專利名稱：新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及試驗室中使用的井下膏體充填模擬系統(tǒng)。
背景技術：
礦產(chǎn)資源是不可再生的財富，是國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要物質基礎，當前人類 對礦產(chǎn)資源的巨大需求和大規(guī)模的開發(fā)已導致嚴重的開采損害和生態(tài)環(huán)境破壞。黨的十六 大報告明確提出“……走出一條科技含量高，經(jīng)濟效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資 源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子。”。因此，針對我國資源相對短缺，環(huán)境比較脆弱的 基本特點，建立起適合我國國情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的工業(yè)化道路勢在必行。并且世界各 國領導人、環(huán)境專家和采礦專家也都希望采礦工業(yè)實現(xiàn)零排放和不破壞地表環(huán)境。因此減 輕采礦業(yè)對自然環(huán)境的破壞，充分回收利用有限的資源，是我國乃至世界范圍內需要有計 劃地完成的一項重大環(huán)保任務。在此基礎上，中國礦業(yè)大學錢鳴高院士提出了 “綠色開采” 的技術體系，其基本概念上就是從廣義資源的角度認識和對待煤、瓦斯、水、土地等一切可 以利用的資源；基本出發(fā)點是從采煤的角度防止盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的 不良影響。我國數(shù)量眾多的地面建(構)筑物、鐵路、水體下壓有大量的煤炭資源，據(jù)對全國 重點煤礦的不完全統(tǒng)計，我國目前“三下”壓煤137. 64億t，建筑物下壓煤94. 68億t，鐵路 下23. 91億t，水體下壓煤19. 05億t。根據(jù)山東省的統(tǒng)計資料，山東全省村莊等建筑物下 壓煤達44億t，占可采儲量的53%。僅濟寧市厚煤層壓煤村莊就有3600個，2012年前需 要搬遷的就達564個。龍固、趙樓礦井首采區(qū)開采一次性就需要搬遷12和11個村莊。長 期以來，我國“建下”壓煤開采主要采用村莊搬遷、條帶開采和覆巖離層注漿這幾種方法，并 且，其中75%是靠村莊搬遷來完成的。但是，目前村莊搬遷的方法越來越難進行，一是近年 來土地征用費用居高不下，搬遷費用一路攀升，給煤礦企業(yè)帶來了沉重的經(jīng)濟負擔；二是因 為村莊搬遷的距離過大，給農(nóng)民帶來了許多生產(chǎn)和生活上的不便，農(nóng)民不愿意搬遷。條帶法 和覆巖離層注漿法確實能起到一定的減少地表沉陷和開采損害的作用，但是條帶法的采出 率僅為40 60%，資源浪費嚴重，覆巖離層注漿法能減少的地表沉陷變形量不超過40%， 基本不能達到地表變形小、建筑物不破壞的目的。上述狀況給我國煤炭資源的開采也造成 了很不利的影響，所以迫切需要發(fā)展一種新的、能夠實現(xiàn)高產(chǎn)高效、環(huán)保安全、處理以上問 題的采煤方法。采用煤矸石、粉煤灰、爐渣等固體廢棄物，輔以膠結材料在地面加工制作成無臨界流速、不泌水、不沉淀、具有良好泵送性能的、可以低速管道輸送的膏狀漿體。這種膏體的特 點是成本低，初期能達到直立，中后期能完全支撐住上覆巖層，利用充填泵通過管道輸送到 井下，適時充填采空區(qū)，形成以膏體充填為主的覆巖支控體系的現(xiàn)代礦山開采方法與技術。 煤矸石膏體膠結充填技術很好的解決了煤矸石的污染和堆放問題、煤礦的開采損害問題、 “三下”壓煤問題，同時在保護地下水資源不受破壞，提高煤炭資源回收率，改善礦山安全生 產(chǎn)條件等方面發(fā)揮重大作用。因此，發(fā)展實驗室模擬現(xiàn)場膏體充填系統(tǒng)對指導現(xiàn)場生產(chǎn)實際將具有十分重要的經(jīng)濟、社會和環(huán)保意義。
