充填料浆消能卸压装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及矿山充填技术领域，尤其涉及一种充填料浆消能卸压装置及其使用方法。


背景技术：

2.在部分充填倍线小、需要采用泵送充填的矿山及距离地面较深的矿山充填过程中，充填料浆的流速过快、动能过大，导致井下管网(竖管、水平管)磨损快，在管道转弯或有安装缺陷的区域易出现爆管事故，且管道的末端因充填料浆的高动能而剧烈晃动，在采场下料口处不易固定，对生产造成不利影响。
3.目前，较为常用的解决的方法主要有以下几种方式：
4.(1)在充填管道中改变流道面积，如改变充填管道的内径、在管道中增设消能孔等，通过充填料浆在面积变化的流道中损失能量，来达到消能的目的。该方法在原理上能实现充填料浆的消能，但在实际应用过程中，充填料浆含有大量的颗粒固体，部分颗粒粒度较大，在频繁的变化流道面积的情况下，固体颗粒对消能装置的冲刷作用强，造成消能装置的损伤和失效。另外，改变流道面积容易造成充填管道堵塞事故，具有较大的生产隐患。
5.(2)通过增加充填管道的长度，使充填管道的沿程阻力消耗掉充填料浆多余的能量。该方法的缺点是需要增设充填联络巷、硐室及充填管道的数量，耗资巨大；另外，充填联络巷内设置好的增阻管道的长度很难改变，无法根据井下不同倍线的中段调整，此方法的灵活性较差。
6.(3)通过分流管道设计使充填料浆分离后再聚合，利用两股或多股充填料浆的运动方向不同而相互碰撞消能。申请号为cn201721369788.9的专利公开了一种深井充填消能装置，该消能装置的支管前端与进口管的连接处形成分流区，末端与出口管的连接处形成汇流区。该办法的缺点是充填料浆分离和聚合处管道承受很大压力，且不能控制不同管道的分流量，容易磨损充填管道，且消能效果差。
7.上述三种方法不能根据不同能量的充填料浆调节消能装置的消能效果，且存在安全隐患，消能效果差；另外，消能装置不能灵活移动。
8.有鉴于此，有必要设计一种改进的充填料浆消能卸压装置及其使用方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种充填料浆消能卸压装置及其使用方法，解决充填过程中，不能根据不同能量充填料浆调节消能装置的消能效果，消能效果差，消能装置灵活性差且存在安全隐患的问题。
10.为实现上述发明目的，本发明提供了一种充填料浆消能卸压装置，包括卸压箱和设置于所述卸压箱内部的消能器；所述消能器包括设置于所述卸压箱内的底板和设置于所述底板上的若干组可压缩筒体；每个所述筒体内设有可沿水平方向压缩的压缩组件，所述
压缩组件的端部为与所述筒体开口端密闭贴合的活塞，所述活塞与所述筒体底部之间设有一端与所述活塞固定连接的高性能弹簧；所述压缩组件下方的底板上设有相应的卸压口；充填料浆流至所述消能器的所述筒体部位时，挤压所述压缩组件，然后经下方的所述卸压口流出，实现消能。
11.作为本发明的进一步改进，所述压缩组件还包括用于固定所述高性能弹簧另一端的调节板、设置于所述调节板和所述筒体底部的液压油槽及设置于所述筒体开口端的限位组件；所述调节板与所述筒体密闭贴合以防止所述液压油槽内的液压油泄漏；根据所述液压油槽内承载的液压油的体积调节所述调节板与所述活塞之间的距离，从而调节初始状态所述高性能弹簧承受的压力，进而调节消能效果；限位组件与所述调节板配合使用，防止所述高性能弹簧冲出所述筒体开口端。
12.作为本发明的进一步改进，所述液压油槽靠近所述筒体底部设置有用于注入和排出液压油的注油孔；通过液压油的注入和排出调节所述调节板与所述活塞之间的距离。
13.作为本发明的进一步改进，还包括与所述筒体开口端相连通的分料管，所述分料管与用于承载充填料浆的来料管的出料口可拆卸连接；所述分料管设置于所述卸压箱内部，所述消能器的筒体均匀分布于所述分料管两侧，所述消能器与所述分料管位于同一水平面上，且与所述分料管垂直。
