充填管路清洗系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及矿山尾砂充填技术领域，尤其涉及一种充填管路清洗系统及其使用方法。


背景技术：

2.目前，我国许多矿山因充填站选址、充填服务范围广等原因，无法实现充填浆料的自流输送，而是采用泵送加压输送。充填结束后，充填管内的充填浆料需要及时洗管，防止其在管道中淤积板结，引发堵管事故。
3.对于泵送充填管路而言，一般是利用充填泵将清水泵入充填管路，对管路进行清洗。但是，泵送充填管路通常比较长，洗管水在管路中流速慢，从而导致洗管效果差、洗管时间较长且洗管水用量较大。对于粗骨料胶结浆料(颗粒度不均匀，颗粒比重较大，极易离析淤积)的充填而言，若要彻底清洗管道，洗管所用水量和时间往往更多，1公里泵送充填管路洗管时间往往需要1小时以上，洗管水量超过60立方。另外，大量洗管水进入空区，将严重稀释空区内的胶结料浆，造成胶结充填体质量不合格，甚至引发安全生产事故。
4.申请号为cn201310525252.1的专利公开了一种双冗余膏体充填管路自动清洗系统及其清洗方法，包括充填泵和与充填泵相连接的充填管路；充填泵的入口还连接有水源管，水源管上设有水源控制阀；充填管路上设有风源管，风源管上设有风源控制阀；当充填结束后，先通过水源控制阀实现水对管路的清洗，然后再通过风源控制阀实现风对管路中遗留膏体的进一步清除。该方法的不足之处在于：(1)高压水对管路的清洗是决定清洗效果的主要因素，如果水没有达到清洗要求，后续的风力清除依然达不到效果；(2)高压水的清洗效率低、清洗难度大且用水量多。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的充填管路清洗系统及其使用方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种充填管路清洗系统及其使用方法，采用水泥浆-少量水-高压风协同的泵送管路高效洗管方式，先用适宜浓度的水泥浆对充填管路中剩余的料浆进行快速有效的清洗；再用少量高压水洗去容易被清除的水泥浆；最后用高压风将残余的水及水泥浆清除，达到高效清洗的目的，且管道清洗的效果好。
7.为实现上述发明目的，本发明提供了一种充填管路清洗系统，包括进料系统、渣浆泵和空气压缩机；所述渣浆泵将所述进料系统和充填管路连接；所述空气压缩机与所述充填管路连接；所述进料系统包括料斗以及设置于所述料斗进料口端的水泥浆系统和水系统；水泥浆被所述渣浆泵泵入所述充填管路，对所述充填管路进行一次清洗；水被所述渣浆泵泵入所述充填管路，对所述充填管路进行二次清洗；气体被所述空气压缩机泵入所述充填管路，对所述充填管路进行三次清洗。
8.作为本发明的进一步改进，所述水泥浆系统输送的所述水泥浆的质量浓度为
40％-50％。
9.作为本发明的进一步改进，所述渣浆泵的扬程不小于100m。
10.作为本发明的进一步改进，所述水系统包括进水管和设置于所述进水管上的水控制阀和流量计；所述流量计用于监测进水量。
11.作为本发明的进一步改进，所述水控制阀为气动球阀；所述流量计为电磁流量计。
12.作为本发明的进一步改进，所述渣浆泵出料口端、所述空气压缩机出料口端和所述充填管路进料口端通过三通阀一连接。
13.作为本发明的进一步改进，所述料斗出料口端、所述渣浆泵进料口端和所述充填管路进料口端通过三通阀二连接。
14.作为本发明的进一步改进，还包括自动控制系统，所述自动控制系统用于控制水泥浆、水以及气体对所述充填管路的清洗。
15.作为本发明的进一步改进，所述空气压缩机的压力为0.7mpa-0.8mpa。
16.本发明还提供了一种上述所述的充填管路清洗系统的使用方法，具体包括如下步骤：
17.s1.开启所述水泥浆系统，将质量浓度为40％-50％的水泥浆送入所述料斗，开启所述渣浆泵、三通阀二中连接所述料斗和所述渣浆泵的一侧以及三通阀一中连接所述渣浆泵和所述充填管路的一侧，将所述水泥浆系统和所述充填管路连通，水泥浆在所述渣浆泵的推力下，在所述充填管道中快速移动，高速冲洗胶结料浆，进行一次清洗；
18.s2.当水泥浆到达所述充填管路末端时，关闭所述水泥浆系统，停止泵送水泥浆；开启所述水系统，向所述料斗中添加预设量的水，水在所述渣浆泵的推力下，在所述充填管道中快速移动，高速冲洗水泥浆，进行二次清洗；
