

优选的，井下充填管道的水平段设置多个，在每个井下充填管道的水平段上至少设置一个压力监测点和一个高压水冲洗点；

若井下充填管道的水平段上仅设置一个压力监测点，则该压力监测点布置在井下充填管道水平段的中部；

若井下充填管道的水平段上设置两个压力监测点，则该两个压力监测点分别布置在井下充填管道水平段的前端和末端；

若井下充填管道的水平段上设置三个以上压力监测点，则其中三个压力监测点分布布置在井下充填管道水平段的前端、末端和中部。

优选的，所述plc控制装置还与报警装置相连接，报警装置可采用声光报警器。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型提出通过在井下充填管道上布置多个压力变送器的方式，实现对充填料浆流动特性的实时监测。当井下管道出现堵塞风险时，通过不同位点压力变送器压力值的变化，确定管道堵塞的位置。同时，通过plc控制装置联锁控制的高压冲洗水实现对管道中充填料浆的稀释，提高其流动性，在不停止充填料浆给料的情况下及时解决管道堵塞问题，为矿山企业顺利生产提供保障。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种实施方式的结构原理示意图。

图中：1-充填管道竖直段，2-充填管道水平段一，3-上坡段，4-充填管道水平段二，5-下坡段，6-充填管道水平段三，7-压力变送器，8-高压水电动阀门，9-高压冲洗水管道，10-plc控制装置，a、b、c、d、e-压力监测点。

具体实施方式

井下充填管道总体可看做由竖直段和水平段两部分组成，一般来讲，井下竖直段充填管道两端存在较大压差，不易出现堵塞。基于此，本实用新型提出一种矿山井下充填料浆输送管道防堵系统，该系统在井下充填管道的水平段上间隔设置有压力监测点，在井下充填管道的水平段上且对应每一压力监测点的前端位置处设置有高压水冲洗点。在压力监测点处布置有用于监测压力的压力变送器，在高压水冲洗点处布置有高压冲洗水管道，高压冲洗水管道的一端与井下充填管道相连通，在高压冲洗水管道上设置有高压水电动阀门。所有压力变送器和高压水电动阀门均通过导线与plc控制装置相连接。

上述高压冲洗水管道倾斜布置，高压冲洗水管道与井下充填管道的水平段之间的夹角为10°～25°，且高压冲洗水水流方向与井下充填管道内料浆的流动方向一致，以提高冲洗水对管道中充填料浆的推动力。高压冲洗水压力可根据充填管道长度进行设置，压力范围一般为0.2-1.2mpa。

上述plc控制装置还与报警装置相连接。

根据充填管道水平段长度可设置不同数量的压力监测点，实现对水平段充填料浆流动特性的实时监测。各监测点的监测信号实时传输至plc控制装置，当某个或多个监测点压力值超出设定范围时，通过plc控制装置可确定出充填管道存在堵塞风险或发生堵塞的位置，并且plc控制装置通过报警装置发出警报。

压力监测点的压力值变化范围可根据料浆输送情况设置为“存在堵塞风险”和“管道堵塞”两种情况。如当压力值超过设定的“存在堵塞风险”范围后，plc控制装置可控制报警装置发出警报，提醒操作人员是否开启高压冲洗水进行管道疏通；当压力值超过设定的“管道堵塞”范围后，plc控制装置发出警报，并通过联锁控制自动开启堵塞管道位置前相应的高压冲洗水阀门，对管道进行疏通。

本实用新型通过高压冲洗水对管道内充填料浆进行稀释，并依靠自身提供的高压提高充填料浆的流动性，在不停止充填料浆输送的情况下，防止管道堵塞或疏通已堵塞的管道。管道疏通后压力值落入正常范围，plc控制装置发出指令关闭高压冲洗水阀，降低因水的加入对充填体抗压强度的影响。

本实用新型矿山井下充填料浆输送管道防堵系统相比于现有技术主要具有以下优点：

(1)通过在充填料浆输送管道水平段上设置多个压力监测点，实现了对管道中充填料浆流动性的实时监测，确保及时发现并处理管道堵塞问题。

(2)可将压力值变化范围设定为“存在堵塞风险”和“管道堵塞”两种情况，堵塞情况不严重时，由操作员判断是否对管道进行疏通，将因加水而引起充填体抗压强度降低的影响降到最小。

