地下矿山水泥料投送方法与流程

本发明涉及一种投放方法，具体涉及一种地下矿山水泥料投送方法，属于金属矿山水泥料投送技术领域。

背景技术：

现有的矿业公司开采方式为井下作业开采，在地下金属矿山的巷道中时常会发生掉锚现象，为了确保巷道顶板的牢固情况，时常采用水泥喷浆支护，在运送水泥料的时候，传统的运输方法为车辆运输，在生产过程中需要4辆运输车才能保证一条喷浆生产线的连续作业，存在着效率低，成本高的缺点，所以急需要一种新的水泥料投送方法。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种地下矿山水泥料投送方法，该技术方案解决了水泥料远距离输送的问题，输送管道材料选择和安装问题，防止堵管，在输送过程中不同水泥料剂配比的问题，下料口仓门限位开关在水和水泥料剂里自动化控制的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种地下矿山水泥料投送方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）实现管道运输，采用从地面垂直打孔到矿井工作点，在打好的孔中安装金属管道，将水泥料剂采用管道投送的工艺方法，解决水泥料远距离输送的问题；

2）内陶瓷钢管连接，外破口对接焊，加焊缝强度保护板，垂直焊接投放，解决输送管道材料选择和安装问题；

3）对水泥料剂中的水泥、水、沙、石子、缓凝剂，根据混凝土强度生产要求和管道输送要求，设计配料参数比，解决管道堵管，在输送过程中水泥料剂配比的问题；

4）下料的仓门限位采用强磁铁控制自制组装常闭式干簧管限位，解决防水防水泥料剂，实现下料口仓门限位开关在水和水泥料剂里自动化控制的问题；

5）在使用中采用先放4立方的水对管道进行润滑，再投水泥料剂，每投放4次水泥料剂，就需要放4立方的水对管道进行润滑，工作结束要投放两次，4个立方水进行冲洗，防止水泥料剂堆积在管道壁，解决管道输送操作问题。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）具体如下，1）实现管道运输，先从地平面打一条垂直的管道安装孔，一直通到地平面以下矿井工作点，在打好的管道安装孔中安装金属陶瓷内衬复合管，上安装到水泥料剂下料斗下口，水泥料剂出口安装到地平面以下矿井工作点，管道安装孔的直径是金属陶瓷内衬复合管直径的2倍；在水泥料剂下料斗的下方安装下料仓门挡板，由仓门电机控制下料。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中：金属陶瓷内衬复合管内层陶瓷层为刚玉，维氏硬度在1300-1500hv。水泥料剂输送管道的选择主要考虑1、耐磨性能，2、耐蚀性及抗结垢性能，3、运行阻力，4、金属管道，5、耐温性能，6、工程造价及使用寿命，通过实验和数据比对选用金属陶瓷内衬复合管，其耐磨性能：金属陶瓷内衬复合管内层陶瓷层为刚玉，维氏硬度在1300-1500hv，相当于hrc90以上，因此适合水泥料剂的输送。耐蚀性及抗结垢性能：内衬刚玉属中性材料，具有较强的耐酸、碱、盐腐蚀和海水腐蚀，并同时具有防结垢的性能，适合水泥料剂的输送。运行阻力：金属陶瓷复合钢管经阻力特性测试。管内表面光滑且不生锈，清水阻力系数比同规格无缝管小，运行阻力较小。耐温性能：金属陶瓷内衬复合管能在-50～+900℃温度范围内长期正常使用，材料的线膨胀系数为6～8×10-6/℃，具有较好的热震稳定性。工程造价及使用寿命：工程造价与铸石管相当，比耐磨合金铸钢管工程造价低20～30％，而使用寿命是普通钢管的10～20倍，是铸石管的3～5倍，是耐磨合金管的2～3倍，通过实施解决水泥料远距离输送的问题。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）具体如下，2）内陶瓷钢管连接，由于垂直距离长，安装过程考虑到重力和下坠力等因数，安装时，焊接工艺采用坡口焊接加强度保护的方法，为了降低下坠力力，在30°坡口焊缝的焊缝强度保护板上安装两根钢丝吊绳以减少管材的重力和下坠力对焊接的影响。经过测算每100米安装两根钢丝吊绳。通过方法实施解决管材安装问题。