實用新型內容本實用新型的任務在于提供一種在實驗室中模擬井下膏體充填的試驗系統(tǒng)。其技術解決方案是—種新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，包括一骨料供料部，骨料供料部設置有料斗組與計量斗；料斗組至少包括1號料斗、2號料斗與3號料斗，1號料斗、2號料斗與3號料斗在同一個方向上依次排列，各號料斗分別 設置有能夠自動開啟與關閉該料斗的閥門，計量斗設置有一用于接受各號料斗下放骨料的 儲料斗體、一水平式回轉輸送帶及稱重計量部分，儲料斗體位于料斗組的下方，水平式回轉 輸送帶位于儲料斗體的下方，其上側輸送帶體封堵在儲料斗體的底部開放口處，水平式回 轉輸送帶與儲料斗體構成一個上部為骨料落入口的骨料集聚與稱重計量空間，上述稱重計 量部分能對整個骨料集聚與稱重計量空間及進入其內的骨料進行整體稱重進而完成對后 續(xù)工序骨料用量的定量；一輔料供料部，輔料供料部包括輔料儲料斗、輔料混料機與水供給裝置，輔料儲料 斗通過輔料螺旋輸送機將輔料輸送至輔料混料機，水供給裝置通過供水管路接入輔料混料 機，供水管路上設置有水泵與流量計；一制取膏體的攪拌部，攪拌部同時接受來自上述骨料供料部輸送的骨料與來自輔 料供料部的輔料料漿，并將兩者混合均勻制成膏體；一膏體輸送與充填部，包括輸送泵、膏體輸送管路與充填模擬架；輸送泵接受攪拌 部制取的膏體，并通過膏體輸送管路將其送至充填模擬架進行膏體充填。上述輔料混料機位于攪拌部的上方，輔料混料機的下部輸料口接入攪拌部的頂部 受料口 ；上述水平式回轉輸送帶再由一爬坡狀回轉輸送帶采取接力傳遞的方式將骨料送至 攪拌部的頂部受料口處。上述爬坡狀回轉輸送帶的中上部設有遮蓋住該處輸送帶的弧形封擋板，在其與水 平式回轉輸送帶的銜接處設置有前部開口向下傾斜的簸箕狀骨料引導部。上述膏體輸送管路，在接近輸送泵輸出口的一側設置有用于觀察膏體流動性的一 段透明部。上述膏體充填模擬試驗系統(tǒng)設置有一管道清洗部，管道清洗部包括儲存灰漿水與 清洗小球的清洗劑罐部或池部、清洗泵及清洗管路，清洗管路通過控制閥接入膏體輸送管 路。本實用新型具有以下有益技術效果本實用新型能在實驗室中模擬出井下膏體充填的工藝、充填體的流動狀態(tài)及充填 效果，對指導現(xiàn)場生產(chǎn)實際具有十分重要的經(jīng)濟、社會和環(huán)保意義。
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步說明


圖1為本實用新型一種實施方式的整體結構原理示意圖。圖2主要示出了
圖1方式中的骨料供料部，為其側視結構。
具體實施方式
結合
圖1與圖2，一種新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，包括一骨料供料部、一輔料供 料部、一制成膏體的攪拌部、一膏體輸送與充填部及管道清洗部。下面對上述各部分進行重 點敘述骨料供料部設置有料斗組與計量斗。本方式中料斗組可設置在主機架的上部，料 斗組由1號料斗1、2號料斗2與3號料斗3組成。上述1號料斗1、2號料斗2與3號料斗 3在同一個方向上依次排列，上述各號料斗分別設置有能夠自動開啟與關閉該料斗的閥門。 上述各號料斗分別用于暫存煤矸石、粉煤灰及河沙等骨料。