[發明專利]高溫深井采空區充填料漿蓄冷輸送系統及方法

有效

• 申請號: 201710057230.5
• 申請日: 2017-01-26
• 公開（公告）號: CN106837413B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 劉浪;孫偉博;張小艷;王燕;邱華富;王美;張波
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21F15/06
• 分類號: E21F15/06;F25B21/02;F25B49/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明屬于高溫深井采空區充填技術領域，具體涉及一種高溫深井采空區充填料漿蓄冷輸送系統及方法。

背景技術

隨著淺部資源逐漸減少和枯竭，開采深度越來越大，目前我國面臨深部開采的礦山占全國礦山總數的90％；深部開采面臨高地應力、高地溫、高滲透壓等諸多問題，導致開采難度加大、作業環境惡化、通風降溫和生產成本急劇增加，為深部資源開采提出了嚴峻挑戰；為實現安全生產，充填技術的應用在深部資源開發中必不可少，充填采礦法可以將地表堆積廢料回填到井下，處理空區，從而大大提高回采作業安全程度，提高深部資源回收率30％，且解決地表堆積廢料造成的環境污染，實現綠色開采；而解決礦井高溫問題也己迫在眉睫，充填對采區降溫方面有一定的幫助，充填可使采場原巖暴露面積大大減小，從而降低了原巖的散熱面積，因此可以降低原巖的熱量散發；同時充填體能有效的阻止風流滲漏，在一定程度上避免廢風串聯，從而提高風流的利用率，有效的降低坑內溫度；深井充填技術面臨諸多難題，膏體充填是未來一大主要方向，傳統的水力充填工藝，料漿濃度很難提高到70％以上，且通常需要對尾砂進行分級脫泥，其結果是充填尾砂的利用率低，充入采場后的充填體需脫水，脫水時會帶走充填料中的水泥，造成水泥流失，削弱充填體的強度，且造成井下嚴重污染，提高充填料漿的濃度是解決這類問題的關鍵，但由于受管道自流輸送的限制，要想進一步提高料漿濃度，必須借助適當的設備，實現膏體充填，膏體充填料漿具有不離析、不沉淀，且采場脫水量少、甚至不脫水，充填體強度增長迅速，充填質量好、效率高、成本低，改善井下作業環境等優點，是未來充填采礦技術發展的必然趨勢。

現有技術的礦井制冷降溫系統由制冷、輸冷、傳冷和排熱四個環節組成。由制冷站制出冷源(冰片或冷水等)，經專用的冷港凍水管輸送到采掘工作面的空冷器，同工作面的濕熱空氣進行熱交換，從而降低工作面的環境溫度、濕度，熱交換后的冷卻水將冷凝熱帶出工作面(如地面等)；該制冷降溫系統存在諸多缺點：系統復雜，裝機總功率大，能耗高；供冷管道長，系統冷量損耗較大，流化冰生產過程需加鹽，對輸冷管路、設備存在腐蝕作用；需在井筒中安裝大直徑的輸冷管道及對管道進行保溫處理；地面制冷車間占地面積大等。

未來深井開采必將面臨的兩大問題，即空區充填和礦井降溫，當前，膏體充填技術尚不完善，在料漿輸送上存在諸多問題，很難形成穩定的結構流；礦井降溫系統復雜，運行成本高，制冷效率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單、設計合理、實現方便、工作可靠性高的高溫深井采空區充填料漿蓄冷輸送系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種高溫深井采空區充填料漿蓄冷輸送系統，其特征在于：包括第一物料輸送機構、第二物料輸送機構、拌和機構、拌和后物料輸送管道和溫度總控制器，所述第一物料輸送機構包括用于盛放混合有冰塊的第一物料的第一物料倉、用于將混合有冰塊的第一物料輸送給拌和機構的料斗和連接在第一物料倉的物料出口處的第一物料輸送管道，所述第一物料輸送管道上連接有物料輸送開關閥、電磁流量計、電動夾管閥和手動夾管閥，所述料斗連接在第一物料輸送管道的端部；所述第二物料輸送機構包括第二物料倉和連接在第二物料倉的物料出口處的第二物料輸送管道，所述第二物料倉的物料出口上連接有閘板閥，所述第二物料輸送管道上連接有雙管螺旋給料機，所述第二物料輸送管道與料斗的底部連接；所述拌和機構包括雙軸攪拌機和高速攪拌機，所述雙軸攪拌機的物料入口與料斗的底部連接，所述高速攪拌機的物料入口與雙軸攪拌機的物料出口連接，所述拌和后物料輸送管道與高速攪拌機的物料出口連接，所述第一物料輸送管道和拌和后物料輸送管道均為分段式輸送套管，所述分段式輸送套管由多段套管組成，每段所述套管的夾層內均設置有多塊串聯的半導體加熱制冷片和多個用于對所述套管內的溫度進行實時檢測的溫度傳感器，每段所述套管的外壁上均設置有溫度分控制器，所述溫度分控制器包括第一微控制器模塊和為溫度分控制器中各用電模塊供電的供電電源，以及與第一微控制器模塊相接的第一數據存儲電路模塊和第一無線通信模塊，多個所述溫度傳感器的輸出端均與第一微控制器模塊的輸入端連接，所述第一微控制器模塊的輸出端接有用于接通或斷開供電電源與半導體加熱制冷片的開關控制電路模塊，所述開關控制電路模塊串聯在所述供電電源與半導體加熱制冷片之間；所述溫度總控制器包括第二微控制器模塊以及與第二微控制器模塊相接的第二數據存儲電路模塊、觸摸式液晶顯示屏和用于與第一無線通信模塊無線連接并通信的第二無線通信模塊。