19.s3.当所有水到达所述充填管路末端时，关闭所述渣浆泵、三通阀二和三通阀一中连接所述渣浆泵和所述充填管路的一侧；开启所述空气压缩机和三通阀一中连接所述空气压缩机和所述充填管路的一侧，高压气体进入所述充填管道，快速清扫所述充填管道中的水泥浆和水，实现对管路的高效洗管。
20.本发明的有益效果是：
21.(1)本发明采用水泥浆-少量水-高压风协同的泵送管路高效洗管方式，先用适宜浓度的水泥浆对充填管路进行清洗，颗粒度均匀的水泥浆在渣浆泵的推动下，可以将充填管路中剩余的充填浆料冲出充填管路，防止充填浆料中的大颗粒沉积，进行快速有效的清洗；再用少量高压水洗去容易被清除的水泥浆；最后用高压风将残余的水及水泥浆清除，达到高效清洗的目的，且管道清洗的效果好。
22.(2)本发明利用高扬程渣浆泵来洗管，经渣浆泵加压后的水泥浆和水的冲力及流速均增加，使水泥浆和水快速冲刷管壁，大大降低了洗管用时。另外，水泥浆进入空区后，不会对充填体质量造成负面影响；所用的水量较少，进入空区的水较少，不会对充填体质量造成负面影响，不会威胁井下安全生产。
23.(3)本发明洗管过程均可通过自动控制系统远程控制，实现一键洗管，自动化程度高。该系统用途广泛，不仅适用于对粗骨料泵送充填的管路清洗，还适用于对尾砂浆料泵送充填的管道清洗。
附图说明
24.图1为本发明充填管路清洗系统的结构示意图。
25.附图标记
26.100-充填管路清洗系统；1-进料系统；2-渣浆泵；3-空气压缩机；4-三通阀一；5-三通阀二；6-自动控制系统；11-料斗；12-进水管；13-水控制阀；14-流量计。
具体实施方式
27.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。
28.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。
29.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。
30.请参阅图1所示，本发明提供了一种充填管路清洗系统100，包括进料系统1、渣浆泵2和空气压缩机3。渣浆泵2将进料系统1和充填管路连接；空气压缩机3与充填管路连接；进料系统1包括料斗11以及设置于料斗11进料口端的水泥浆系统和水系统。如此设置，当需要对充填管路进行清洗时，水泥浆通过水泥浆系统进入料斗11，并被渣浆泵2泵入充填管路，在充填管路中快速移动，高速冲洗胶结料浆，实现对充填管路的一次清洗；一次清洗结束后，水通过水系统进入料斗11，并被渣浆泵2泵入充填管路，在充填管路中快速移动，高速冲洗水泥浆，实现对充填管路的二次清洗；二次清洗结束后，气体被空气压缩机3泵入充填管路，快速清扫充填管道中的水泥浆和水，实现对充填管路的三次清洗。
31.水泥浆系统输送的水泥浆的质量浓度为40％-50％，一方面，该浓度下的水泥浆不会粘附于充填管路的管壁上；另一方面，水泥浆的颗粒度及均匀度都明显优于充填料浆(尤其是粗骨料胶结浆料)，在受到推力时，水泥浆整体向前移动，不会存在大小颗粒的分层以及大颗粒不好被推动的问题，因此水泥浆在渣浆泵2的推动下，可以将充填管路中剩余的料浆冲出充填管路，进行快速有效的清洗，达到将充填管道管壁上胶结料冲洗干净的效果。同时，水泥浆在前进过程中，会将充填料浆中的大颗粒包裹着一起向前，防止大颗粒的沉降，如果直接用水洗，在水洗过程中，大小颗粒会分层，导致大颗粒沉降，从而造成堵管现象。
32.当采用粗骨料泵送充填时，因粗骨料颗粒比重较大，极易离析淤积，故采用质量浓度为40％-50％的水泥浆在高扬程渣浆泵2的快速冲刷下，将管道内全部充填料清理干净，避免传统用清水洗管造成粗骨料离析堵管的难题。
33.水泥浆的浓度可以根据实际情况中用到的充填料浆的成分自由调节。
34.当完成水泥浆对充填管路的清洗时，改用水进行清洗，此时充填管路中难以被水洗的充填浆料液被清洗掉，只剩下水泥浆和少量残余的充填浆料，便于用高压水进行清洗。水在清洗充填管路的同时，还可以对料斗11以及料斗11与渣浆泵2之间的管路进行清洗。
35.水系统包括进水管12和设置于进水管12上的水控制阀13和流量计14。流量计14设
置于靠近料斗11的一侧，流量计14用于监测进水量，当所需水量达到要求时，水控制阀13关闭，停止向料斗11中送水。
