一种煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置的制作方法

本发明涉及一种喷浆系统的供料装置，具体是一种适用于煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置，属于煤矿机械装备技术领域。

背景技术：

煤矿巷道的锚杆-喷浆支护是在科学的围岩自稳理论基础上发展起来的一种支护方式，由喷浆系统喷出的混凝土与锚杆、围岩共同组成有效的承载拱，喷浆系统喷出的混凝土在整个支护体系中起到支撑、填充、隔绝和转化的作用，可实现改善巷道的稳定性、提高围岩的自稳能力，是现在煤矿巷道变被动支护为主动支护的一种常用的支护方式；目前大部分煤矿巷道通常在使用锚杆、锚索和金属网组合支护后再进行喷浆提供附加支护以及时封闭围岩表面，防止围岩和金属网与空气和水的隔绝，避免如围岩风化、潮解和金属网的锈蚀等因环境效应对巷道支护产生的不良影响，同时去除围岩应力集中、阻止围岩松动。

喷浆系统主要包括煤矿用井下喷浆机和输送管道两大部分，根据加入的原料是否有水煤矿用井下喷浆机分为干式喷浆机和湿式喷浆机，由于湿式拌和大大降低了粉尘浓度，因此目前煤矿井下多采用湿式喷浆机。

近年来我国煤矿岩巷工程的施工技术发展很快，掘进光面爆破技术与锚喷支护相结合使巷道一次成型，斜井井筒施工月进尺可以连续达到百米以上，然而长距离斜井施工中，按照传统喷浆方式，喷浆机的最远喷射距离仅为200米左右，且施工中喷浆机移机、材料运输不仅比较困难，而且成本费用较高，由于受到作业空间和材料运输方面的限制，喷浆机不得不设置在距离喷浆作业位置300米左右、甚至更远，这使得无论是喷浆机管路还是井下风压，都无法满足掘喷连续作业、巷道一次成型的施工要求，因此只能等到巷道掘进成型和锚杆支护完成以后再铺设道轨运输喷浆机和喷浆材料进行喷浆作业，不但作业工序复杂、影响巷道掘进进度，也错过了最佳喷浆时间，巷道支护效果大打折扣；同时，现有喷浆作业采用的喷浆机通常需要人工拌料、人工上料，操作人员劳动强度大，生产效率低；另外，长距离气力输送时，喷浆系统静压过大，入料口返风、返料问题严重；还有在潮喷、湿喷喷浆过程中，针对如将米石、细沙、水泥按照2:2:1比例混合的喷射含水量过大的喷浆物料很容易造成物料沉积堵塞管道，需拆卸并清理管路，喷浆工作效率较低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置，能够保证喷浆物料在井下专用站场搅拌并长距离输送至喷浆工作面，进而实现减少井下辅助运输和前期辅助工程投入成本，特别适用于煤矿井下喷浆作业。

为实现上述目的，本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置包括搅拌料仓、吸料管道、旋风收集器、旋风出风管道、真空泵、关风机、喷射器、喷射器入气管道、长距离输料管道和主气源空压机；

所述的搅拌料仓设置在巷道道轨附近，包括搅拌机构；

所述的吸料管道一端伸入搅拌料仓底部、另一端沿旋风收集器的筒体切线方向与旋风收集器的上部连通；

所述的旋风收集器是竖直设置的上大下小的密闭锥形结构，旋风收集器的上端通过旋风出风管道与所述的真空泵的入气端连通，旋风收集器的下端与所述的关风机的入料端连通；

所述的真空泵的出气端通过管路与所述的主气源空压机的出气端连通；

所述的关风机的出料端与所述的喷射器的入料端连通，喷射器的入料端与喷射器的混合室连通，喷射器的混合室后端的入气端通过喷射器入气管道与主气源空压机的出气端连通，喷射器的混合室出料端设置成前小后大的锥形结构、并通过长距离输料管道与喷浆喷头连通。

作为本发明的进一步改进方案，所述的喷射器的入料端设置成具有前倾角的斜面结构，斜面结构向前下方倾斜与喷射器的混合室连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的喷射器的入料端的后壁设置成竖直结构，竖直结构的后壁竖直与喷射器的混合室连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的关风机是高气密性关风机，关风机包括叶片，叶片的顶端与壳体的内壁之间间隙配合，叶片的顶端设有凹槽，凹槽内设有与其固定连接的弹性密封胶条。

作为本发明的进一步改进方案，所述的位于叶片旋转方向上无料侧的壳体上设置单向泄压口。

作为本发明的进一步改进方案，所述的壳体的入料口位置、对应壳体弧形内壁的过渡位置还设有弹性耐磨橡胶片，弹性耐磨橡胶片的底端伸出壳体弧形内壁、并与叶片的旋转半径尺寸过盈配合。

