基于气力输送矸石的装置与方法、空气利用系数测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于气力输送矸石的装置与方法、空气利用系数测定方法，一种基于气力输送矸石的装置，包括第一破碎机，所述的第一破碎机的底部固定连接有第一输送管，所述的第一输送管的底部连接有破碎仓；所述的破碎仓的内部设置有叶轮；还包括空压机，所述的空压机上连接有输料管，能够随着采煤工作面的持续推进，实现采空区的固体充填；此外，通过设置第一破碎机和破碎仓，不仅具有输送矸石的功能，同时针对大颗粒矸石可以实现二次的破碎，避免了矸石颗粒过大，发生矸石的沉积，堵塞管道的风险，而且具有集成多项功能于一体，极大提高了固体充填的效率，解决了现有技术中输送装置易造成分级解堵难、工序复杂和充填强度低的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于气力输送矸石的装置与方法、空气利用系数测定方法


[0001]本专利技术属于管矸石输送
，涉及一种过滤装置，具体是一种基于气力输送矸石的装置与方法、空气利用系数测定方法。

技术介绍

[0002]随着煤炭资源高强度的开采伴随的大面积采空区出现，从而导致地表沉陷、含水层破坏、水土流失、矸石固废堆放等问题，致使区域生态系统紊乱，将充填开采技术用于大型高产高效矿井中，能解决煤矿区一系列生态问题，其中矸石主要用作随采随充过程中充填材料。在充填过程中由于输送距离远、矸石颗粒大小不一密度差异较大，因此矸石的输送是一大难题。由于矸石的密度、粒径、运移速度等因素的差异，为了最大程度减少能量的消耗，需要针对不同粒径的矸石采取不同的输送方式，针对小颗粒与大颗粒的矸石一方面可以将其作为膏体充填料浆的骨料，通过管道流体泵送的方式进行输送，但是由于料浆的泌水性差，需要较长的凝固时间，因此严重影响采煤工序，为此可以将矸石作为固体充填的原材料，利用固体进行采空区的充填，但是针对固体充填，由于缺少固体的输送介质，固体矸石输送需要依靠其它介质驱动矸石的运移，因此，要求选用一种介质分级输送矸石，实现固体充填的目的。目前常规的矸石输送一种利用液体输送，另一种需要将矸石粉碎成粉末利用空气驱动。
[0003]一方面常规的水力输送矸石技术是将矸石作为充填材料的一部分，利用充注泵实现料浆的输送，由于料浆充注结束后，需要料浆通过泌水和侯凝实现凝固，从而达到一定支撑强度；而常规的风力输送是将矸石研磨成细小粉末，通过风力驱动实现矸石的输送。
[0004]第二方面常规风力输送矸石的方法由于颗粒较细，一般为20～30目，在粉碎过程中需要消耗大量的能量，同时风力输送过程中针对大颗粒(粒径1～5cm)存在一定的难度。
[0005]第三方面常规的风力输送矸石的方式由于颗粒细小，充注效果不佳，需要进行密实碾压，同时从大颗粒到小颗粒的磨碎需要较高的能耗，同时也会产生堵管现象。
[0006]由此，本专利技术的设计鉴于上述问题，通过潜心研究和精心设计，研究设计出一种能够满足不同粒径的固体颗粒的输送工具，实现工具分级输送，实现不同工况强度的要求。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于气力输送矸石的装置与方法、空气利用系数测定方法，以解决现有技术中输送装置易造成分级解堵难、工序复杂和充填强度低的技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0009]一种基于气力输送矸石的装置，包括第一破碎机，所述的第一破碎机的底部固定连接有第一输送管，所述的第一输送管的底部连接有破碎仓；所述的破碎仓的内部设置有叶轮；
[0010]还包括空压机，所述的空压机上连接有输料管，所述的输料管的末端连接有多节
相连的出料管；
[0011]所述的输料管内依次开设有相连通的第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述的第一空腔为渐缩腔，所述的第二空腔为圆柱腔，所述的第三空腔为渐扩腔；
[0012]所述的破碎仓的底部通过第二输送管与所述的输料管连通。
[0013]本专利技术还包括以下技术特征：
[0014]所述的破碎仓的侧壁上设置有控制系统，所述的控制系统与所述的叶轮电连接。
[0015]所述的第一输送管和所述的破碎仓之间通过第一法兰连接。
[0016]所述的输料管和出料管之间通过第二法兰连接。
[0017]所述的第二输送管与所述的输料管的连通处位于第一空腔和第二空腔的连接处。
[0018]所述的第二输送管为渐扩管，其半径大的一端连接输料管。
[0019]一种基于气力输送矸石的方法，基于所述的基于气力输送矸石的装置，该方法包括以下步骤：
[0020]步骤一，根据工况条件，确定出料管的数量和需要的矸石的粒级，通过计算和查表确定矸石的输送量G
s
和对应粒级的矸石的悬浮速度V
a
，确定矸石输送过程中的输送风量Q
风
和出料管的内径D
s
；
[0021]步骤二，组装所述的基于气力输送矸石的装置，将第一破碎机的顶部与贯通井的底端连通；贯通井的井口与外部破碎机连接，外部破碎机通过外部的皮带输送机与矸石仓相连；
