一种基于尾砂胶结体充填处理矿山采空区失稳的装置的制作方法

本实用新型涉及矿山采空区失稳技术领域，尤其涉及一种基于尾砂胶结体充填处理矿山采空区失稳的装置。

背景技术：

随着我国经济的飞速发展，矿产的需求量也在不断增加，矿产资源开发利用引发的环境破坏和废料排放，已造成相当严峻的社会问题；而矿山固体废料的排放不仅侵占了大量的土地，造成生态环境恶化，同时也会造成大量有价值矿产资源的流失。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于尾砂胶结体充填处理矿山采空区失稳的装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于尾砂胶结体充填处理矿山采空区失稳的装置，包括尾矿沉降池、水泵、水泥仓、双轴搅拌机、高速搅拌机、钻孔下料机、测量管及输送管网；其中，尾矿沉降池通过尾矿管道与双轴搅拌机连接，尾矿管道上设置有放砂阀，水泵通过供水管道与双轴搅拌机连接，水泥仓通过双管螺旋给料机与双轴搅拌机连接，双轴搅拌机与高速搅拌机连接，高速搅拌机与测量管连接，测量管下方设置有充填料下料斗，填料下料斗与钻孔下料机连接，钻孔下料机通过输送管网连接采空区，将尾砂胶结体输送至采空区进行充填。

在本实用新型中，每个充填站设置两套充填系统，每套充填系统设置两个尾矿沉降池，且输送尾砂料的尾砂输送泵与尾矿沉降池连接，四个尾矿沉降池交替进砂和充填，以充分发挥系统生产能力。

在本实用新型中，水泥是尾砂充填的胶结剂，散装水泥由散装水泥罐车运至充填站，水泥仓与吹灰管连接，通过吹灰管将散装水泥吹卸入水泥仓中，为了防止各种杂物进入水泥仓，吹灰管上设置有过滤器，水泥仓底部设置有螺旋闸门与双管螺旋给料机，充填时打开螺旋闸门，启动双管螺旋给料机即可向双轴搅拌机定量输送水泥，双轴搅拌机下方设置有螺旋电子秤，水泥给料量由螺旋电子秤检测。

在本实用新型中，由水泵加压供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节双轴搅拌机中充填料浓度，供水管道上安装有调浓水阀，当充填料浓度过高时，通过调浓水阀调节。

在本实用新型中，尾砂、水泥及适量调浓水经各自的供料管道进入双轴搅拌机的进料斗，在输送至高速搅拌机，充填料经两段连续搅拌均匀制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，而后进入测量管，测量管上安装有电磁量计与浓度计以检测充填料浆的流量和浓度，而后充填料浆进入充填料下料斗，最后通过钻孔下料机钻的充填孔或井下充填管网自流输送至井下采空区进行充填。

在本实用新型中，钻孔下料机钻的充填孔孔口套装有护孔管，护孔管内套装有护壁管，护壁管内套装有充填管，且护孔管与护壁管的管外通过水泥紧固；护孔管为无缝钢管，其尺寸大小与孔口配套，护壁管为耐磨性强的双金属复合钢管，充填管为矿用树脂管。

在本实用新型中，为了保证充填料浆制备浓度、流量及配比的准确及稳定，实现充填料浆的顺利输送，充填站设立有自控系统，以对制备充填料浆的各个步骤运行参数进行检测和调节，主要参数包括尾砂放砂流量、水泥给料量、调浓水量、充填料浆量、充填料浆浓度、水泥仓料等。

有益效果：本实用新型利用矿山尾砂胶结充填技术，既净化了地表环境，又可对地下采空区进行充填，使围岩维持稳定状态，有效减少了采空区上覆岩层以及地表的移动，从而确保采矿的安全，是充分利用尾砂矿产资源的有效途径。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的较佳实施例中的充填孔位置示意图。

图3为本实用新型的较佳实施例中的充填孔内安装示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1～图3的一种基于尾砂胶结体充填处理矿山采空区失稳的装置，包括尾矿沉降池1、放砂阀2、水泵3、水泥仓4、双管螺旋给料机5、双轴搅拌机6、高速搅拌机7、钻孔下料机8、测量管9、输送管网10、调浓水阀11、螺旋电子秤12、充填在采空区的尾砂胶结体13及充填孔14；其中，尾矿沉降池1通过尾矿管道与双轴搅拌机6连接，尾矿管道上设置有放砂阀2，水泵3通过供水管道与双轴搅拌机6连接，水泥仓4通过双管螺旋给料机5与双轴搅拌机6连接，双轴搅拌机6与高速搅拌机7连接，高速搅拌机7与测量管9连接，测量管9下方设置有充填料下料斗，填料下料斗与钻孔下料机8连接，钻孔下料机8通过输送管网10将尾砂胶结体13输送至采空区进行充填。

