一种深井双管水力提升矿石的方法
【专利摘要】本发明公开了一种深井双管水力提升矿石的方法，在副井井底布置有密封的缓冲储料仓，在副井管缆间布置一条静水管和一条水力提升管，静水管一端插入缓冲矿浆仓中，一端通达副井井口与地表水管相联，水力提升管一端插入缓冲矿浆仓中，另一端与地表泵站相接，将开采后破碎至符合提升要求矿石以矿浆的形式通过井下巷道中的高压泵站注入缓冲储料仓并由水力提升管提升至地表处理。本发明依靠静水压和地表、井下的二泵站，形成对矿浆提升的抽压双作用，减少了提升时单个泵体功率与能量耗损，增加了深井管道提升高度；充分利用深井水大需要排水的特点，解决了矿石提升与排水的难题，并取消了矿山主井的建设，减少了深井开采成本。
【专利说明】
一种深井双管水力提升矿石的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种提升矿石的方法，尤其涉及一种深井双管水力提升矿石的方法。该方法适用于埋藏较深、涌水量较大的地下新建煤矿和非煤矿山。
【背景技术】
[0002]随着浅部资源的开采枯竭，越来越多的矿山走向深部。深井开采时，除了面临着“三高一扰动”的问题外，制约着矿山发展的首要问题是开采的成本问题。多数深井开采矿山为大水矿山，日排水量均在40000m3/d以上；另外建设一条专用提升矿石的主井需要基建投资亿元以上，且提升过程难以实现自动化，运营成本较高。为此，若能将矿石提升与矿山排水有机地结合起来，利用水力管道提升方式，将矿山地下水和矿石同时提升出来，不仅解决了井下排水问题与矿石提升问题;而且能取消矿山主井建设，大大减少矿山开采成本，实现矿山深部资源的开发与利用。
[0003]随着当代科学技术的发展，管道提升技术并不困难。地下矿山中排水栗最大扬程可达近千米，泥浆栗也能达到同等规模与能力。深海开采中通过多级栗站串联可实现数千米的猛结核提升。但深井管道提升技术，将矿石破碎至5mm以下，以水作为输送介质，形成一定浓度的矿浆，要求管道提升速度大于矿浆颗粒沉降速度，并克服矿浆对管道提升产生较大的运动摩擦阻力，所以深井管道提升，既不同于排水提升，也不同于泥砂提升，它要求有较快的提升速度与提升流量，满足提升矿石的要求，因此提升栗具有超大功率。显然，依照常规水力提升方式进行矿浆提升，增加栗的提升速度，将导致管道输送阻力成倍增加;增大栗功率，又会导致栗的体积增加，对栗体运输、安装、维护等带来困难。深井水力提升的栗体功率不能无限增加，否则成本与投资也难以承受。国内外深井提升均采用单管提升方法，未见有相关的报道与方式。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简便、能耗低、经济实用、自动化程度高的深井双管水力提升矿石的方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供的深井双管水力提升矿石的方法，在副井井底布置有密封的缓冲储料仓，在副井管缆间布置一条静水管和一条水力提升管，静水管一端插入缓冲矿浆仓中，一端通达副井井口与地表水管相联，水力提升管一端插入缓冲矿浆仓中，另一端与地表栗站相接，将开采后破碎至符合提升要求矿石以矿浆的形式通过井下巷道中的高压栗站注入缓冲储料仓并由水力提升管提升至地表处理。
[0006]将开采后的矿石集中到井底矿仓中，利用破碎装置将矿石破碎至粒级5mm以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在井下制成质量浓度为20%?30%的矿浆并存贮在矿浆仓中。
[0007]静水管和水力提升管设置为同心钢管，静水管的直径为400mm?500mm，水力提升管的直径为I OOmm?300mm。
[0008]井下巷道中的高压栗站中设有止回阀。
[0009]地表栗站和井下巷道中的高压栗站的流量相同，同时启动，形成联动。
[0010]所述的缓冲矿浆仓的底部为圆球形，上半部为圆柱形筒身。
[0011]所述的深井双管水力提升矿石的方法，包括以下步骤:
[0012](I)、将开采后的矿石集中到井底矿仓中，利用破碎装置将矿石破碎至粒级5mm以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在井下制成质量浓度20%?30%的矿浆并存贮在矿浆仓中，在副井井底修筑一个密封的缓冲矿浆仓；