作为本发明的进一步改进方案，所述的主气源空压机是螺杆式空压器。

作为本发明的进一步改进方案，所述的旋风收集器的下端与关风机的入料端连接的位置的横截面形状设置成与关风机的入料端的横截面形状形同的结构。

作为本发明的进一步改进方案，所述的关风机采用变频电机。

作为本发明的进一步改进方案，本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置还包括自动翻车机，自动翻车机设置在对应所述的搅拌料仓的入料端的位置。

与现有技术相比，本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置是根据井下气源充足的现状，通过真空泵产生负压将喷浆物料吸送至密闭的旋风收集器内后料气分离喷浆物料进入关风机内实现自动上料、并采用气力输送的输送方式进行输送，真空泵的设置，不仅使旋风收集器及吸料管道内形成负压环境，而且拌和过程中掺入喷浆物料中的气体被分离出并自旋风收集器的上端被真空泵抽出补入主气源，可充分利用气源，同时，采用负压环境实现自动上料的方式还可避免通过传统的输送机上料方式的喷浆物料内空气含量较高的问题；由于采用关风机替换传统的振动喷浆机对喷浆物料进行泵压输送，因此可以实现喷浆物料的连续供给、减少管道振动，进而实现远距离输送、降低管道堵塞故障率；本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置能够实现喷浆物料在井下专用站场搅拌并长距离输送至喷浆工作面，进而实现减少井下辅助运输和前期辅助工程投入成本，特别适用于煤矿井下喷浆作业。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明旋风收集器的俯视图；

图3是本发明关风机的结构示意图。

图中：1、搅拌料仓，2、吸料管道，3、旋风收集器，4、旋风出风管道，5、真空泵，6、关风机，6-1、壳体，6-2、叶片，6-3、弹性密封胶条，6-4、弹性耐磨橡胶片，6-5、单向泄压口，7、喷射器，8、喷射器入气管道，9、长距离输料管道，10、主气源空压机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明（以下以物料的运行方向为前方描述）。

如图1所示，本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置包括搅拌料仓1、吸料管道2、旋风收集器3、旋风出风管道4、真空泵5、关风机6、喷射器7、喷射器入气管道8、长距离输料管道9和主气源空压机10。

所述的搅拌料仓1设置在巷道道轨附近，包括搅拌机构。

如图2所示，所述的吸料管道2一端伸入搅拌料仓1底部、另一端沿旋风收集器3的筒体切线方向与旋风收集器3的上部连通。

所述的旋风收集器3是竖直设置的上大下小的密闭锥形结构，旋风收集器3的上端通过旋风出风管道4与所述的真空泵5的入气端连通，旋风收集器3的下端与所述的关风机6的入料端连通。

所述的真空泵5的出气端通过管路与所述的主气源空压机10的出气端连通。

所述的关风机6的出料端与所述的喷射器7的入料端连通，喷射器7的入料端与喷射器7的混合室连通，喷射器7的混合室后端的入气端通过喷射器入气管道8与主气源空压机10的出气端连通，喷射器7的混合室出料端设置成前小后大的锥形结构、并通过长距离输料管道9与喷浆喷头连通。

本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置是根据井下气源充足的现状，喷浆物料通过负压吸送装置上料至关风机6内、并采用气力输送的输送方式进行输送。

在使用时，如图1所示，装载有米石、黄沙、混凝土等喷浆物料的矿车运送至搅拌料仓1附近，将物料倾倒入搅拌料仓1内后注水并通过搅拌机构进行均匀拌和，然后启动真空泵5、主气源空压机10和关风机6，压力气体经喷射器入气管道8进入喷射器7，同时真空泵5将旋风收集器3及吸料管道2内的空气抽出送至主气源空压机10的出风端对主气源进行补气；搅拌均匀的喷浆物料在负压作用下通过吸料管道2沿旋风收集器3的筒体切线方向被吸入至旋风收集器3内部，喷浆物料在自身重力作用下沿旋风收集器3内壁呈螺旋形轨迹落入关风机6的入料端完成自动上料，落入关风机6入料端的喷浆物料被关风机3连续均匀地供应给喷射器7；喷浆物料在沿螺旋轨迹落下的过程中发生气固分离，拌和过程中掺入喷浆物料中的气体被分离出并自旋风收集器3的上端被真空泵5抽出补入主气源，通过增高旋风收集器3的高度或者增大旋风收集器3的内径可延长喷浆物料在旋风收集器3内的螺旋运动长度，继而可实现有效气固分离；在关风机6和喷射器入气管道8内的压力气体的冲击作用下，不断进入喷射器7内的喷浆物料进入长距离输料管道9输送。

自喷射器入气管道8进入的高压气体在喷射器7的混合室内漩涡会造成能量损耗，进而影响落料速度，因此，为减少高压气体在喷射器7的混合室内产生的漩涡能量，作为本发明的进一步改进方案，所述的喷射器7的入料端设置成具有前倾角的斜面结构，斜面结构向前下方倾斜与喷射器7的混合室连接。