14.作为本发明的进一步改进，所述筒体的数量为6-10个。
15.作为本发明的进一步改进，所述筒体进料口端与所述分料管固定连接，所述筒体底部与所述卸压箱侧壁固定连接。
16.作为本发明的进一步改进，还包括设置于所述分料管进料口端的法兰，根据所述法兰实现所述来料管和所述分料管的可拆卸连接。
17.作为本发明的进一步改进，所述卸压箱内还设有固定于所述消能器的底板下方的滤网，用于过滤充填料浆和进一步消能。
18.作为本发明的进一步改进，所述卸压箱外侧底部设置有用于固定所述卸压箱的固定组件。
19.本发明还提供了一种上述充填料浆消能卸压装置的使用方法，具体包括如下步骤：
20.s1.将所述充填料浆消能卸压装置运送至需要消能卸压的部位，选取合适的位点将所述卸压箱底部设置的固定组件固定于充填联络巷中，将所述来料管与所述分料管通过设置于所述分料管进料口端的所述法兰连接；
21.s2.根据需要消能卸压部位的实际情况，结合以往的生产经验，通过向所述液压油槽内注入或排出液压油，将设置于所述分料管不同位置的所述筒体内的所述调节板调至合适的位置，进行消能卸压作业；
22.s3.根据经步骤s2消能后的充填料浆的流动状态，判断不同位置所述筒体内的所述调节板的位置的合理性，不需要调整时，继续进行消能卸压作业，需要调整时，按实际情况进行调整；
23.s4.需要消能卸压部位的消能卸压作业完成后，将所述来料管与所述分料管拆开，将所述充填料浆消能卸压装置移动至下一个部位进行消能卸压作业。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)本发明提供的一种充填料浆消能卸压装置，可以根据不同矿山、不同位点的充填料浆的能量大小，自由设置不同部位消能器内的不同调节板的位置，从而使高性能弹簧承受不同的压力，进而对不同能量的充填料浆达到充分的消能效果。另外，可以根据实际情况灵活设置消能器的数量，进一步提高消能效果，整个装置可调节性强，灵活度高。
26.(2)本发明提供的一种充填料浆消能卸压装置，该装置中设置的高性能弹簧的储能和释能过程，均能对充填料浆进行消能，消能效率高。另外，充填料浆可以不断对不同位置的消能器做功，并不断被不同位置消能器的不同高性能弹簧反作用，达到了持续消能的效果。
27.(3)本发明提供的一种充填料浆消能卸压装置，来料管和分料管可自由拆卸，不仅有利于消能卸压装置在不同位点间的自由移动，而且有利于消能卸压装置的维护和维修。
28.(4)本发明提供的一种充填料浆消能卸压装置的使用方法，只需在试生产过程中调节液压油槽内的油量，从而控制调节板的位置，就可以实现装置与工作环境的适配，该方法具有高度的灵活性和广泛的适用性。
附图说明
29.图1为本发明充填料浆消能卸压装置的侧视图。
30.图2为本发明充填料浆消能卸压装置的俯视图。
31.图3为图1中a-a的剖面图。
32.附图标记
33.100-充填料浆消能卸压装置；1-来料管；2-法兰；3-分料管；4-卸压箱；5-消能器；41-滤网；42-出料口；51-液压油槽；52-调节板；53-高性能弹簧；54-卸压口；55-活塞；56-筒体。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
35.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
36.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.请参阅图1至图3所示，本发明提供了一种充填料浆消能卸压装置100，包括卸压箱4和设置于卸压箱4内部的消能器；消能器5包括设置于卸压箱4内的底板和设置于底板上的若干组可压缩筒体56；每个筒体56内设有可沿水平方向压缩的压缩组件，压缩组件的端部为与筒体56开口端密闭贴合的活塞55，压缩组件下方的底板上设有相应的卸压口54。如此设置。当充填料浆流至消能器5的筒体56部位时，挤压压缩组件，然后经下方的卸压口54流出，实现消能。
