[发明专利]一种深井填充泄压管道设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山充填浆料运输领域，尤其是涉及一种深井充填泄压管道设备和方法。

背景技术

随着持续资源开采，矿山开采需要进入深井（地表800米以下），深井充填料浆的输送，从地表到井底的高度差越来越大，导致料浆对管道输送的压力过大。而管道的阻力较小，管道输送系统存在安全性、管道磨损、运营成本等造不利因素。

现有的管道消能大多是采用消能孔板，但由于深井填充料浆多为结构流，即层流，而消能孔板原理为加剧料浆局部紊流实现增阻，因而消能孔板不适用于充填料浆增阻。

公布号为CN 106523027 A的发明专利申请公开了一种深井管道运输卸压充填装置及其使用方法，所述深井管道运输卸压充填装置包括充填管道、卸压箱、单向阀门、压力测量仪、线管、充填站、软木垫板和角钢。其取得了降低浆料对管道的压力、提高深井输送的稳定性，延长管道的使用年限，提高管道的安全性能等一系列效果。

其不足之处在于：料浆从底面至井底的高度差速所具备的势能未加以利用，而是通过卸压箱逐渐消耗其能量，造成能量的浪费；且高度差越大，浪费的能量越多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种深井填充泄压管道设备和方法，实现料浆的平稳输送，减小管道压力，同时收集料浆的势能，节约能源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种深井填充泄压管道设备，包括管道和泄压池，泄压池顶部与管道连接，尾部与另一段管道连接，管道侧边设有开口，开口处设有势能转化装置。

势能转化装置包括主轴和主轴周边设有的一圈挡板；挡板伸入开口。

优选地，挡板水平时，伸入开口部分的截面积为管道截面积的二分之一。

进一步，管道侧边的开口下方管径大于上方管径。

进一步，泄压池的容积不小于10立方米。

进一步，泄压池的数量为两个以上，且各泄压池的水平高度依次降低。

进一步，泄压池内设有扰动装置。

扰动装置为安装在泄压池底部的压气喷嘴，压气喷嘴设置在喷气管上，喷气管从泄压池一侧伸入。

或者扰动装置为搅拌桨，副轴从泄压池顶部伸入，搅拌桨设置在副轴的底部；势能转化装置的主轴一端同轴连接有主锥形齿轮，主锥形齿轮与副锥形齿轮啮合，副锥形齿轮中央套设副轴。当泄压池数量为两个以上时，各泄压池之间的管道侧边均设有开口且开口处设有势能转化装置；每个势能转化装置的主轴一端同轴连接有主锥形齿轮，主锥形齿轮与副锥形齿轮啮合，副锥形齿轮中央套设副轴。

本发明还提供一种深井填充泄压方法，包括：

通过势能转化装置，将料浆的势能转化为动能并传递给其他深井填充设备使用。具体地，包括以下步骤：

（1）料浆下落至管道侧边开口处并击打挡板，挡板驱动主轴旋转；

（2）料浆击打挡板后落入泄压池；

（3）主轴传动至副轴，驱动副轴旋转；

（4）副轴驱动搅拌浆旋转；搅拌桨扰动泄压池内的料浆。

进一步，步骤（4）后还包括以下步骤：

（5）料浆从前一泄压池流入后段的管道，下落至后段管道侧边开口处，击打挡板；

（6）料浆击打挡板后落入后一泄压池；

（7）主轴传动至副轴，驱动副轴旋转；

（8）副轴驱动搅拌浆旋转；搅拌桨扰动泄压池内的料浆。

本发明的有益效果：

（1）通过势能转化装置收集并转化料浆的能量，实现了深井填充料浆输送的平稳，同时势能转化装置作为其他深井填充设备的驱动装置，有效利用了料浆的有害势能，并增加了深井填充设备之间的联动性；

（2）管道侧边设有多个开口，开口间隔排布，每个开口处均设有势能转化装置，势能转化装置的挡板伸入所处的开口。当高度差较大时，这种结构能够逐次回收料浆在不同位置下落的动能，进一步提高了效能效果，同时各个势能转化装置的主轴旋转的动能均可传动至其他设备使用，能量利用率更高；

（3）管道侧边的开口下方管径大于上方管径，挡板离开管道需要运动更长的距离和更久的时间，附着在挡板上的料浆脱落到管道内的时间更加充分，有效减少了脱落在管道外的料浆。挡板水平时，伸入开口部分的截面积为管道截面积的二分之一，一方面能够有效转化料浆下落的动能，另一方面不会造成管道1堵塞；