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礦山地下開采加壓泵超高分子量聚乙烯管道輸送充填技術(shù)研究
信息來自:超高分子量聚乙烯www.yiesion.cn 發(fā)布日期：2012-10-26 瀏覽次數(shù)：105
導(dǎo)讀： 充填采礦法具有回收率高、貧化率低的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是處理地壓活動(dòng)的有效手段。按照充填料及輸送方式，可分為干式充填系統(tǒng)、水力充填系統(tǒng)、混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)、塊石膠結(jié)充填系統(tǒng)和高水速凝膠結(jié)充填系統(tǒng)。國內(nèi)萊鋼集團(tuán)某礦業(yè)公司采礦二區(qū)上部貧礦礦體埋藏較淺，首采分段1630邊部采場(chǎng)的超高分子量聚乙烯充填管道布置在1650中段，其中163
充填采礦法具有回收率高、貧化率低的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是處理地壓活動(dòng)的有效手段。按照充填料及輸送方式，可分為干式充填系統(tǒng)、水力充填系統(tǒng)、混凝土膠結(jié)充填系統(tǒng)、塊石膠結(jié)充填系統(tǒng)和高水速凝膠結(jié)充填系統(tǒng)。國內(nèi)萊鋼集團(tuán)某礦業(yè)公司采礦二區(qū)上部貧礦礦體埋藏較淺，首采分段1630邊部采場(chǎng)的超高分子量聚乙烯充填管道布置在1650中段，其中1630分段采場(chǎng)中5行最遠(yuǎn)，最大充填倍線達(dá)到11.7左右，根據(jù)-3mm細(xì)砂管道自流充填倍線不能大于7的理論和工程實(shí)踐的要求，該礦業(yè)公司通過有壓水力輸送的水力計(jì)算和充填工藝改造與實(shí)驗(yàn)研究，采用加壓泵對(duì)砂漿加壓后通過超高分子量聚乙烯管道輸送到所需的充填位置，成功實(shí)現(xiàn)充填，保證了首層礦柱的順利開采。
加壓充填工藝的研究與改進(jìn)
借鑒膏體泵送的經(jīng)驗(yàn)，在地面攪拌站增加兩臺(tái)加壓泵，優(yōu)化原砂漿制備系統(tǒng)，運(yùn)用泵送加自流的輸送工藝，通過加壓泵向倍線較遠(yuǎn)的采區(qū)輸送料漿，解決充填倍數(shù)的問題和充填工藝的輸送關(guān)鍵技術(shù)，并大膽采用國產(chǎn)加壓泵，降低充填系統(tǒng)設(shè)備成本。
加壓泵輸送充填的原理
加壓泵主要由執(zhí)行部分、液壓動(dòng)力部分和控制部分、潤(rùn)滑部分、冷卻部分等組成，出口壓力較高，可滿足超長(zhǎng)距離超高高度的輸送要求。控制部分采用PLC控制，PLC發(fā)出指令使電液比例閥輸出液壓力控制液動(dòng)換向閥換向，使S形管轉(zhuǎn)動(dòng)，連通入料口與另一物料缸。同時(shí)，PLC向電液比例閥發(fā)出換向信號(hào)，完成與上一次主油缸相反的動(dòng)作。左、右主油缸交叉運(yùn)行，左側(cè)輸送缸和右側(cè)輸送缸往復(fù)循環(huán)，完成各自的吸入和輸送周期，通過泵外鋪設(shè)的超高分子量聚乙烯充填管道輸送到達(dá)卸載點(diǎn)，完成泵送作業(yè)。
加壓泵的技術(shù)要求
結(jié)合膏體充填和自流充填理論，研究泥漿泵對(duì)輸送細(xì)砂膠結(jié)充填料漿的性能要求和有壓輸送工藝，提出了加壓泵料缸直徑、出口壓力、S管閥結(jié)構(gòu)等加壓泵技術(shù)參數(shù)。
（1） 采用大直徑料缸和箱形結(jié)構(gòu)料斗，表面經(jīng)過特殊強(qiáng)化處理，便于沖洗和維護(hù)，由-7mm以下骨料和水泥制備而成的濃度為78%的砼體可以順利吸入和壓出。其中主缸行程為1800mm，擺缸行程為182mm，主泵系統(tǒng)額定流量為509.58L/min，擺缸系統(tǒng)額定流量為63.4L/min。
（2） 出口壓力大，能夠滿足遠(yuǎn)距離輸送的需要。主缸系統(tǒng)油泵最高壓力為45Mpa，額定壓力為32MPa，擺缸系統(tǒng)油泵最高壓力為35Mpa，額定壓力為28MPa。
（3） S管閥結(jié)構(gòu)，密封性能好，壓力損失小，換向沖擊小，耐磨損。
（4） 采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)泵的輸送流量，出料穩(wěn)定。
工藝系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)備調(diào)試