38.充填料浆消能卸压装置100还包括与筒体56开口端相连通的分料管3、设置于分料管3进料口端的法兰2，根据法兰2实现分料管3与用于承载充填料浆的来料管1的出料口可拆卸连接。
39.地表充填系统将制备好的充填料浆通过井下管网输送至需要消能卸压的位点，如阶梯钻孔处、卸压中段、采场下料口等，法兰2将来料管1和分料管3连接，使充填料浆从分料管3进入消能器5充分消能后，从设置于卸压箱4底部的出料口42流出，平稳地进入下一流程。通过设置法兰2，使不同位点的来料管1与消能卸压装置的分料管3可拆卸连接，连接和拆卸过程方便，有利于消能卸压装置在不同位点间自由移动，也有利于消能卸压装置的维护和维修。
40.分料管3末端封闭，不仅能防止未经消能的充填料浆从其末端流出；而且充填料浆与分料管3末端碰撞过程中可以进行消能。在一些实施例中，分料管3为dn150的无缝钢管，其末端由盲板封死。
41.消能器5的筒体56均匀分布于分料管3水平方向的两侧，消能器5与分料管3位于同一水平面上，且与分料管3垂直。筒体56的数量一般为6-10个，在实际生产中，可根据具体矿山实际情况进行增减。如此设置，可以提高消能卸压装置的灵活性及使用范围，提高消能器5的消能效果。
42.筒体56的开口端与分料管3固定连接(筒体56的进料口端与分料管3相连通，如此设置，充填料浆可以从分料管3进入消能器5)，底部(底部封闭)与卸压箱4的侧壁固定连接。在一些实施例中，筒体56与分料管3和卸压箱4固定连接处均采用焊接方式，增加牢固性。
43.请参阅图3所示，消能器5的筒体56内设置的压缩组件包括设置于筒体56开口端的活塞55、设置于活塞55远离分料管3一侧的高性能弹簧53、设置于高性能弹簧53另一端的调节板52(活塞55与高性能弹簧53、调节板52接触端均为固定连接)、设置于调节板52和筒体56底部之间的液压油槽51及设置于筒体56开口端的限位组件(限位组件与调节板52配合使用，防止高性能弹簧53冲出筒体56开口端)。如此设置，当进行充填作业时，充填料浆流经分料管3的过程中，会对活塞55做功(该过程会对充填料浆进行消能)，推动活塞55向筒体56的底部移动，在移动过程中，卸压口54会逐渐露出，经消能的充填料浆从卸压口54进入卸压箱4，从而从卸压箱4的出料口(42)流出。
44.消能过程中，活塞55向筒体56底部移动的距离取决于充填料浆对活塞55做功的多少：充填料浆做功越大，高性能弹簧53压缩储能越大，活塞55移动的距离越大。当活塞55移动的距离足够大时，卸压口54会逐渐露出，充填料浆即可从卸压口54进入卸压箱4内。(因充填料浆处于紊流状态，作用于不同位置消能器5的活塞55的力是变化不定的，且一旦充填料浆通过卸压口54流出后，高性能弹簧53具有的能量足以将活塞55往回推，在此过程中也会对充填料浆做功，进一步消耗料浆具有的能量。)
45.不进行充填作业时，即无充填料浆流经分料管3时，活塞55位于筒体56的开口端，分料管3和卸压口54位于活塞55两侧。
46.液压油槽51靠近筒体56底部设置有用于注入和排出液压油的注油孔(注油孔具有逆止作用，可以保证液压油槽51在使用过程中液压油不会泄漏)。如此设置，根据进入分料管3的充填料浆的能量，通过液压油槽51内液压油的注入和排出，调节液压油槽51的空间大小，从而调节调节板52和活塞55之间的距离，进而调节高性能弹簧53承受的压力，最终调节
消能器5的消能效果。
47.具体地，当进入分料管3的充填料浆能量较大时，向液压油槽51内注入适量液压油(视具体情况而定)，使调节板52和活塞55之间的距离较小，此时高性能弹簧53受到调节板52和活塞55较大的压力，充填料浆与活塞55碰撞时，损失的能量较多，达到充分消能的目的。当进入分料管3的充填料浆能量较小时，将液压油槽51内的液压油排出适量(视具体情况而定)，使调节板52和活塞55之间的距离较大，此时高性能弹簧53受到调节板52和活塞55较小的压力，充填料浆与活塞55碰撞时，不会损失太多能量，容易从卸压口54流出，达到充分消能的目的。
