一种用于充填地下矿山采空区的箱式弯管充填装置的制作方法

本发明属于采矿工程技术领域，尤其是一种用于充填地下矿山采空区的箱式弯管充填装置。

背景技术：

在采矿工程中，对于采空区的充填作业十分重要，它是保证矿井施工安全的重要措施，现有技术中，通常利用增压泵通过充填管道充填入采空区以内，然而，在充填作业过程中，如若充填管道过长，例如当充填管道长度大于9km时，增压泵输出的输送力不足以输送如此长度的距离，料浆则无法有效地输送至采空区，影响了料浆充填效率，为了解决这个问题，现有技术中只有通过增大增压泵的工作压头，使其能将料浆输送更长的距离，然而，随着增压泵工作压头的增大，增压泵的外形体积也相应增大，并且其价格昂贵，相应的增加了充填装置的投入成本。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于充填地下矿山采空区的箱式弯管充填装置。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供一种用于充填地下矿山采空区的箱式弯管充填装置，包括增压泵和多根充填平管，所述增压泵输入端接通料浆，多根充填平管均沿着水平方向布置并且其布置高度逐渐降低，其中第一根充填平管与所述增压泵输出端连接，最后一根充填平管伸入地下矿山采空区，任意相邻两根充填平管通过沿竖直方向布置的充填竖管连接，所有充填平管与所有充填竖管长度之和为l，第一根充填平管与最后一根充填平管之间的相对高度差为h，所述增压泵工作压头为h，则l、h、h之间满足以下关系式：

l×h+h＜9。

所述l、h、h之间还满足以下关系式：

l×h+h＞4。

所述充填竖管管径大于所述充填平管管径，设所述充填竖管管径为d，所述充填竖管管径d满足以下关系式：

其中，τ为料浆的剪切应力，λ为料浆的屈服应力，η为料浆的塑性粘度，n为料浆的流变特性指数。

所述充填平管管径大于φ108mm。

所述充填竖管管径是所述充填平管管径的2倍至2.5倍。

所述充填竖管管径为φ220mm至φ255mm。

所述增压泵输出料浆流速为1.2m/s至1.5m/s。

所述料浆浓度为75％至80％。

本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过将充填管路设置为弯曲的形状，在充填料浆时，能够利用料浆自身的重力下落自形流动，依靠料浆在下落后获得的动能挤压其前部料浆，从而达到提升料浆在输送动能的目的，使料浆能够有效地充填入采空区以内，降低了对所使用的增压泵的技术要求，降低了充填装置的制作成本，提高了充填效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-增压泵，2-充填平管，3-充填竖管。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示，本发明提供一种用于充填地下矿山采空区的箱式弯管充填装置，包括增压泵1和多根充填平管2，增压泵1输入端接通料浆，多根充填平管2均沿着水平方向布置并且其布置高度逐渐降低，其中第一根充填平管2与增压泵1输出端连接，最后一根充填平管2伸入地下矿山采空区，任意相邻两根充填平管2通过沿竖直方向布置的充填竖管3连接，所有充填平管2与所有充填竖管3长度之和为l，第一根充填平管2与最后一根充填平管2之间的相对高度差为h，增压泵1工作压头为h，则l、h、h之间满足以下关系式：

l×h+h＜9。

进一步地，l、h、h之间还满足以下关系式：

l×h+h＞4。

目前，通常采用充填倍线来表示料浆能够输送到达的范围，本发明通过合理地设置充填管道的管径，使充填装置达到了合理的充填倍线范围，从而使料浆能够依靠自身重力达到长距离输送的效果，保证了采矿工程作业的安全。

另外，充填竖管3管径大于充填平管2管径，设充填竖管3管径为d，充填竖管3管径d满足以下关系式：

其中，τ为料浆的剪切应力，λ为料浆的屈服应力，η为料浆的塑性粘度，n为料浆的流变特性指数。优选充填平管2管径大于φ108mm。充填竖管3管径是充填平管2管径的2倍至2.5倍。充填竖管3管径为φ220mm至φ255mm。增压泵1输出料浆流速为1.2m/s至1.5m/s。料浆浓度为75％至80％。

采用本发明的技术方案，通过将充填管路设置为弯曲的形状，在充填料浆时，能够利用料浆自身的重力下落自形流动，依靠料浆在下落后获得的动能挤压其前部料浆，从而达到提升料浆在输送动能的目的，使料浆能够有效地充填入采空区以内，降低了对所使用的增压泵的技术要求，降低了充填装置的制作成本，提高了充填效率。