专利名称：一种矿山水力充填余压减压方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于资源环境和能源技术领域，涉及一种矿山水力充填余压减压方法 及装置。
背景技术：
水力充填是用水作为载体，通过封闭管道或明槽将充填材料和液体混合物从 地表输送至地下空区，它是采矿过程中的一个工艺环节。采用充填的矿山一般 是从地表钻垂直和/或倾斜孔至井下某一水平，然后再通过水平管道和井下小井 或钻孔至各个采空区，在充填钻孔内设置充填套管，这样就在井下形成一个充 填管网。深并矿山的充填料浆一般是依靠重力，从地表自流至井下采空区，由 于垂直管道高度相对较大，垂直管道内充填料浆形成的势能，除了克服充填管 道阻力将充填料浆送入采空区外，还有一定的余压(余能)存在，此部分余压导 致充填料浆高速流动，从而造成管壁严重磨损，甚至管道破裂，威胁作业人员 安全，增加充填成本。
为了控制深井充填管道磨损和减轻管道过早破坏，减少安全事故的发生，南 非、澳大利亚等国家的深井矿山采用满管输送系统，包括满管流高压充填料分 配系统和满管流低压充填料分配系统。前者是在选定的运输段安装小直径"节 流"管，以便形成有效压头，按所需流量输送充填料。后者是为了解决管道中 的高压力问题，在水平管段安装大直径管，在垂直管段安装小直径管。在管道压 力过高的深井矿山，用大直径管道将充填料输送到地下贮仓，再用小一些的管道 从贮仓输送到采场，实现降低管道压力的目的。国内凡口铅锌矿试验利用井下 搅拌桶减压，而不是国外用的井下贮仓。此外，南非还研究了部分满管流分配系 统、自由降落钻孔系统、缓慢流系统和能量消耗器等方法。
发明内容
本发明的目的在于解决矿山深井水力充填时余压存在而导致的充填管道易 磨损的问题，提供一种矿山水力充填余压减压方法及装置。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是在井下充填管道中间安装水力 充填余压减压装置，通过余压减压装置的能量转换器和发电机，将由于垂直管 道高度大而产生的余压(余能)转换成电能。水力充填余压减压装置包括能量 转换器和发电机，能量转换器由一个两端开口的壳体及壳体内的叶轮组成，壳 体的两个开口分别为进料口和出料口 ，进料口和出料口分别与矿山充填管道相连通；壳体中间设置叶轮，叶轮连接转轴，转轴连接发电机的转子。充填管道 的水力余压驱动叶轮，叶轮通过转轴带动转子在定子中旋转发电。通过本发明的方法及装置，既能降低充填料浆在管道中流速，解决充填管道 磨损快的问题，又能有效减少管道安全事故，节省充填管道成本。同时，通过 本发明的装置还能将充填管道余压转换成电能，为矿山补充电能，间接减少污 染物排放和能源消耗，变害为利， 一举多得。
图1是本发明的矿山水力充填余压减压方法示意图。 图2是本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，根据充填管道2中余压的不同，在井下充填管道2中可以安装 一台或多台的本发明的减压装置。减压装置的规格与井下充填管道中余压的大 小相适应。安装的位置可以是在井下水平巷道4，也可以是竖井或斜井5，以及 垂直或倾斜小井6，具体视矿井及充填管道和余压而定。如图1和图2所示，本发明的减压装置3包括能量转换器7和发电机。能量 转换器7由一个两端开口的壳体及壳体内的叶轮8组成，壳体的两个开口分别 为入料口 12和出料口 13，入料口 12和出料口 13与充填管道2相连通。充填作业时，在矿山充填料桨制备系统1内制备好的充填料浆，进入充填管 道2，通过入料口 12进入能量转换器7的壳体，充填料浆的余压驱动能量转换 器的叶轮8旋转，将势能转换为动能。与叶轮8联接的转轴9带动发电机的转 子11转动，利用该转子11在定子10中的旋转产生电流。发电机的定子、转子、 轴承等部件均采用现有技术领域的常规手段。如定子由定子铁芯、线包绕组、 机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼) 绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机 的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动， 从而产生感应电势，通过接线端子引出，产生电流。
权利要求
1.一种矿山水力充填余压减压装置，包括能量转换器和发电机，发电机包括定子和转子，转子在定子中旋转发电，其特征在于所述能量转换器由一个两端开口的壳体及壳体内的叶轮组成，壳体的两个开口分别为进料口和出料口，进料口和出料口分别与矿山充填管道相连通；叶轮通过转轴连接发电机的转子。
2. —种矿山水力充填余压减压方法，其特征在于根据矿山井下充填管道中余 压的不同，在井下充填管道中可以安装一台或多台如权利要求1所述的减压装 置，通过所述减压装置将余压势能转换成电能，降低余压。
全文摘要
一种矿山水力充填余压减压方法及装置，减压装置包括能量转换器和发电机，能量转换器由一个两端开口的壳体及壳体内的叶轮组成，壳体的两个开口分别为进料口和出料口，进料口和出料口分别与矿山充填管道相连通；壳体中间设置叶轮，叶轮连接转轴，转轴连接发电机的转子。充填管道的水力余压驱动叶轮，叶轮通过转轴带动转子在定子中旋转发电。通过本发明，既能降低充填料浆在管道中流速，解决充填管道磨损快的问题，能有效减少管道安全事故，节省充填管道成本，同时还能将充填管道余压转换成电能，为矿山补充电能，变害为利。
文档编号E21F15/08GK101514639SQ200910043020
公开日2009年8月26日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者何哲祥, 燕 李 申请人:中南大学