當選用骨料多于三種時，料斗的 選用數(shù)量相應增加即可。計量斗設置有一儲料斗體4、水平式回轉輸送帶5及稱重計量部 分。儲料斗體4位于料斗組的下方，能夠接受各號料斗下放的骨料，水平式回轉輸送帶5位 于儲料斗體4的下方，其上側輸送帶體封堵在儲料斗體4的底部開放口處，并與儲料斗體4 構成一個上部為骨料落入口的骨料集聚與稱重計量空間。稱重計量部分可選用稱重傳感器 與運算處理器等實現(xiàn)，可將儲料斗體4與水平式回轉輸送帶5通過連接桿架等固定連為一 體，如在其兩端分別設置連接桿架，各連接桿架的上端固定連接儲料斗體對應部位上，連接 桿架的下端鉸接在水平式回轉輸送帶位于該端側的驅動輥軸的端軸上或水平式回轉輸送 帶的中間支撐架上，只要不阻礙輸送帶轉動即可；上述儲料斗體通過稱重傳感器連接在立 式支撐架體如上述主機架上，儲料斗體與水平式回轉輸送帶處于懸空狀態(tài)，既不會影響該 輸送帶的回轉運行完成其輸送骨料的功能，又能實現(xiàn)下述整體式稱重。上述稱重計量部分 能對整個骨料集聚與稱重計量空間及進入其內的骨料進行整體稱重，進而完成對后續(xù)工序 骨料用量的定量，如采取下述一種較為具體的方式上述各號料斗的閥門開啟與關閉，可由 相應的電控系統(tǒng)及由其控制的驅動機構實現(xiàn)，當開始一次骨料供料時，上述水平式回轉輸 送帶停止運轉等待骨料計量，可先開啟1號料斗的閥門，1號料斗內的骨料即1號骨料進入 儲料斗體，1號骨料達到設定重量時，關閉1號料斗的閥門，緊接著開啟2號料斗的閥門，2 號料斗內的骨料即2號骨料進入儲料斗體，2號骨料達到設定重量時，關閉2號料斗的閥門， 再開啟3號料斗的閥門，3號料斗內的骨料即3號骨料進入儲料斗體，當3號骨料也達到設 定重量時，關閉3號料斗的閥門，完成一次骨料配比及重量總計量，然后上述水平式回轉輸 送帶啟動并運轉將該計量次的骨料向后續(xù)工序輸送；當需要下一次骨料供料時重復進行上 述方式。輔料供料部包括輔料儲料斗6、輔料混料機7與水供給裝置8。輔料通常選用水泥、 石灰或石膏等固體粉末與水。輔料儲料斗6用于儲存固體粉末，其通過輔料螺旋輸送機將 固體粉末輸送至輔料混料機7。水供給裝置8通過供水管路接入輔料混料機7，供水管路上 設置有水泵與流量計，該水供給裝置8能為進入輔料混料機7中固體粉末提供選定量的水。 上述輔料混料機7將水與固體粉末充分混合制成輔料料漿，然后將輔料料漿送至下述攪拌 機。制取膏體的攪拌部如攪拌機9。攪拌機9同時接受來自上述骨料供料部輸送的骨 料與來自輔料供料部的輔料料漿，并將二者充分攪拌混合均勻制成膏體。攪拌機9的受料 方式可這樣實現(xiàn)，即上述輔料混料機7位于攪拌機的上方，輔料混料機7的下部輸料口接 入攪拌機的頂部受料口 ；上述水平式回轉輸送帶5再由一爬坡狀回轉輸送帶10采取接力傳遞的方式將骨料送至攪拌機的頂部受料口處。上述爬坡狀回轉輸送帶10的中上部設有遮 蓋住該處輸送帶的弧形封擋板11，防止骨料行進過程中從該輸送帶兩側邊緣處遺落；在爬 坡狀回轉輸送帶10與水平式回轉輸送帶5的銜接處設置有前部開口向下傾斜的簸箕狀骨 料引導部，便于承接后者送至的骨料，及將骨料順利導至前者。膏體輸送與充填部包括輸送泵12、膏體輸送管路與充填模擬架。輸送泵12接受上 述攪拌機的制成膏體，加壓后通過膏體輸送管路將其送至充填模擬架進行膏體充填。上述 膏體輸送管路，在接近輸送泵輸出口的一側設置有一段透明部，該透明部用于觀察膏體的 流動性。管道清洗部包括儲存灰漿水與清洗小球的清洗劑罐部或池部、清洗泵及清洗管 路。清洗管路通過控制閥接入膏體輸送管路。在上述膏體填充完畢后，通過清洗泵及清洗 管路將清洗劑打入膏體輸送管路，利用清洗球與灰漿水協(xié)同將膏體輸送管路清洗干凈。上述方式的新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)通過配置PLC電控系統(tǒng)及相應操作軟件，可以成為較高水平的自動化運行系統(tǒng)(設備)。