36.在一些实施例中，水控制阀13为气动球阀dn50，流量计14为电磁流量计。
37.料斗11出料口端、渣浆泵2进料口端和充填管路进料口端通过三通阀二5连接。此处采用三通阀二5的优势在于，当开启三通阀二5中连接料斗11和充填管路的一侧时，可以直接进行充填作业。
38.渣浆泵2出料口端、空气压缩机3出料口端和充填管路进料口端通过三通阀一4连接。
39.渣浆泵2的扬程不小于100m，这使得渣浆泵2泵送水泥浆泵的流速明显高于传统充填泵，从而使水泥浆更容易、更快地在充填管道中流动。传统泵送充填系统，采用充填泵-清水来洗管，因充填泵流速较小，往往造成洗管时间较长，洗管用水量也较大。
40.空气压缩机3的压力为0.7mpa-0.8mpa。
41.该充填管路清洗系统100还包括自动控制系统6。自动控制系统6用于远程控制水泥浆、水以及气体对充填管路的清洗。具体地，自动控制系统6用于控制水控制阀13、三通阀二5、三通阀一4以及水泥浆系统的开关。
42.在一些实施例中，自动控制系统6上还设有用于连通流量计14的报警装置，当流量计14检测到水流量达到预设的水流量时，报警装置会报警，用于提醒工作人员关闭水控制阀13，此时，工作人员通过自动控制系统6对水控制阀13进行关闭。
43.本发明还提供了一种上述所述的充填管路清洗系统100的使用方法，具体包括如下步骤：
44.s1.开启水泥浆系统，将质量浓度为40％-50％的水泥浆送入料斗11。通过自动控制系统6开启渣浆泵2、三通阀二5中连接料斗11和渣浆泵2的一侧以及三通阀一4中连接渣浆泵2和充填管路的一侧，将水泥浆系统和充填管路连通。水泥浆在渣浆泵2的推力下，在充填管道中快速移动，高速冲洗胶结料浆，达到将充填管道管壁上胶结料冲洗干净的效果，实现一次清洗；
45.s2.当水泥浆到达充填管路末端时，通过自动控制系统6关闭水泥浆系统，停止泵送水泥浆。开启水系统，向料斗11中添加预设量的水，水在渣浆泵2的推力下，在充填管道中快速移动，高速冲洗水泥浆，进行二次清洗；
46.s3.当所有水到达充填管路末端时，关闭渣浆泵2、三通阀二5和三通阀一4中连接渣浆泵2和充填管路的一侧；开启空气压缩机3和三通阀一4中连接空气压缩机3和充填管路的一侧，高压气体进入充填管道，快速清扫充填管道中的水泥浆和水，实现对管路的高效清洗。当充填管道末端不再有水和水泥浆流出，即可结束洗管，这一过程用时通常不超过3min。
47.预设量的水一般为1-1.5m3，可以根据充填管路的实际清洗情况进行适当的增减。
48.在一些实施例中，可以通过设定不同的时间间隔来完成自动控制系统6对水控制阀13、三通阀二5、三通阀一4以及水泥浆系统的定时自动开关，实现一键洗管，自动化程度高。
49.在本实施例中，以对某充填管路中的粗骨料充填料浆清洗为例，利用充填管路清洗系统100进行充填管路的清洗工作，具体包括如下步骤：
50.s1.通过自动控制系统6开启水泥浆系统，将预先制备好的质量浓度为45％的水泥浆送入料斗11。再次通过自动控制系统6开启渣浆泵2、三通阀二5中连接料斗11和渣浆泵2的一侧以及三通阀一4中连接渣浆泵2和充填管路的一侧，将水泥浆系统和充填管路连通。水泥浆在渣浆泵2的推力下，在充填管道中快速移动，高速冲洗胶结料浆，进行一次清洗。
51.s2.当水泥浆到达充填管路末端时，通过自动控制系统6关闭水泥浆系统，停止泵送水泥浆。再次通过自动控制系统6开启水控制阀13，向料斗11中添加1m3的清水，清水在渣浆泵2的推力下，在充填管道中快速移动，高速冲洗水泥浆，进行二次清洗；
52.s3.当所有清水到达充填管路末端时，通过自动控制系统6关闭渣浆泵2、三通阀二5和三通阀一4中连接渣浆泵2和充填管路的一侧；开启空气压缩机3和三通阀一4中连接空气压缩机3和充填管路的一侧，高压气体进入充填管道，快速清扫充填管道中的水泥浆和水，实现对管路的高效清洗。当充填管道末端不再有水和水泥浆流出，即可结束洗管。
53.综上所述，本发明提供了一种充填管路清洗系统及其使用方法，采用水泥浆-少量水-高压风协同的泵送管路高效洗管方式，洗管效率高，且管道清洗的效果好，用水量少；利用高扬程渣浆泵来洗管，大大降低了洗管用时；水泥浆进入空区后，且进入空区的水较少，不会对充填体质量造成负面影响，不会威胁井下安全生产。
54.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。