[0022]步骤三，根据步骤一计算得到的输送风量，测试破碎仓内叶轮的运转情况，同时测试输料管与出料管的输送情况；
[0023]步骤四，将出料管的末端与充填支架上靠近采空区的一侧连接，开始填充采空区同时采用液压推杆进行实时压实；
[0024]步骤五，采空区第一段充填结束后，减少出料管的数量，重复步骤四，进行后续的充填。
[0025]步骤一中，确定矸石输送过程中的输送风量Q
cf
和出料管的内径D
s
，具体包括以下步骤：
[0026]步骤1.1，根据公式(1)和(2)确定输送风量Q
风
；
[0027][0028][0029]其中：
[0030]G
s
为矸石的输送量，t/h；
[0031]ρ
a
为空气的密度，在标准大气压下为1.2kg/m3；
[0032]m为固气比；
[0033]G
g
为单位时间内输送矸石的质量，；
[0034]G
q
为单位时间内需要输送的空气的质量；
[0035]步骤1.2，根据公式(3)确定出料管的内径D
s
；
[0036][0037]所述的固气比m的取值为10～30。
[0038]一种采煤工作面的空气流二次利用系数的测定方法，基于所述的基于气力输送矸石的方法，包括以下步骤：
[0039]S1，根据公式(4)和公式(5)确定采煤工作面的输送风量Q
cf
的范围；
[0040]Q
cf
≥60
×
0.25S
cb
，S
cb
＝I
cb
×
h
cf
×
70％
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0041]Q
cf
≤60
×
4.0S
cs ，S
cs
＝I
cs
×
h
cf
×
70％
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0042]式中：
[0043]S
cb
表示采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；
[0044]I
cb
表示采煤工作面最大控顶距，m；
[0045]h
cf
表示采煤工作面实际采高，m；
[0046]S
cs
表示采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；
[0047]I
cs
表示采煤工作面最小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气力输送矸石的装置，其特征在于，包括第一破碎机(1)，所述的第一破碎机(1)的底部固定连接有第一输送管(2)，所述的第一输送管(2)的底部连接有破碎仓(3)；所述的破碎仓(3)的内部设置有叶轮(4)；还包括空压机(5)，所述的空压机(5)上连接有输料管(6)，所述的输料管(6)的末端连接有多节相连的出料管(7)；所述的输料管(6)内依次开设有相连通的第一空腔(601)、第二空腔(602)和第三空腔(603)，所述的第一空腔(601)为渐缩腔，所述的第二空腔(602)为圆柱腔，所述的第三空腔(603)为渐扩腔；所述的破碎仓(3)的底部通过第二输送管(8)与所述的输料管(6)连通。2.如权利要求1所述的基于气力输送矸石的装置，其特征在于，所述的破碎仓(3)的侧壁上设置有控制系统(9)，所述的控制系统(9)与所述的叶轮(4)电连接。3.如权利要求1所述的基于气力输送矸石的装置，其特征在于，所述的第一输送管(2)和所述的破碎仓(3)之间通过第一法兰(10)连接。4.如权利要求1所述的基于气力输送矸石的装置，其特征在于，所述的输料管(6)和出料管(7)之间通过第二法兰(11)连接。5.如权利要求1所述的基于气力输送矸石的装置，其特征在于，所述的第二输送管(8)与所述的输料管(6)的连通处位于第一空腔(601)和第二空腔(602)的连接处。6.如权利要求1所述的基于气力输送矸石的装置，其特征在于，所述的第二输送管(8)为渐扩管，其半径大的一端连接输料管(6)。7.一种基于气力输送矸石的方法，其特征在于，基于权利要求1～6任一项所述的基于气力输送矸石的装置，该方法包括以下步骤：步骤一，根据工况条件，确定出料管(7)的数量和需要的矸石的粒级，通过计算和查表确定矸石的输送量G
s
和对应粒级的矸石的悬浮速度V
a
，确定矸石输送过程中的输送风量Q
风
和出料管的内径D
s
；步骤二，组装所述的基于气力输送矸石的装置，将第一破碎机(1)的顶部与贯通井的底端连通；贯通井的井口与外部破碎机(12)连接，外部破碎机(12)通过外部的皮带输送机(13)与矸石仓(14)相连；步骤三，根据步骤一计算得到的输送风量，测试破碎仓(3)内叶轮(4)的运转情况，同时测试输料管(6)与出料管(7)的输送情况；步骤四，将出料管(7)的末端与充填支架(15)上靠近采空区的一侧连接，开始填充采空区，同时采用液压推杆进行实时压实；步骤五，采空区第一段充填结束后，减少出料管(7)的数量，重复步骤四，进行后续的充填...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建超，王海军，孙四清，陈崇枫，贾立龙，庞涛，程斌，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：