一种用于软弱泥岩注浆的浆液制备装置

本发明涉及施工设备，更具体地说，涉及一种用于软弱泥岩注浆的浆液制备装置。

背景技术：

1、注浆技术广泛应用于各类不良地质灾害治理和煤矿防灭火等方面，它是采用注浆泵将一定配比的浆液注入裂隙、地层、煤层火区，使其扩散、胶凝及降温隔氧，以达到加固地层、防渗堵漏及防灭火的目的。在注浆工程中，浆液的制备是注浆施工的前提和重要的生产环节。

2、软弱泥岩是一种岩石类型，它主要由细粒的粘土矿物和一些细小的颗粒物质组成。它的强度较低，通常在受力作用下容易发生变形。依靠软弱泥岩强度低的特性，可将软弱泥岩转化为一种可被用于施工的可流动混合物。浆液制备装置是将软弱泥岩、水以及其它添加剂进行配比混合搅拌形成可流动浆液，再将所制得的流动浆液排入储备罐内储备，以便施工时进行注浆操作。

3、但现有技术中的浆液制备装置仅对原料起到搅拌混合作用，在制备过程中难以对浆液密度、流动性进行调控，当浆液内水分过多或过少均会影响后续注浆施工效果，为此我们提出一种用于软弱泥岩注浆的浆液制备装置，来有效解决上述所提到的具体问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于解决现有技术中的浆液制备装置在制备过程中，难以对浆液流动性，即浆液内部稀稠程度进行监测以及调控，当浆液内水分过多或过少均会影响后续注浆施工效果问题，现提供一种用于软弱泥岩注浆的浆液制备装置，是通过在搅拌罐和储备罐之间增设压滤机构，压滤机构用于对浆液中的过多水分进行压滤处理，压滤机构的压滤效果由压滤筒端壁可滤水高度变化值、压滤筒内部可流通面积变化值影响，两者相互配合，以提高滤水效果，从而在浆液流动性较低且未达到预设标准时，以加水为执行标准，在浆液流动性大于预设标准时，则以改变压滤筒端壁可滤水高度变化值、压滤筒内部可流通面积变化值来对实现对浆液内的水分进行不同程度的压滤处理，从而对浆液流动性进行适时调控，以免浆液内水分过多或过少均会影响后续注浆施工效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于软弱泥岩注浆的浆液制备装置，包括搅拌罐和储备罐，搅拌罐顶端设有进料口，搅拌罐底端固定连通有压滤机构，压滤组件顶端安装有排料阀，压滤机构底端固定连通有顶端带有排料漏斗的循环管，搅拌罐顶端外壁上固定安装有与循环管相连接且与其内部相连通的抽泵一，循环管上还外接有排出管，储备罐顶端外壁上固定安装有与排出管相连接且与其内部相连通的抽泵二；

3、压滤组件包括固定连接于搅拌罐底端的压滤筒，压滤筒底端外壁固定套接有承托环，压滤筒一端外壁上均匀开设有多个压滤孔，压滤筒位于压滤孔一侧的外壁上贴合安装有与承托环贯穿衔接的封堵片，承托环上固定安装有与封堵片顶端固定连接的电动推杆，压滤筒远离压滤孔一侧的端壁上开设有空槽口，空槽口处转动安装有压滤辊，压滤筒内端壁固定连接有位于空槽口内侧的弹性封堵层，承托环上安装有对压滤辊进行旋转驱动的驱动组件。

4、进一步的，搅拌罐顶端固定安装有带有搅拌器的封头，进料口安装于封头上，进料口上设有多进料管，循环管与排出管相邻近一侧的内端壁均安装有控制阀。

5、进一步的，承托环位于封堵片一侧的上端固定连接有导流套，导流套罩设于封堵片外侧且与压滤筒外壁固定连接，导流套底端壁开设有用于封堵片上下活动贯穿的活动槽，且导流套下端外壁外接有排水管，当搅拌罐内部的浆液水分过大时，可利用电动推杆将封堵片向下带动，从上至下裸露出压滤孔，利用压滤孔将流通于压滤筒处的浆液进行压滤处理，浆液内的水通过压滤孔向外滤出，而增设导流套，则有利于将从压滤孔滤出的水集中向外导出。

6、进一步的，压滤辊靠近边缘侧的上下端均固定连接有转轴，一对转轴分别与空槽口上下内壁转动连接，且一对转轴转动安装于空槽口靠近边缘一侧，实现压滤辊偏心旋转，将压滤辊利用驱动组件向压滤筒内部旋转后，压滤辊向压滤筒内部挤压弹性封堵层缩小压滤筒内部可流通面积，从而便于对流通于压滤筒处的浆液起到挤压作用，有利于将浆液中的水分通过压滤孔向外挤出，减小浆液中的含水量，增大浆液密度，即根据实际需要减小浆液的流动性。

7、进一步的，驱动组件包括嵌设安装于承托环与压滤筒之间的固定套，位于下方的转轴下端贯穿至固定套内并固定套设连接有齿轮一，承托环外侧上端壁转动连接有与齿轮一啮合连接的齿轮二，且固定套靠近齿轮二一侧的外端壁上开设有连通槽，承托环底端固定安装有对齿轮二进行旋转驱动的驱动电机，利用驱动电机、齿轮二、齿轮一的机械配合，实现压滤辊能够沿转轴轴心进行旋转驱动。