48.调节板52与筒体56密闭贴合，以防液压油槽51内的液压油泄漏；活塞55与筒体56密闭贴合，以防充填料浆漏入高性能弹簧53一侧。调节板52和活塞55均可以在筒体56内自由移动。
49.卸压箱4内还设有固定于消能器5的底板下方的滤网41，滤网41用于过滤充填料浆和进一步对充填料浆进行消能。在一些实施例中，滤网41与卸压箱4底部成一定角度，滤网41的四周与卸压箱4的箱壁焊接固定，增加网的牢固度。充填料浆从卸压口54进入卸压箱4后，经过滤网41的过滤及进一步消能后，从出料口42流出，平稳地进入下一流程。
50.由于进入分料管3的充填料浆、分料管3及若干5消能器的重量均落在卸压箱4上，为了使卸压箱4在需要消能卸压的位点固定更为牢固，在卸压箱4外侧底部设置有用于固定卸压箱4的固定组件。固定组件包括螺纹钢或锚杆等，该固定组件是生产中较为常用的设施，此处不再赘述。
51.本发明还提供了一种充填料浆消能卸压装置100的使用方法，具体包括如下步骤：
52.s1.将充填料浆消能卸压装置100运送至需要消能卸压的部位，选取合适的位点将卸压箱4底部设置的固定组件固定于充填联络巷中，将来料管1与分料管3通过设置于分料管3进料口端的法兰2连接；
53.s2.根据需要消能卸压部位的实际情况，结合以往的生产经验，通过向液压油槽52内注入或排出液压油，将设置于分料管3不同位置的筒体56内的调节板52调至合适的位置，进行消能卸压作业；
54.s3.根据经步骤s2消能后的充填料浆的流动状态，判断不同位置筒体56内的调节板52的位置的合理性，不需要调整时，继续进行消能卸压作业，需要调整时，按实际情况进行调整；
55.s4.需要消能卸压部位的消能卸压作业完成后，将来料管1与分料管3拆开，将充填料浆消能卸压装置100移动至下一个部位进行消能卸压作业。
56.在本实施例中，以某充填倍线小、需要采用泵送充填的矿山为例，对某阶梯钻孔处进行消能卸压作业，具体操作步骤如下：
57.s1.将充填料浆消能卸压装置100运送至需要消能卸压的阶梯钻孔处，首先选取合适的位点将卸压箱4底部设置的螺纹钢固定于充填联络巷中；其次将来料管1与分料管3通过设置于分料管3进料口端的法兰2连接；准备工作就绪后，开始对该阶梯钻孔处进行消能卸压作业；
58.s2.根据该阶梯钻孔处的实际情况，结合以往的生产经验，通过向液压油槽52内注入或排出液压油，将设置于分料管3不同位置的消能器5的筒体56内的调节板52调至合适的
位置，进行消能卸压作业(卸压箱4顶部可以打开，便于调节消能器5)；
59.s3.根据经步骤s2消能后的充填料浆的流动状态，判断是否需要进一步调整不同位置的消能器5的筒体56内的调节板52的位置，若不需要调整，即可继续进行消能卸压作业；若需要调整，按实际情况进行调整；
60.s4.该阶梯钻孔处的消能卸压作业完成后，将来料管1与分料管3拆开，将充填料浆消能卸压装置100移动至下一个位点进行消能卸压作业。
61.综上所述，本发明提供的一种充填料浆消能卸压装置及其使用方法，可以根据不同矿山、不同位点的充填料浆的能量大小，自由设置不同部位消能器内的不同调节板的位置，从而使高性能弹簧承受不同的压力，进而对不同能量的充填料浆达到充分的消能效果；另外，可以根据实际情况灵活设置消能器的数量，进一步提高消能效果，整个装置可调节性强，灵活度高，适用范围广；且该装置中设置的高性能弹簧的储能和释能过程，均能对充填料浆进行持续消能，消能效率高；该装置来料管和分料管可自由拆卸，不仅有利于消能卸压装置在不同位点间的自由移动，而且有利于消能卸压装置的维护和维修。
62.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。