專利名稱：膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)室中模擬礦山使用的膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前，我國煤礦在建筑物、鐵路和水體下(簡稱三下)壓煤比較普遍，大多數(shù)井下開采煤炭的大中型企業(yè)，都面臨著“三下”壓煤問題，“三下”壓煤量占目前礦井儲量的 10 15%，其中建筑物下壓煤量達(dá)60%以上，水體下壓煤占28%左右，鐵路下壓煤占1 左右。隨著礦井開采強(qiáng)度的加大、礦井資源的枯竭、地面建設(shè)設(shè)施的發(fā)展，“三下”煤柱留設(shè)和壓煤開采的問題將更加突出。某些礦井不管對地表的影響強(qiáng)行開采，或因采掘接替協(xié)調(diào)順序不對進(jìn)行開采，引起地表設(shè)施的大量損壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和緊張的工農(nóng)關(guān)系，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，如何逐步開采“三下”壓煤，在不影響地表建(構(gòu)) 筑物的前提下部分開采出一些“三下”壓煤量，是目前煤炭企業(yè)已經(jīng)面臨且必須研究解決的問題。膏體充填法一般采用以煤矸石、碎石、河砂、尾砂或戈壁集料固態(tài)廢料為骨料(間或摻入塊石)，與水泥、粉煤灰或石灰類膠結(jié)材料經(jīng)拌合形成無臨界流速、不泌水、不沉淀、 可以低速管道輸送的膏狀漿體，以充填泵或重力自溜方式通過管道輸送到充填區(qū)，形成以膏體充填體為主的覆巖支控體系，有效控制地表開采沉陷。膏體充填技術(shù)的充填體強(qiáng)度大， 充填速度快，充填量大，工藝簡單，能很好的解決“三下”壓煤問題及固體廢料的堆放和污染問題，同時(shí)能保護(hù)地表、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。因此目前世界各國礦山企業(yè)，特別是礦業(yè)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)都在廣泛應(yīng)用這種充填方法。充填料漿以重力自溜方式進(jìn)行輸送是礦山膏體充填的主要方式之一，因此，發(fā)展試驗(yàn)室模擬現(xiàn)場膏體自溜充填系統(tǒng)對指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際將具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保意義。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，針對性強(qiáng)的膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置， 它包括左右兩個(gè)水池，所述左側(cè)的水池經(jīng)管道依次連接水泵、流量計(jì)和攪拌桶A，攪拌桶A 經(jīng)管道依次連接輸送泵、高位料漿池和差壓計(jì)，差壓計(jì)經(jīng)弓形管連接濃度計(jì)，濃度計(jì)連接流量計(jì)，流量計(jì)經(jīng)管道連接靜態(tài)混合器；所述右側(cè)的水池經(jīng)管道依次連接水泵、流量計(jì)和攪拌桶B，攪拌桶B經(jīng)管道依次連接輸送泵、高位添加劑溶液池、差壓計(jì)、流量計(jì)和靜態(tài)混合器； 所述靜態(tài)混合器經(jīng)管道連接回收箱。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化，改善、提高本實(shí)用新型的綜合性能，進(jìn)一步的措施是所述高位料漿池內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)。所述攪拌桶A和攪拌桶B內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)。所述靜態(tài)混合器的內(nèi)腔設(shè)有兩根螺旋軸，兩根螺旋軸的螺旋葉片分左右旋轉(zhuǎn)。[0010]所述輸送泵將攪拌均勻的骨料漿料輸送至高位料漿池中，另一輸送泵將添加劑溶液輸送至高位添加劑溶液池中。所述高位料漿池和高位添加劑溶液池建立在鋼架平臺上，且位于同一高度，高位料漿池中的骨料漿料和高位添加劑溶液池的添加劑溶液靠自重輸送。所述靜態(tài)混合器的輸入管路分為骨料料漿輸送管路和添加劑溶液輸送管路，在靜態(tài)混合器處匯合，輸送管路為組合式，管路長度和布置方式根據(jù)靜態(tài)混合器位置而改變。