8、可选的，封堵片顶端固定连接有与电动推杆伸缩端相连接的衔接块，衔接块上固定安装有位移传感器。

9、进一步的，位移传感器外接有工控系统，工控系统包括数据采集模块、数据分析评估模块以及驱动调控模块，数据采集模块用于采集浆液流动信息，浆液流动信息由浆料原料上料信息以及压滤筒处的复合压滤信息，并将其发送至数据分析评估模块，驱动调控模块与电动推杆、驱动电机信号连接。

10、进一步的，浆液原料上料信息由软弱泥岩上料计量值、添加剂上料计量值以及水上料计量值组成，复合压滤信息由压滤筒端壁可滤水高度变化值和压滤筒内部可流通面积变化值组成，数据分析评估模块用于对复合压滤信息进行分析评估，具体步骤如下：

11、a.获取软弱泥岩上料计量值、添加剂上料计量值以及水上料计量值，分别标记为n、t、w；

12、获取压滤筒端壁可滤水高度变化值、压滤筒内部可流通面积变化值，分别标定为h、s，h表示为压滤筒顶端部位移传感器所测量到承托环上端面处的高度变化值，s表示为驱动电机带动压滤辊向压滤筒内部旋转角度位置变化频率数值；

13、b：构建浆液流动压滤调节公式：

14、l=w/(n+t)+hg/s，得到浆液流动信息评估值，其中，g为高度测量误差修正因子，当l位于预设范围l之内，生成常态信号值，当l小于预设范围l的最小值时，生成水含量偏低风险信号值，当l大于预设范围l的最大值时，生成水含量偏高风险信号值；

15、c：数据分析评估模块将常态信号值、水含量偏低风险信号值、水含量偏高风险信号值传递至驱动调控模块。

16、驱动调控模块用于调控水上料计量值、用于对水含量偏低风险信号值、水含量偏高风险信号值的接收与处理，用于对封堵片高度以及压滤辊的旋转角度进行调控修正，驱动调控模块根据数据分析评估模块所传递的数据信息，执行如下动作：

17、s1、当驱动调控模块接收到常态信号值，不做任何处理，打开排出管处的控制阀，关闭循环管处的控制阀，利用抽泵二将浆液排入储备罐内；

18、s2、当驱动调控模块接收到水含量偏低风险信号值，此时，通过进料口向搅拌罐内部加入水，压滤机构处的封堵片以及压滤辊处于初始状态不做任何处理，并打开循环管处的控制阀，关闭排出管处的控制阀，利用抽泵一将从压滤筒处导出的浆液循环导入搅拌罐内，实现对加水后的浆液进行再一次混合搅拌，直至驱动调控模块接收到常态信号值，打开排出管处的控制阀，关闭循环管处的控制阀，利用抽泵二将浆液排入储备罐内；

19、s3、当驱动调控模块接收到水含量偏高风险信号值，此时，打开循环管处的控制阀，关闭排出管处的控制阀，利用电动推杆向下拉动封堵片，封堵片向下运动逐渐递减h值大小，既扩大压滤孔处的滤水面积，直至l达到预设范围l之内；

20、当封堵片下降至最大限度后，l还未达到预设范围l之内，此时，启动驱动电机，利用驱动电机带动压滤辊向压滤筒内部旋转，压滤辊向弹性封堵层内侧挤压运动逐渐减小压滤筒可流通面积，将浆液中的水分通过压滤孔向外挤出，减小浆液中的含水量，直至l达到预设范围l之内停止压滤辊的角度调节，此时，关闭循环管处的控制阀，打开排出管处的控制阀，将流动性调节后的浆液排入储备罐内。

21、相比于现有技术，本发明的优点在于：

22、（1）本方案是通过在搅拌罐底端增设压滤机构，压滤机构用于对浆液中的过多水分进行压滤处理，压滤机构的压滤效果由压滤筒端壁可滤水高度变化值、压滤筒内部可流通面积变化值影响，两者相互配合，以提高滤水效果，从而在浆液流动性较低且未达到预设标准时，以加水为执行标准，在浆液流动性大于预设标准时，则以改变压滤筒端壁可滤水高度变化值、压滤筒内部可流通面积变化值来对实现对浆液内的水分进行不同程度的压滤处理，从而对浆液流动性进行适时调控，以免浆液内水分过多或过少均会影响后续注浆施工效果。

23、（2）本方案是结合压滤机构，并配以由数据采集模块、数据分析评估模块以及驱动调控模块组成的工控系统，通过对浆液流动信息的实时监测，在浆液流动性大于预设标准时，灵活对封堵片的高度以及压滤辊的旋转角度进行调控，以实现达到最佳的压滤环境，继而有效对浆液流动性进行精确调控，在浆液流动性达到预定标准内之前，利用抽泵一与循环管的配合，实现搅拌罐内的浆液循环流动，以促使在循环流动过程中完成对浆液流动性的调控。