在本实施例中，每个充填站设置两套充填系统，每套充填系统设置两个尾矿沉降池1，且尾矿沉降池1的尾砂料通过尾砂输送泵输送，四个尾矿沉降池1交替进砂和充填，以充分发挥系统生产能力。

在本实施例中，水泥是尾砂充填的胶结剂，散装水泥由散装水泥罐车运至充填站，通过吹灰管吹卸入水泥仓4中，为了防止各种杂物进入水泥仓4，吹灰管上设置有过滤器，水泥仓4底部设置有螺旋闸门与双管螺旋给料机5，充填时打开螺旋闸门，启动双管螺旋给料机5即可向双轴搅拌机6定量输送水泥，双轴搅拌机6下方设置有螺旋电子秤，水泥给料量由螺旋电子秤检测。

在本实施例中，由水泵3加压供给压力水，以供冲洗设备、疏通管道及调节双轴搅拌机6中充填料浓度，供水管道上安装有调浓水阀11，当充填料浓度过高时，通过调浓水阀调节。

在本实施例中，尾砂、水泥及适量调浓水经各自的供料管道进入双轴搅拌机6的进料斗，在输送至高速搅拌机7，充填料经两段连续搅拌均匀制备成浓度适中、流动性良好的充填料浆，而后进入测量管9，测量管9上安装有电磁量计及浓度计以检测充填料浆的流量和浓度，而后充填料浆进入充填料下料斗，最后通过钻孔下料机8钻的充填孔14或井下充填管网自流输送至井下采空区进行充填。

在本实施例中，为了保证充填料浆制备浓度、流量及配比的准确及稳定，实现充填料浆的顺利输送，充填站设立有自控系统，以对制备充填料浆的各个步骤运行参数进行检测和调节，主要参数包括尾砂放砂流量、水泥给料量、调浓水量、充填料浆量、充填料浆浓度、水泥仓料等。

在本实施例中，钻孔下料机8钻的充填孔孔口套装有护孔管，护孔管内套装有护壁管，护壁管内套装有充填管，且将护孔管与护壁管的管外通过水泥紧固；护孔管选用无缝钢管，其尺寸大小与孔口配套，护壁管选用耐磨性强的双金属复合钢管，充填管选用矿用树脂管。

在本实施例中，采空区充填后采用浆砌砖墙进行密闭，墙体厚50cm，表面采用砂浆喷面。

在本实施例中，尾砂充填孔施工技术与工艺如下：

1）充填孔施工质量与技术要求

（1）钻孔偏斜率：小于等于0.1；

（2）钻孔孔口中心定位误差：小于等于100mm；

（3）岩芯采取率：大于等于0.75；

（4）充填孔成井结构：由三层不同结构构成，即孔口（护孔管）、护壁管和充填管（中心管），充填管内径为100mm，且具有高强度和耐磨性，护壁管和充填管均全孔下入，护孔管和护壁管外用水泥固井；护壁管套在孔口的护孔管内，选择用耐磨性强的双金属复合钢管做成，充填管选用无缝不锈钢管，采空区内敷设的充填管选用矿用树脂管；所述护孔管选用无缝钢管，其尺寸大小与孔口配套；

2）充填孔的位置布置原则

充填孔主要根据充填站布置要求设计，一般为两个孔为一组（即一套充填设备2个孔），两孔间距3-5m，两组充填孔间距离为13-15m，充填孔为与钻孔斜60°，充填孔下部有充填孔硐室，充填巷至采空区，充填孔布置见附图2；

3）充填孔施工工艺

根据地层情况和尾砂充填设计充填量、尾砂粒径等参数，选择充填孔钻孔结构为：开孔Φ 110mm的取心钻钻进20m，用Φ350mm的钻头扩孔至20m后下入Φ273mm的护孔管，水泥固井后，换Φ 110mm的取心钻进至设计的孔深，再用Φ250mm的钻头口径扩孔到基层面后，换Φ191mm扩孔到底，全孔下入Φ168mm的护壁管，管外用水泥固紧，固紧后透孔到底，Φ168mm管内下入Φ146mm充填管，钻孔成孔结构见附图3。