由于井下喷浆干喷粉尘大，喷浆效果差，现今喷浆物料都是含有一定水分的潮料，潮物料堆积角较大，若喷射器7的混合室后倾斜角过大，会导致喷浆物料堆积在喷射器7的混合室内易堵塞喷射器7，因此作为本发明的进一步改进方案，所述的喷射器7的入料端的后壁设置成竖直结构，竖直结构的后壁竖直与喷射器7的混合室连接。

为了防止自喷射器入气管道8内喷出的高压气体经关风机6逆行进入旋风收集器3，作为本发明的进一步改进方案，所述的关风机6是高气密性关风机，如图3所示，关风机6包括叶片6-2，叶片6-2的顶端与壳体6-1的内壁之间间隙配合，叶片6-2的顶端设有凹槽，凹槽内设有与其固定连接的耐高温耐磨损的弹性密封胶条6-3；弹性密封胶条6-3可以自动补偿叶片与外壳之间的缝隙，保证关风机6具有较高的气密性。

在喷浆物料进入喷射器7的过程中，空气上冒会导致落料不好而影响输料量，长距离气力输送时，输送系统静压较大，随着关风机6的叶片6-2的旋转，在叶片6-2自壳体6-1的出料口位置向上旋转至壳体6-1的入料口位置时，位于叶片6-2之间的高压气体依然会经壳体6-1的入料口进入旋风收集器3造成空气上冒、入料处返料的问题，因此为了进一步防止自喷射器入气管道8内喷出的高压气体经关风机6旋转过程中无料位置的叶片6-2之间的间隙逆行向上进入旋风收集器3，作为本发明的进一步改进方案，所述的位于叶片6-2旋转方向上无料侧的壳体6-1上设置单向泄压口6-5，在叶片6-2旋转过程中位于叶片6-2之间的高压气体在经过单向泄压口6-5时被泄压排出，进而防止高压气体进入旋风收集器3。

为了防止喷浆物料颗粒堵塞在叶片6-2与壳体6-1之间、进而造成旋转困难甚至卡死叶片6-2，作为本发明的进一步改进方案，所述的壳体6-1的入料口位置、对应壳体6-1弧形内壁的过渡位置还设有弹性耐磨橡胶片6-4，弹性耐磨橡胶片6-4的底端伸出壳体6-1弧形内壁、并与叶片6-2的旋转半径尺寸过盈配合，在叶片6-2旋转过程中其顶端经过弹性耐磨橡胶片6-4时弹性耐磨橡胶片6-4可有效清理可能卡住叶片6-2和壳体6-1的大块物料颗粒，避免叶片6-2卡死。

为了在长距离输送过程中保证足够的输送力度，作为本发明的进一步改进方案，所述的主气源空压机10采用高压大风量的螺杆式空压器。

通常关风机6的入料端的横截面多为矩形或正方形结构，为了实现关风机6的连续均匀供料、防止喷浆物料存在落料死角问题，作为本发明的进一步改进方案，所述的旋风收集器3的下端与关风机6的入料端连接的位置的横截面形状设置成与关风机6的入料端的横截面形状形同的结构，相同的截面结构可以防止喷浆物料堆积在落料死角上而不落下。

为实现变量给料，作为本发明的进一步改进方案，所述的关风机6采用可调速的变频电机，在井下现场使用时，常出现喷浆系统物料入料速度大于物料输送速度的问题，通过改变电机频率，改变给料器转速，进而减少单位时间内给料器下料量，避免因物料入料速度大于物料输送速度而造成的喷浆物料堵塞在喷射器7的混合室内。

为了便于载有喷浆物料的矿车倾倒，作为本发明的进一步改进方案，本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置还包括自动翻车机，自动翻车机设置在对应所述的搅拌料仓1的入料端的位置。

本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置是根据井下气源充足的现状，通过真空泵5产生负压将喷浆物料吸送至密闭的旋风收集器3内后料气分离喷浆物料进入关风机6内实现自动上料、并采用气力输送的输送方式进行输送，真空泵5的设置，不仅使旋风收集器3及吸料管道2内形成负压环境，而且拌和过程中掺入喷浆物料中的气体被分离出并自旋风收集器3的上端被真空泵5抽出补入主气源，可充分利用气源，同时，采用负压环境实现自动上料的方式还可避免通过传统的输送机上料方式的喷浆物料内空气含量较高的问题；由于采用关风机3替换传统的振动喷浆机对喷浆物料进行泵压输送，因此可以实现喷浆物料的连续供给、减少管道振动，进而实现远距离输送、降低管道堵塞故障率；本煤矿井下长距离喷浆系统的供料装置能够实现喷浆物料在井下专用站场搅拌并长距离输送至喷浆工作面，进而实现减少井下辅助运输和前期辅助工程投入成本，特别适用于煤矿井下喷浆作业。