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果本實(shí)用新型作為建筑物、鐵路和水體下壓煤開采后煤坑填充的模擬試驗(yàn)裝置，對指導(dǎo)現(xiàn)場煤坑填充的實(shí)際生產(chǎn)將具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保意義。膏體充填技術(shù)的充填體具有強(qiáng)度大，充填速度快，充填量大，工藝簡單的特點(diǎn)，能很好的解決“三下”壓煤問題及固體廢料的堆放和污染問題。在實(shí)驗(yàn)室中模擬礦山膏體自溜充填的工藝、不同充填料漿的充填路線，可改變管路的布置方式，可觀察不同充填料漿在管道中的流動狀態(tài)；通過相關(guān)儀器測量漿體的流量、壓差、密度，觀察充填體初凝時(shí)間、終凝時(shí)間，對自溜充填理論、充填材料研究具有十分重要的指導(dǎo)意義。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，針對性強(qiáng)，指導(dǎo)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型通過模擬試驗(yàn)達(dá)到解決“三下”壓煤開采后導(dǎo)致地表下陷，地表建筑及水體損壞的問題。本實(shí)用新型適應(yīng)于模擬試驗(yàn)各種煤礦，特別是三下”壓煤礦開采后地下煤坑的填充。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為弓形管連接的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、水池，2、水泵，3、流量計(jì)，4、攪拌桶A，5、輸送泵，6、弓形管，7、攪拌機(jī)，8、 高位料漿池，9、差壓計(jì)，10、濃度計(jì)，11、靜態(tài)混合器，12、高位添加劑溶液池，13、回收箱，14、 攪拌桶B。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，它包括左右兩個(gè)水池1，左側(cè)的水池1經(jīng)管道依次連接水泵2、流量計(jì)3和攪拌桶A4，攪拌桶A4經(jīng)管道依次連接輸送泵5、 高位料漿池8和差壓計(jì)9，差壓計(jì)9經(jīng)弓形管6連接濃度計(jì)10，濃度計(jì)10連接流量計(jì)3，流量計(jì)3經(jīng)管道連接靜態(tài)混合器11 ；右側(cè)的水池1經(jīng)管道依次連接水泵2、流量計(jì)3和攪拌桶 B14，攪拌桶B14經(jīng)管道依次連接輸送泵5、高位添加劑溶液池12、差壓計(jì)9、流量計(jì)3和靜態(tài)混合器11 ；靜態(tài)混合器11經(jīng)管道連接回收箱13。高位料漿池8內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)7 ；攪拌桶 A4和攪拌桶B內(nèi)14設(shè)有攪拌機(jī)7。靜態(tài)混合器11的內(nèi)腔設(shè)有兩根螺旋軸，兩根螺旋軸的螺旋葉片分左右旋轉(zhuǎn)。輸送泵5將攪拌均勻的骨料漿料輸送至高位料漿池8中，另一輸送泵5將添加劑溶液輸送至高位添加劑溶液池12中。高位料漿池8和高位添加劑溶液池12 建立在鋼架平臺上，且位于同一高度，高位料漿池8中的骨料漿料和高位添加劑溶液池12 的添加劑溶液靠自重輸送。靜態(tài)混合器11的輸入管路分為骨料料漿輸送管路和添加劑溶液輸送管路，在靜態(tài)混合器11處匯合，輸送管路為組合式，管路長度和布置方式根據(jù)靜態(tài)混合器11位置而改變。 本實(shí)用新型的工作方式為水泵2將左側(cè)水池1內(nèi)的水經(jīng)流量計(jì)3控制定量泵入攪拌桶A4，與攪拌桶A4秤好的定量骨料混合并攪拌均勻制成漿料；骨料采用煤矸石、碎石、 河砂、尾砂或戈壁集料固態(tài)廢料，并可間或摻入塊石組成。用輸送泵5將漿料輸送至有一定落差的高位料漿池8，并在高位料漿池8內(nèi)邊攪拌，邊由自重沿管道下落至差壓計(jì)9，差壓計(jì) 9用來測量漿料下落流動時(shí)的壓力差，漿料經(jīng)弓形管6、濃度計(jì)10和流量計(jì)3輸入靜態(tài)混合器11，濃度計(jì)10隨機(jī)測量漿料的濃度，流量計(jì)3控制漿料的流量，也就是控制漿料的用量。 弓形管6的作用是保持漿料流動時(shí)管道內(nèi)的壓力差，達(dá)到管道保壓功能。 在上述骨料制成漿料和輸送至靜態(tài)混合器11的同時(shí)，右側(cè)的水泵2將右側(cè)的水池 1內(nèi)的水經(jīng)流量計(jì)3控制定量泵入攪拌桶B14，與攪拌桶B14內(nèi)秤好的添加劑混合并攪拌均勻；添加劑包括水泥、粉煤灰或石灰類膠結(jié)材料，經(jīng)與水拌合制成無臨界流速、不泌水、不沉淀、可以低速管道輸送的膏狀漿體溶液。