[0013](2)、在副井管缆间布置静水管和水力提升管;静水管一端插入缓冲矿浆仓中，一端通达副井井口与地表水管相联，水力提升管一端插入缓冲矿浆仓中，另一端与地表栗站相接，井下巷道中的高压栗站一端接矿浆仓，另一端联接副井底的缓冲矿浆仓；
[0014](3)、官路连接完成，在巷道中构筑隔尚墙，在副井井底构筑隔尚层；
[0015](4)、为了防止井下栗送中断时高压水倒流进矿浆输送管道中，在井下巷道中的高压栗站的矿浆输送管道中安装一个止回阀；
[0016](5)、提升时，将静水管和水力提升管注满水，井下巷道中的高压栗站工作，形成一定压力后，顶开止回阀，将矿浆栗入缓冲矿浆仓中，地表栗站抽取水力提升管中的水和矿浆，将矿浆提升到地表分离处理;二栗流量相同，同时启动，形成联动，将矿浆安全提升至选厂中。
[0017]采用上述技术方案的深井双管水力提升矿石的方法，依靠副井双管中静水管的静水压和地表、井下的二栗站，形成对矿浆提升的抽压双作用，减少了提升时单个栗体功率与能量耗损，增加了深井管道提升高度;取消了矿山主井的建设，减少了深井开采成本，并且能防止水锤现象的发生。其有益效果是:
[0018](I)依靠副井双管中静水管的静水压和地表、井下的二栗站，形成对矿浆提升的抽压双作用，减少了提升时单个栗体功率与能量耗损，增加了深井管道提升高度。
[0019](2)能防止因开栗、停栗，特别是突然停栗引起的水锤现象对管道和固定件等产生极大的破坏，从而保护了水力提升设备。
[0020](3)井下矿浆输送管道和水力提升管道通过一个缓冲矿浆仓相连，能为水力提升管道发生故障时高压矿浆的停止输送提供一个缓冲时间。
[0021](4)避免了地下水资源的浪费，使之得到合理地利用，响应对于矿山绿色开采的号召。
[0022](5)对于竖井提升的矿山，采用该方法能取消矿山主井的建设，减少了深井开采成本。
[0023]综上所述，本发明通过在井下构造一种双管的水力提升系统，将井下的矿石提升至地表，达到降低水力提升能量损耗的目的，这种方法安装方便，操作简单，不仅能大大降低提升过程中的静压损失，而且能防止水锤现象的发生，同时也充分利用了地下水资源，减少矿山的井建工程量，不仅经济实用，而且自动化程度高。
【附图说明】
[0024]图1为本发明矿石水力提升示意图。
[0025]图2为图1的B-B剖面图。
[0026]图3为图1中C处放大图。
[0027]图中:1-围岩，2-井底矿浆输送巷道，3-矿浆输送管道，4-止回阀，5-隔离墙，6_缓冲矿浆仓，7-井底隔离层，8-静水管，9-副井，I O-水力提升管，11-地表栗站。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0029]参见图1、图2和图3，本发明提供的降低能耗的深井双管水力提升矿石的方法，包括如下步骤:
[0030](I)将井下采场开采出来的矿石集中到井底矿仓中，采用破碎方法将矿石破碎至粒级5mm以下的粉矿或细砂;然后将粉矿或细砂在井下制成质量浓度为20%?30%的矿浆并存贮在矿浆仓中；
[0031](2)在副井9井底修筑一个密封的缓冲矿浆仓6，缓冲矿浆仓6的底部为圆球形，上半部为圆柱形筒身，其容积为5?6m3;
[0032](3)在副井9管缆间布置两条同心钢管，其中大管为静水管8，小管为水力提升管10 ；静水管8的一端插入缓冲矿楽仓6仓口位置，直径为400mm?500mm，另一端通达副井井口，与地表水管相联;水力提升管10—端与地表栗站11相接，另一端插入缓冲矿楽仓6中，水力提升管1的直径为I OOmm?300mm;
[0033](4)在井底矿浆输送巷道2中布置一个高压栗站，高压栗站的矿浆输送管道3的一端接矿楽仓，一端联接副井9井底的缓冲矿楽仓6，把20 %?30%的矿浆J人矿楽仓栗送至缓冲矿楽仓6中；
[0034](6)为了防止高压栗站栗送中断时高压水倒流进矿浆输送管道3中，破坏高压栗站，在矿浆输送管道3中安装一个PN为16MPa的止回阀4;
[0035](6)以上工作完成以后，在巷道中构筑隔离墙5，在副井9井筒井底构筑隔离层7;
