充填下料装置及方法

技术领域

本发明属于矿山开采充填技术领域，尤其是涉及一种充填下料装置及方法。

背景技术

众所周知，在矿山充填作业时，搅拌后的充填料浆或者深井倒段减压的充填料浆在下料至竖直充填管道或充填钻孔过程中极易混入大量的气体，在充填管道或充填钻孔内形成大量气团，呈气、浆断续状态。一方面，使得管内压力不稳定，造成受料斗喷浆、返料，甚至堵管；另一方面，气体被压缩随充填料浆同步行进，当压缩气体行进至充填管道排料端时会瞬间减压产生气爆，这种气爆能使充填管道跳跃舞动，甚至造成伤人事故。此外，还极易产生管道气蚀，降低管道寿命，甚至导致爆管。

发明内容

本发明的目的是提供一种既可以及时排出下料初期和末期的气体，又可以有效防止下料过程中气体混入，有效避免因混入气体而发生喷浆、返料、堵管、气爆、气蚀等情况的充填下料装置及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的充填下料装置，其特征在于包括顶部敞开且呈直桶状的上箱体，固定在此上箱体底部的且呈倒锥台状的下箱体，设置在所述上箱体和下箱体结合部位的格筛，固定在此格筛上的导流锥，设置在所述上箱体顶部的进料管，设置在所述上箱体顶部的供水管，设置在所述下箱体底部的出料管，设置在此出料管顶部的排气止旋器，

所述的导流锥与所述的上箱体和下箱体同心布置，

所述的进料管末端伸入所述上箱体的内腔，

所述的供水管呈“Q”型，所述的供水管包括从所述上箱体侧壁垂直伸入所述上箱体内腔的前端管，沿环向固定于所述上箱体内壁上的环形管，设置在此环形管底部沿环形均布的数个出水孔，设置在每个出水孔上的高压清洗喷嘴，

所述的出料管与所述的下箱体同心布置，

所述的排气止旋器与所述的出料管同心布置，所述的排气止旋器包括顶板，贯穿此顶板中心的排气管，设置在所述顶板下且绕所述排气管均布的数个挡板，此挡板垂直于所述顶板底面和排气管的管壁。

所述的下箱体的锥角α为60°~120°。

所述的数个出水孔至少为8个。

所述的高压清洗喷嘴为0°~65°扇形水流喷嘴，所述高压清洗喷嘴的水压为0.2MPa~0.25MPa，所述高压清洗喷嘴的水流量大于等于2L/s~4.8L/s。

所述的导流锥的底面直径大于所述的排气止旋器的顶板的直径。

所述的出料管的管内径与所述的进料管的管内径相同。

所述的排气管的管内径=（1/6~1/4）×出料管的管内径。

所述的数个挡板至少为4个，每个挡板的斜边与所述排气管中心线夹角β=1/2α。

一种利用充填下料装置的填充下料方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）充填下料前，先开启供水管，浸润充填下料装置内壁及下游管道；

（2）下料的同时关闭供水管，充填料浆通过进料管进入上箱体，经导流锥导流后，沿导流锥向四周均匀流淌，并经格筛筛除大块儿或杂物，然后进入下箱体，再经排气止旋器各挡板与顶板、排气管外壁和下箱体侧壁之间的流道进入出料管给至下游竖直充填管道或充填钻孔；

（3）下料结束的同时再次开启供水管，对充填下料装置及下游管道进行冲洗，清除积料；

（4）充填下料初期，下箱体内液面较低，排气止旋器处于排气状态，通过排气止旋器的排气管及时排出混入出料管内的气体；

（5）当液面升高至排气止旋器的顶板之上≥200mm时，排气止旋器的排气功能失效，进入止旋状态，在下料过程中有效防止因料浆旋流而导致气体混入；

（6）下料末期，液面降低至排气止旋器的顶板之上200mm以下，排气止旋器的止旋功能逐渐失效，重新进入排气状态，继续排出混入出料管内的气体。

本发明的优点：

（1）本发明的充填下料装置及方法，下料初期和末期液面较低时，可以及时排出混入管道内的气体；

（2）本发明的充填下料装置及方法，当液面升高后，可以在下料过程中有效防止因料浆旋流而导致气体混入；

（3）本发明的充填下料装置及方法，可对下料装置进行有效冲洗，防止因积料形成大块而造成堵管；

（4）本发明的充填下料装置及方法，可有效避免因混入气体导致喷浆、返料、堵管、气爆和气蚀等情况的发生，间接延长管道寿命，避免充填管道跳跃舞动而造成伤人事故。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明图1的俯视图。