添加劑攪拌均勻后的膏狀漿體溶液經(jīng)輸送泵5輸送至高位添加劑溶液池12，添加劑在高位添加劑溶液池12內(nèi)由自重沿管道下落至差壓計(jì) 9，差壓計(jì)9測量漿料下落流動過程中的壓力差，膏狀漿體溶液由差壓計(jì)9流入流量計(jì)3，流量計(jì)3控制添加劑的流量，也就是控制添加劑的用量，添加劑經(jīng)流量計(jì)3輸入靜態(tài)混合器 11。在靜態(tài)混合器11的料斗內(nèi)，一定流量的骨料漿料和一定流量的添加劑膏狀漿體溶液按比例混合，在靜態(tài)混合器11的內(nèi)腔，兩根旋向相反的螺旋軸均勻攪拌制成充填漿體，如砂石漿料和水泥膏狀漿體混合，經(jīng)靜態(tài)混合器11均勻攪拌制成混凝土充填漿體，充填漿體經(jīng)管道流入回收箱13內(nèi)。觀察充填漿體在回收箱13內(nèi)的初凝、終凝時(shí)間，并取出其中最終形成的充填體進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)，對自溜充填理論、充填材料的研究具有十分重要的指
眉、ο本實(shí)用新型通過模擬實(shí)驗(yàn)，對建筑物、鐵路和水體下壓煤開采后煤坑填充具有十分重要的指導(dǎo)意義。
權(quán)利要求1.一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于它包括左右兩個(gè)水池(1)，所述左側(cè)的水池(1)經(jīng)管道依次連接水泵(2)、流量計(jì)(3)和攪拌桶A (4)，攪拌桶A (4)經(jīng)管道依次連接輸送泵(5)、高位料漿池(8)和差壓計(jì)(9)，差壓計(jì)(9)經(jīng)弓形管(6)連接濃度計(jì)(10)， 濃度計(jì)(10 )連接流量計(jì)(3 )，流量計(jì)(3 )經(jīng)管道連接靜態(tài)混合器(11);所述右側(cè)的水池(1) 經(jīng)管道依次連接水泵(2)、流量計(jì)(3)和攪拌桶B (14)，攪拌桶B (14)經(jīng)管道依次連接輸送泵(5)、高位添加劑溶液池(12)、差壓計(jì)(9)、流量計(jì)(3)和靜態(tài)混合器(11)；所述靜態(tài)混合器(11)經(jīng)管道連接回收箱(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述高位料漿池(8)內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述攪拌桶A (4)和攪拌桶B內(nèi)(14)設(shè)有攪拌機(jī)(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述靜態(tài)混合器(11)的內(nèi)腔設(shè)有兩根螺旋軸，兩根螺旋軸的螺旋葉片分左右旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述輸送泵 (5 )將攪拌均勻的骨料漿料輸送至高位料漿池(8 )中，另一輸送泵(5 )將添加劑溶液輸送至高位添加劑溶液池(12)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述高位料漿池(8)和高位添加劑溶液池(12)建立在鋼架平臺上，且位于同一高度，高位料漿池(8)中的骨料漿料和高位添加劑溶液池(12)的添加劑溶液靠自重輸送。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述靜態(tài)混合器(11)的輸入管路分為骨料料漿輸送管路和添加劑溶液輸送管路，在靜態(tài)混合器(11)處匯合，輸送管路為組合式，管路長度和布置方式根據(jù)靜態(tài)混合器(11)位置而改變。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種膏體自溜充填模擬試驗(yàn)裝置，它包括左右兩個(gè)水池，所述左側(cè)的水池經(jīng)管道依次連接水泵、流量計(jì)和攪拌桶A，攪拌桶A經(jīng)管道依次連接輸送泵、高位漿料池和差壓計(jì)，差壓計(jì)經(jīng)弓形管連接濃度計(jì)，濃度計(jì)連接流量計(jì)，流量計(jì)經(jīng)管道連接靜態(tài)混合器；所述右側(cè)的水池經(jīng)管道依次連接水泵、流量計(jì)和攪拌桶B，攪拌桶B經(jīng)管道依次連接輸送泵、高位溶液池、差壓計(jì)、流量計(jì)和靜態(tài)混合器；所述靜態(tài)混合器經(jīng)管道連接回收箱。本實(shí)用新型通過模擬試驗(yàn)解決了“三下”壓煤開采后導(dǎo)致地表下陷，地表建筑、鐵路及水體等被破壞的問題，適應(yīng)于模擬試驗(yàn)各種煤礦，特別是“三下”壓煤開采后地下采空區(qū)的充填。
文檔編號E21F15/06GK202165121SQ20112023633
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者馮濤, 姚琦, 朱卓慧, 李叔磊, 李石林, 王鵬飛 申請人:湖南科技大學(xué)