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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tz5ff3bp.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)，同時也是處理地壓活動的有效手段。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)，同時也是處理地壓活動的有效手段。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、液壓動力部分和控制部分、潤滑部分、冷卻部分等組成，出口壓力較高，可滿足超長距離超高高度的輸送要求�？刂撇糠植捎肞LC控制，PLC發(fā)出指令使電液比例閥輸出液壓力控制液動換向閥換向，使S形管轉(zhuǎn)動，連通入料口與另一物料缸。同時，PLC向電液比例閥發(fā)出換向信號，完成與上一次主油缸相反的動作。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、液壓動力部分和控制部分、潤滑部分、冷卻部分等組成，出口壓力較高，可滿足超長距離超高高度的輸送要求�？刂撇糠植捎肞LC控制，PLC發(fā)出指令使電液比例閥輸出液壓力控制液動換向閥換向，使S形管轉(zhuǎn)動，連通入料口與另一物料缸。同時，PLC向電液比例閥發(fā)出換向信號，完成與上一次主油缸相反的動作。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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