在現(xiàn)有自流充填系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用細(xì)砂管道充填攪拌與加壓泵送砼體相結(jié)合的充填工藝，對(duì)供料系統(tǒng)、水泥活化攪拌及輸送系統(tǒng)、砼體輸送管路系統(tǒng)、充填鉆孔的上下彎管連接系統(tǒng)、主輸送管理的連接方式、輸送坡度、攪拌槽的有效容積等進(jìn)行了合理優(yōu)化和技術(shù)改造，簡(jiǎn)化了充填工藝環(huán)節(jié)。
通過上述輸送工藝優(yōu)化和技術(shù)改造，降低了管理沿程阻力損失，徹底消除了砼體充填系統(tǒng)的骨料供料不暢、水泥輸送不穩(wěn)、管路爆裂、接頭泄露、泵壓過高、攪拌槽溢流等現(xiàn)象；通過安裝風(fēng)水聯(lián)動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)充填料漿續(xù)流和管路清洗，解決管道容易堵塞的難題；通過地表空載試驗(yàn)和工藝參數(shù)的調(diào)整，總結(jié)出了高壓條件下預(yù)防管路泄露和降低管道沿程阻力的方法，實(shí)現(xiàn)水泥漿的地表添加，保證砼體充填系統(tǒng)的正常運(yùn)行，滿足生產(chǎn)的要求。
加壓充填工藝的研究與改進(jìn)
借鑒膏體泵送的經(jīng)驗(yàn)，在地面攪拌站增加兩臺(tái)加壓泵，優(yōu)化原砂漿制備系統(tǒng)，運(yùn)用泵送加自流的輸送工藝，通過加壓泵向倍線較遠(yuǎn)的采區(qū)輸送料漿，解決充填倍數(shù)的問題和充填工藝的輸送關(guān)鍵技術(shù)，并大膽采用國產(chǎn)加壓泵，降低充填系統(tǒng)設(shè)備成本。
加壓泵輸送充填的原理
加壓泵主要由執(zhí)行部分、液壓動(dòng)力部分和控制部分、潤(rùn)滑部分、冷卻部分等組成，出口壓力較高，可滿足超長(zhǎng)距離超高高度的輸送要求。控制部分采用PLC控制，PLC發(fā)出指令使電液比例閥輸出液壓力控制液動(dòng)換向閥換向，使S形管轉(zhuǎn)動(dòng)，連通入料口與另一物料缸。同時(shí)，PLC向電液比例閥發(fā)出換向信號(hào)，完成與上一次主油缸相反的動(dòng)作。左、右主油缸交叉運(yùn)行，左側(cè)輸送缸和右側(cè)輸送缸往復(fù)循環(huán)，完成各自的吸入和輸送周期，通過泵外鋪設(shè)的超高分子量聚乙烯充填管道輸送到達(dá)卸載點(diǎn)，完成泵送作業(yè)。
加壓泵的技術(shù)要求
結(jié)合膏體充填和自流充填理論，研究泥漿泵對(duì)輸送細(xì)砂膠結(jié)充填料漿的性能要求和有壓輸送工藝，提出了加壓泵料缸直徑、出口壓力、S管閥結(jié)構(gòu)等加壓泵技術(shù)參數(shù)。
（1） 采用大直徑料缸和箱形結(jié)構(gòu)料斗，表面經(jīng)過特殊強(qiáng)化處理，便于沖洗和維護(hù)，由-7mm以下骨料和水泥制備而成的濃度為78%的砼體可以順利吸入和壓出。其中主缸行程為1800mm，擺缸行程為182mm，主泵系統(tǒng)額定流量為509.58L/min，擺缸系統(tǒng)額定流量為63.4L/min。
（2） 出口壓力大，能夠滿足遠(yuǎn)距離輸送的需要。主缸系統(tǒng)油泵最高壓力為45Mpa，額定壓力為32MPa，擺缸系統(tǒng)油泵最高壓力為35Mpa，額定壓力為28MPa。
（3） S管閥結(jié)構(gòu)，密封性能好，壓力損失小，換向沖擊小，耐磨損。
（4） 采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)泵的輸送流量，出料穩(wěn)定。
工藝系統(tǒng)的優(yōu)化和設(shè)備調(diào)試
在現(xiàn)有自流充填系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用細(xì)砂管道充填攪拌與加壓泵送砼體相結(jié)合的充填工藝，對(duì)供料系統(tǒng)、水泥活化攪拌及輸送系統(tǒng)、砼體輸送管路系統(tǒng)、充填鉆孔的上下彎管連接系統(tǒng)、主輸送管理的連接方式、輸送坡度、攪拌槽的有效容積等進(jìn)行了合理優(yōu)化和技術(shù)改造，簡(jiǎn)化了充填工藝環(huán)節(jié)。
通過上述輸送工藝優(yōu)化和技術(shù)改造，降低了管理沿程阻力損失，徹底消除了砼體充填系統(tǒng)的骨料供料不暢、水泥輸送不穩(wěn)、管路爆裂、接頭泄露、泵壓過高、攪拌槽溢流等現(xiàn)象；通過安裝風(fēng)水聯(lián)動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)充填料漿續(xù)流和管路清洗，解決管道容易堵塞的難題；通過地表空載試驗(yàn)和工藝參數(shù)的調(diào)整，總結(jié)出了高壓條件下預(yù)防管路泄露和降低管道沿程阻力的方法，實(shí)現(xiàn)水泥漿的地表添加，保證砼體充填系統(tǒng)的正常運(yùn)行，滿足生產(chǎn)的要求。
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