作为本发明的一种改进，所述步骤3）具体如下，，对水泥料剂中的水泥、水、沙、缓凝剂设计配比为水泥：砂：水：缓凝剂=1:2:1：0.1

对水泥料剂中的水泥、水、沙、缓凝剂，根据混凝土强度生产要求和管道输送要求，设计配料参数比，混凝土强度分为十四个等级，即:c15，c20，c25，c30，c35，c40，c45，c50，c55，c60，c65，c70，c75，c80。混凝土强度等级是根据结构部位选择如：基础垫层可以选择c15；基础可以选择c20-c25；如果基础配有钢筋，可以选择c25-c30；如果基础在海水里，混凝土标号不能低于c30；如果是预应力钢筋混凝土，选择c40-c50；如果是很重要的部位，可以选择c60。矿山顶板支护一般混凝土选择不高于c25，c25混凝土强度是指25mpa≤fcuk<30mpa。配制混凝土的用水及水泥的量，即水与水泥的重量之比。是决定混凝土强度的主要因素，直接影响所配制混凝土的性能和经济效果，为配合比设计中的一个重要环节。在水泥等级、骨料、温度和湿度相同的情况下，要保证水泥料剂工艺质量，又要保证能顺利通过管道，那水灰比很重要，根据生产要求，砂浆等级m25，稠度70-100mm，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，砂为中砂，堆积密度为780kg/m3，含水率为2%。计算得出配比。

（1）计算试配强度：f=fcu,k+1.645σ=25+1.645×1.88=28.1（mрa）；其中25为混凝土强度等级试配强度f=fcu,k+1.645σ；试配的标准强度等级fcu,k、标准差σ、保证系数和保证率。

（2）计算水泥用量：qc=1000（f+15.09）÷3.03c

=1000（28.1+15.09）÷3.03÷42.5=335.3（kg/m3）（上面的c为42.5级普通硅酸盐水泥）；其中qc=1000（f+15.09）÷3.03c中，f试配强度、c为42.5级普通硅酸盐水泥，其它为公式常数。

（3）根据砂的堆积密度和含水率，计算用砂量：qs=780×（1+0.02）=795.6（kg/m3）；其中780×（1+0.02）：堆积密度为780kg/m3、含水率为2%，1+0.02是1+水灰比。

（4）用水量：根据水泥浆强度等级确定，m20用水340~400。考虑到管道运输用水选择最大，所以用水选为400kg/m3;

料剂配比为水泥：砂：水=335.3：795.6:400=1:2.4:1.2≈1:2:1

缓凝剂根据管道的长度和运输时间，实验得出水泥：砂：水：缓凝剂=1:2:1：0.1

通过计算水泥料剂通过管道的时间和运输到工作点的时间，经过实验得出每4个立方的水泥料剂需要加5升的缓凝剂。通过计算和反复的实验解决了水泥料剂堵管的问题，得出了水泥料剂配比；

作为本发明的一种改进，所述步骤4）具体如下，为实现仓门控制自动化，解决水和水泥对限位开关的影响，设计采用常闭式干簧管经过线路连接后放入有机玻璃管中，再用玻璃胶进行密封，制作成自制干簧管限位，包括玻璃管、设置在玻璃管内部的惰性气体、簧片，玻璃管内部还设置有常开簧片和常闭簧片，磁铁靠近簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合，当磁铁移开磁力消失，触点被簧片的弹力打开。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）本方案相对现有的方案相比更加安全可靠，更稳定，更快捷；2）本方案相对现有的方案相比只要2台运输车辆就能保证一条湿式喷浆支护的生产任务，节约生产成本;3)本方案相对现有的方案相比生产效率得到提升。

附图说明

图1管道输送示意图；

图2金属陶瓷内衬复合管安装示意图；

图3下料的仓门示意图；

图4干簧管外形示意图；

图5干簧管工作状态示意图；

图6下料的仓门电机控制原理图；

图中：1、水泥料剂下料斗；2、仓门电机；3、下料仓门挡板；4、金属陶瓷内衬复合管；5、地平面；6、管道安装孔；7、地平面以下矿井；8、水泥料剂出口；9、30°坡口焊缝；10、钢丝吊绳；11、焊缝强度保护板；12、磁铁；13、料仓门开干簧管控制限位；14、断开时干簧管动作示意图；15、闭合时干簧管动作示意图；16、电源保险；17、料仓门开控制接触器；18、料仓门关控制接触器；19、料仓门关干簧管控制限位；20、停止按钮；21、料仓门开启动按钮；22、料仓门关启动按钮；23、料仓门开控制接触器线圈；24、料仓门关控制接触器线圈。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：一种地下矿山水泥料投送方法，所述方法包括以下步骤，1）实现管道运输，如图1所示，先从地平面5打一条垂直的管道安装孔6，一直通到地平面以下矿井7工作点，在打好的管道安装孔6中安装金属陶瓷内衬复合管4，上安装到水泥料剂下料斗1下口，水泥料剂出口8安装到地平面以下矿井7工作点，管道安装孔6的直径与金属陶瓷内衬复合管4的直径是2倍的关系，在水泥料剂下料斗1的下方安装下料仓门挡板3，由仓门电机2控制下料，水泥料剂输送管道的选择主要考虑耐磨性能，耐蚀性及抗结垢性能，运行阻力，金属管道，耐温性能，工程造价及使用寿命，通过实验和数据比对选用金属陶瓷内衬复合管，其耐磨性能：金属陶瓷内衬复合管内层陶瓷层为刚玉，维氏硬度在1300-1500hv，相当于hrc90以上，因此适合水泥料剂的输送。耐蚀性及抗结垢性能：内衬刚玉属中性材料，具有较强的耐酸、碱、盐腐蚀和海水腐蚀，并同时具有防结垢的性能，适合水泥料剂的输送。运行阻力：金属陶瓷复合钢管经阻力特性测试。管内表面光滑且不生锈，清水阻力系数比同规格无缝管小，运行阻力较小。耐温性能：金属陶瓷内衬复合管能在-50～+900℃温度范围内长期正常使用，材料的线膨胀系数为6～8×10-6/℃，具有较好的热震稳定性。工程造价及使用寿命：工程造价与铸石管相当，比耐磨合金铸钢管工程造价低20～30％，而使用寿命是普通钢管的10～20倍，是铸石管的3～5倍，是耐磨合金管的2～3倍，通过实施解决水泥料远距离输送的问题；