图3为本发明图1的A-A视图。

图4为本发明排气止旋器的结构示意图。

图5为本发明图4的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-5所示，本发明的充填下料装置，其特征在于包括顶部敞开且呈直桶状的上箱体1，固定在此上箱体1底部的且呈倒锥台状的下箱体2，设置在所述上箱体1和下箱体2结合部位的格筛3，固定在此格筛3上的导流锥4，设置在所述上箱体1顶部的进料管5，设置在所述上箱体1顶部的供水管6，设置在所述下箱体2底部的出料管7，设置在此出料管7顶部的排气止旋器8，

所述的导流锥4与所述的上箱体1和下箱体2同心布置，

所述的进料管5末端伸入所述上箱体1的内腔，

所述的供水管6呈“Q”型，所述的供水管6包括从所述上箱体1侧壁垂直伸入所述上箱体1内腔的前端管61，沿环向固定于所述上箱体1内壁上的环形管62，设置在此环形管62底部沿环形均布的数个出水孔63，设置在每个出水孔63上的高压清洗喷嘴64，

所述的出料管7与所述的下箱体2同心布置，

所述的排气止旋器8与所述的出料管7同心布置，所述的排气止旋器8包括顶板81，贯穿此顶板81中心的排气管83，设置在所述顶板81下且绕所述排气管83均布的数个挡板82，此挡板82垂直于所述顶板81底面和排气管83的管壁。

所述的下箱体2的锥角α为60°~120°。

所述的数个出水孔63至少为8个。

所述的高压清洗喷嘴64为0°~65°扇形水流喷嘴，所述高压清洗喷嘴64的水压为0.2MPa~0.25MPa，所述高压清洗喷嘴64的水流量不小于2L/s~4.8L/s。

所述的导流锥4的底面直径大于所述的排气止旋器8的顶板81的直径。

所述的出料管7的管内径与所述的进料管5的管内径相同。

所述的排气管83的管内径=（1/6~1/4）×出料管7的管内径。

所述的数个挡板82至少为4个，每个挡板82的斜边与所述排气管83中心线夹角β=1/2α。

一种利用充填下料装置的填充下料方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）充填下料前，先开启供水管6，浸润充填下料装置内壁及下游管道；

（2）下料的同时关闭供水管6，充填料浆通过进料管5进入上箱体1，经导流锥4导流后，沿导流锥4向四周均匀流淌，并经格筛3筛除大块儿或杂物，然后进入下箱体2，再经排气止旋器8各挡板82与顶板81、排气管83外壁和下箱体2侧壁之间的流道进入出料管7给至下游竖直充填管道或充填钻孔；

（3）下料结束的同时再次开启供水管6，对充填下料装置及下游管道进行冲洗，清除积料；

（4）充填下料初期，下箱体2内液面较低，排气止旋器8处于排气状态，通过排气止旋器8的排气管83及时排出混入出料管7内的气体；

（5）当液面升高至排气止旋器8的顶板81之上≥200mm时，排气止旋器8的排气功能失效，进入止旋状态，在下料过程中有效防止因料浆旋流而导致气体混入；

（6）下料末期，液面降低至排气止旋器8的顶板81之上200mm以下，排气止旋器8的止旋功能逐渐失效，重新进入排气状态，继续排出混入出料管7内的气体。

下面结合具体示例对本发明作进一步描述：

采用如图1-5所示的充填下料装置，所述上箱体1呈圆柱形直桶状，内径为1000mm，顶部敞开；所述下箱体2的锥角α=90°，底部出口的内径为150mm；所述格筛3呈圆形，外径为990mm；所述导流锥4呈等腰圆锥体，底角为30°，底面直径为450mm；所述进料管5的内径为150mm；所述供水管6的内径为125mm，供水管6的环形管底部沿环形均布有8个出水孔63，每个出水孔63上均安装50°扇形水流的高压清洗喷嘴64，水压0.2MPa，单个高压清洗喷嘴64水流量3.5L/s；所述出料管7的管内径与进料管5的管内径和下箱体2底部出口的内径相同，为150mm；所述排气止旋器8的顶板81直径为350mm，排气止旋器8的排气管83的管内径=1/5倍的出料管7的管内径=30mm，排气止旋器8的顶板下绕排气管83均布有4个垂直于顶板81和排气管83管壁的呈直角梯形的挡板82，挡板82的斜边与排气管83中心线夹角β=45°。

实践表明，采用本发明的充填下料装置及方法之后，既可以及时排出下料初期和末期混入管道内的气体，又可以有效防止下料过程中气体混入，有效避免因混入气体而发生喷浆、返料、堵管、气爆、气蚀等情况。本发明的充填下料装置适用性强，推广前景良好。