(3)借助plc控制装置，通过对不同监测点压力值信号的获取，明确存在堵塞风险或已堵塞管道的具体位置，并通过联锁控制打开相应堵塞位置前的高压冲洗水对充填料浆进行稀释或对管道进行水力疏通，提高疏通效率并大大降低劳动强度。

(4)本实用新型可在不停止充填料浆给料的情况下完成对管道的疏通，避免了因疏通管道而影响充填和选矿作业的情况，提高了企业生产效率。

下面通过具体实施例及相应工作过程对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，充填管道压力监测点数量可根据充填管道长度和具体走势进行设置，本实施例中各监测点的设置如下：

压力监测点a：位于充填管道水平段一2的前端(充填管道竖直段1和充填管道水平段一2连接处)；

压力监测点b：位于充填管道水平段一2的中部；

压力监测点c：位于充填管道水平段一2的末端；

压力监测点d：位于充填管道水平段二4的中部；

压力监测点e：位于充填管道水平段三6的中部。

在井下充填管道的水平段上且对应每一压力监测点的前端位置处均设置有一高压水冲洗点。

(1)情况一：压力监测点a和压力监测点b之前管道发生堵塞

压力监测点a处压力值pa明显高于该监测点设定的充填料浆正常输送压力值上限pa-max，压力监测点b、c、d和e处压力低于设定的下限值pmin或降为0。

plc控制装置接收到压力值信号后，通过联锁控制自动开启压力监测点a前端的高压冲洗水，对充填料浆进行稀释，增加充填料浆在管道内流动性，完成充填管道疏通。

管道疏通后，压力监测点a-e的压力值落入压力监测点a处管道进行水力疏通时的压力值设定范围，plc控制装置控制关闭压力监测点a前端的高压冲洗水，充填作业恢复正常状态。

(2)情况二：压力监测点c和压力监测点d之间的管道发生堵塞

压力监测点a、b、c处压力值p明显高于各点设定的充填料浆正常输送压力值上限pmax，压力监测点d、e处压力低于设定的下限值pmin或降为0。

plc控制装置接收到压力值信号后，通过联锁控制自动开启压力监测点c前端的高压冲洗水，对充填料浆进行稀释，增加充填料浆在管道内流动性，完成充填管道疏通。

管道疏通后，压力监测点a、b、c处压力值落入充填料浆正常输送的压力值设定范围，压力监测点d、e处压力值落入进行水力疏通时的压力值设定范围，plc控制装置控制关闭压力监测点c前端的高压冲洗水，充填作业恢复正常状态。

(3)情况三：压力监测点a后水平段充填管道多处堵塞

压力监测点a处压力值pa明显高于该监测点设定的充填料浆正常输送压力值上限pa-max，压力监测点b、c、d和e处压力低于设定的下限值pmin或降为0。

plc控制装置接收到压力值信号后，通过联锁控制自动开启压力监测点a前端的高压冲洗水，对充填管道进行一段时间的水力疏通后，若压力监测点a处压力值仍明显高于该点设定的进行水利疏通时压力值上限，说明除压力监测点a、b之间管道发生堵塞外，其他监测点之间也可能存在堵塞情况，甚至是压力监测点a之后的管道全部堵塞。

在该情况下，plc控制装置发出指令，首先开启末端压力监测点e处高压冲洗水，若压力监测点e处压力值落入设定的水力疏通时压力值范围，说明压力监测点e之后管道未发生堵塞；此时，plc控制装置接收到信号后，继续发出指令，关闭压力监测点e处高压冲洗水，同时打开压力监测点d处高压冲洗水；以此类推，通过判断各监测点压力值是否符合设定的水力疏通时压力值范围，确定充填管道堵塞的位置并进行水力疏通。

管道疏通后，压力监测点a-e的压力值落入压力监测点a处管道进行水力疏通时的压力值设定范围，plc控制装置控制关闭压力监测点a前端的高压冲洗水，充填作业恢复正常状态。