2）内陶瓷钢管连接，由于垂直距离长，安装过程考虑到重力和下坠力等因数，安装时，焊接工艺采用坡口焊接加强度保护的方法，为了降低下坠力力，在9、30°坡口焊缝的11、焊缝强度保护板上安装两根10、钢丝吊绳以减少管材的重力和下坠力对焊接的影响，经过测算每100米安装两根钢丝吊绳。通过方法实施解决管材安装问题；

3）对水泥料剂中的水泥、水、沙、缓凝剂，根据混凝土强度生产要求和管道输送要求，设计配料参数比，混凝土强度分为十四个等级，即:c15，c20，c25，c30，c35，c40，c45，c50，c55，c60，c65，c70，c75，c80。混凝土强度等级是根据结构部位选择如：基础垫层可以选择c15；基础可以选择c20-c25；如果基础配有钢筋，可以选择c25-c30；如果基础在海水里，混凝土标号不能低于c30；如果是预应力钢筋混凝土，选择c40-c50；如果是很重要的部位，可以选择c60。矿山顶板支护一般混凝土选择不高于c25，c25混凝土强度是指25mpa≤fcuk<30mpa。配制混凝土的用水及水泥的量，即水与水泥的重量之比。是决定混凝土强度的主要因素，直接影响所配制混凝土的性能和经济效果，为配合比设计中的一个重要环节。在水泥等级、骨料、温度和湿度相同的情况下，要保证水泥料剂工艺质量，又要保证能顺利通过管道，那水灰比很重要，根据生产要求，砂浆等级m25，稠度70-100mm，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，砂为中砂，堆积密度为780kg/m3，含水率为2%；计算得出配比。

（1）计算试配强度：f=fcu,k+1.645σ=25+1.645×1.88=28.1（mрa）

（2）计算水泥用量：qc=1000（f+15.09）÷3.03c=1000（28.1+15.09）÷3.03÷42.5=335.3（kg/m3）（上面的c为42.5级普通硅酸盐水泥）

（3）根据砂的堆积密度和含水率，计算用砂量：qs=780×（1+0.02）=795.6（kg/m3）

（4）用水量：根据水泥浆强度等级确定，m20用水340~400。考虑到管道运输用水选择最大，所以用水选为400kg/m3

对水泥料剂中的水泥、水、沙、缓凝剂设计配比为水泥：砂：水：缓凝剂=1:2:1：0.1

通过计算水泥料剂通过管道的时间和运输到工作点的时间，经过实验得出每4个立方的水泥料剂需要加5升的缓凝剂。通过计算和反复的实验解决了水泥料剂堵管的问题，得出了水泥料剂配比；

4）为实现仓门控制自动化，解决水和水泥对限位开关的影响，设计采用常闭式干簧管经过线路连接后放入有机玻璃管中，再用玻璃胶进行密封，制作成自制干簧管限位13，干簧管外形见图4，工作原理图见图5，磁铁靠近簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合，见吸合时干簧管工作状态示意图5；当磁铁移开磁力消失，触点被簧片的弹力打开，见断开时干簧管工作状态示意图5；

电器控制原理见图6和图3，需要开启时按动料仓门开启动按钮21，料仓门开控制接触器线圈得电，料仓门开控制接触器17吸合仓门电机2正转，下料仓门挡板3打开，此时焊接在下料仓门挡板3上的磁铁12靠近料仓门开干簧管控制限位13时，干簧管动作仓门电机，工作停止，仓门打开；需要关闭时按动料仓门关启动按钮22，料仓门关控制接触器线圈24得电，料仓门关控制接触器18吸合，仓门电机2反转，下料仓门挡板3关闭，焊接在下料仓门挡板3上的磁铁12靠近料仓门关干簧管控制限位19干簧管动作，仓门电机2工作停止，仓门关闭，实现仓门控制自动化。

5）在使用中采用先放4立方的水对管道进行润滑，再投水泥料剂，每投放4次水泥料剂，就需要放4立方的水对管道进行润滑，工作结束要投放两次，4个立方水进行冲洗，防止水泥料剂堆积在管道壁，解决管道输送操作问题。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。