權利要求一種新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，特征在于其包括一骨料供料部，骨料供料部設置有料斗組與計量斗；料斗組至少包括1號料斗、2號料斗與3號料斗，1號料斗、2號料斗與3號料斗在同一個方向上依次排列，各號料斗分別設置有能夠自動開啟與關閉該料斗的閥門，計量斗設置有一用于接受各號料斗下放骨料的儲料斗體、一水平式回轉輸送帶及稱重計量部分，儲料斗體位于料斗組的下方，水平式回轉輸送帶位于儲料斗體的下方，其上側輸送帶體封堵在儲料斗體的底部開放口處，水平式回轉輸送帶與儲料斗體構成一個上部為骨料落入口的骨料集聚與稱重計量空間，上述稱重計量部分能對整個骨料集聚與稱重計量空間及進入其內的骨料進行整體稱重進而完成對后續(xù)工序骨料用量的定量；一輔料供料部，輔料供料部包括輔料儲料斗、輔料混料機與水供給裝置，輔料儲料斗通過輔料螺旋輸送機將輔料輸送至輔料混料機，水供給裝置通過供水管路接入輔料混料機，供水管路上設置有水泵與流量計；一制取膏體的攪拌部，攪拌部同時接受來自上述骨料供料部輸送的骨料與來自輔料供料部的輔料料漿，并將兩者混合均勻制成膏體；一膏體輸送與充填部，包括輸送泵、膏體輸送管路與充填模擬架；輸送泵接受攪拌部制取的膏體，并通過膏體輸送管路將其送至充填模擬架進行膏體充填。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于所述輔料混料機 位于攪拌部的上方，輔料混料機的下部輸料口接入攪拌部的頂部受料口 ；所述水平式回轉 輸送帶再由一爬坡狀回轉輸送帶采取接力傳遞的方式將骨料送至攪拌部的頂部受料口處。
3.根據(jù)權利要求2所述的新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于所述爬坡狀回轉 輸送帶的中上部設有遮蓋住該處輸送帶的弧形封擋板，在其與水平式回轉輸送帶的銜接處 設置有前部開口向下傾斜的簸箕狀骨料引導部。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于所述膏體輸送管 路，在接近輸送泵輸出口的一側設置有用于觀察膏體流動性的一段透明部。
5.根據(jù)權利要求1所述的新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于所述膏體充填模 擬試驗系統(tǒng)設置有一管道清洗部，管道清洗部包括儲存灰漿水與清洗小球的清洗劑罐部或 池部、清洗泵及清洗管路，清洗管路通過控制閥接入膏體輸送管路。
專利摘要本實用新型公開一種新型膏體充填模擬試驗系統(tǒng)，包括一骨料供料部、一輔料供料部、一制取膏體的攪拌部及一膏體輸送與充填部。骨料供料部將各種骨料進行稱重計量后送至攪拌部，輔料供料部將輔料制成輔料料漿后送至攪拌部，攪拌部將二者混合均勻制成膏體，再由膏體輸送與充填部將膏體經(jīng)過輸送泵及輸送管道送至充填模擬架處進行膏體充填。本實用新型能在實驗室中模擬出井下膏體充填的工藝、充填體的流動狀態(tài)及充填效果，對指導現(xiàn)場生產(chǎn)實際具有十分重要的經(jīng)濟、社會和環(huán)保意義。
文檔編號E21F15/06GK201588654SQ20092029206
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者劉進曉, 尹立明, 常西坤, 張新國, 朱學軍, 溫興林, 郭惟嘉, 陳紹杰 申請人:山東科技大學