[0036](7)开始提升时，将静水管8和水力提升管10注满水，开动井下高压栗站的高压输送栗，形成一定压力后，顶开止回阀4，将矿浆栗入缓冲矿浆仓6中，同时地表栗站11抽取水力提升管10中的水和矿浆，将矿浆提升到地表分离处理;高压栗站和地表栗站11的流量相同，同时启动，形成联动，将矿浆安全提升至选厂。
[0037]本发明通过在井下构造一种双管的水力提升系统，依靠副井双管中外管的静水压和地表、井下的二栗站，形成对矿浆提升的抽压双作用，减少了提升时单个栗体功率与能量耗损，增加了深井管道提升高度;充分利用深井水大需要排水的特点，解决了矿石提升与排水的难题，并取消了矿山主井的建设，减少了深井开采成本，不仅经济实用，而且自动化程度高。适用于埋藏较深、涌水量较大的地下新建煤矿和非煤矿山。
[0038]应当指出，在不脱离本发明原理和精神的前提下，还能作出若干变化或改进，这些变化或改进也应当落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:在副井井底布置有密封的缓冲储料仓，在副井管缆间布置一条静水管和一条水力提升管，静水管一端插入缓冲矿浆仓中，一端通达副井井口与地表水管相联，水力提升管一端插入缓冲矿浆仓中，另一端与地表栗站相接，将开采后破碎至符合提升要求矿石以矿浆的形式通过井下巷道中的高压栗站注入缓冲储料仓并由水力提升管提升至地表处理。2.根据权利要求1所述的深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:将开采后的矿石集中到井底矿仓中，利用破碎装置将矿石破碎至粒级5_以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在井下制成质量浓度为20%?30%的矿浆并存贮在矿浆仓中。3.根据权利要求1或2所述的深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:静水管和水力提升管设置为同心钢管，静水管的直径为400mm?500mm，水力提升管的直径为10mm?300mmο4.根据权利要求1或2所述的深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:井下巷道中的高压栗站中设有止回阀。5.根据权利要求1或2所述的深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:地表栗站和井下巷道中的高压栗站的流量相同，同时启动，形成联动。6.根据权利要求1或2所述的深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:所述的缓冲矿浆仓的底部为圆球形，上半部为圆柱形筒身。7.根据权利要求1或2所述的深井双管水力提升矿石的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、将开采后的矿石集中到井底矿仓中，利用破碎装置将矿石破碎至粒级5mm以下的粉矿或细砂，粉矿或细砂在井下制成质量浓度20%?30%的矿浆并存贮在矿浆仓中，在副井井底修筑一个密封的缓冲矿浆仓； (2)、在副井管缆间布置静水管和水力提升管;静水管一端插入缓冲矿浆仓中，一端通达副井井口与地表水管相联，水力提升管一端插入缓冲矿浆仓中，另一端与地表栗站相接，井下巷道中的高压栗站一端接矿浆仓，另一端联接副井底的缓冲矿浆仓； (3)、官路连接完成，在巷道中构筑隔尚墙，在副井井底构筑隔尚层； (4)、为了防止井下栗送中断时高压水倒流进矿浆输送管道中，在井下巷道中的高压栗站的矿浆输送管道中安装一个止回阀； (5)、提升时，将静水管和水力提升管注满水，井下巷道中的高压栗站工作，形成一定压力后，顶开止回阀，将矿浆栗入缓冲矿浆仓中，地表栗站抽取水力提升管中的水和矿浆，将矿浆提升到地表分离处理;二栗流量相同，同时启动，形成联动，将矿浆安全提升至选厂中。
【文档编号】B65G53/52GK105858228SQ201610266381
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】赵国彦, 林春平, 赵凡, 李正魁, 洪昌寿, 彭俊, 孙贵东
【申请人】中南大学