一種煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種噴漿系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用于煤礦井下的長距離噴漿系統(tǒng)，屬于煤礦機(jī)械裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤礦巷道的錨桿-噴漿支護(hù)是在科學(xué)的圍巖自穩(wěn)理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種支護(hù)方式，由噴漿系統(tǒng)噴出的混凝土與錨桿、圍巖共同組成有效的承載拱，噴漿系統(tǒng)噴出的混凝土在整個(gè)支護(hù)體系中起到支撐、填充、隔絕和轉(zhuǎn)化的作用，可實(shí)現(xiàn)改善巷道的穩(wěn)定性、提高圍巖的自穩(wěn)能力，是現(xiàn)在煤礦巷道變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)的一種常用的支護(hù)方式；目前大部分煤礦巷道通常在使用錨桿、錨索和金屬網(wǎng)組合支護(hù)后再進(jìn)行噴漿提供附加支護(hù)以及時(shí)封閉圍巖表面，防止圍巖和金屬網(wǎng)與空氣和水的隔絕，避免如圍巖風(fēng)化、潮解和金屬網(wǎng)的銹蝕等因環(huán)境效應(yīng)對(duì)巷道支護(hù)產(chǎn)生的不良影響，同時(shí)去除圍巖應(yīng)力集中、阻止圍巖松動(dòng)。

噴漿系統(tǒng)主要包括煤礦用井下噴漿機(jī)和輸送管道兩大部分，根據(jù)加入的原料是否有水煤礦用井下噴漿機(jī)分為干式噴漿機(jī)和濕式噴漿機(jī)，由于濕式拌和大大降低了粉塵濃度，因此目前煤礦井下多采用濕式噴漿機(jī)。

近年來我國煤礦巖巷工程的施工技術(shù)發(fā)展很快，掘進(jìn)光面爆破技術(shù)與錨噴支護(hù)相結(jié)合使巷道一次成型，斜井井筒施工月進(jìn)尺可以連續(xù)達(dá)到百米以上，然而長距離斜井施工中，按照傳統(tǒng)噴漿方式，噴漿機(jī)的最遠(yuǎn)噴射距離僅為200米左右，且施工中噴漿機(jī)移機(jī)、材料運(yùn)輸不僅比較困難，而且成本費(fèi)用較高，由于受到作業(yè)空間和材料運(yùn)輸方面的限制，噴漿機(jī)不得不設(shè)置在距離噴漿作業(yè)位置300米左右、甚至更遠(yuǎn)，這使得無論是噴漿機(jī)管路還是井下風(fēng)壓，都無法滿足掘噴連續(xù)作業(yè)、巷道一次成型的施工要求，因此只能等到巷道掘進(jìn)成型和錨桿支護(hù)完成以后再鋪設(shè)道軌運(yùn)輸噴漿機(jī)和噴漿材料進(jìn)行噴漿作業(yè)，不但作業(yè)工序復(fù)雜，也錯(cuò)過了最佳噴漿時(shí)間，巷道支護(hù)效果大打折扣；同時(shí)，在潮噴、濕噴噴漿過程中，針對(duì)噴射含水量過大的噴漿物料很容易造成物料沉積堵塞管道，需拆卸并清理管路，噴漿工作效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)噴漿物料在井下專用站場攪拌并長距離輸送至噴漿工作面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少井下輔助運(yùn)輸和前期輔助工程投入成本，特別適用于煤礦井下噴漿作業(yè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)包括攪拌料倉、給料裝置、關(guān)風(fēng)機(jī)、一級(jí)噴射器、輸料管路、氣力旋流增壓器、旋風(fēng)收集器、出料料斗、二級(jí)噴射器和噴頭；

所述的攪拌料倉設(shè)置在巷道道軌附近，包括攪拌機(jī)構(gòu)；

所述的給料裝置包括給料機(jī)和給料料斗，給料機(jī)的入料端與攪拌料倉的出料端連接，給料機(jī)的出料端對(duì)應(yīng)給料料斗的入料端設(shè)置；

所述的關(guān)風(fēng)機(jī)的入料端與給料料斗的出料端連通；

所述的一級(jí)噴射器的入料端與關(guān)風(fēng)機(jī)的出料端連通，一級(jí)噴射器的入氣端通過管路與井下供風(fēng)主管道連通；

所述的輸料管路的入料端與一級(jí)噴射器的出料端連接，輸料管路的出料端與所述的旋風(fēng)收集器的入料端連接，旋風(fēng)收集器的出料端對(duì)應(yīng)出料料斗的入料端設(shè)置；

所述的氣力旋流增壓器串聯(lián)設(shè)置在輸料管路上、并沿輸料管路長度方向上設(shè)置為多件，氣力旋流增壓器包括殼體、補(bǔ)氣口和旋流葉片組件；殼體位于后端的入料端和位于前端的出料端分別通過管接頭與輸料管路連通；補(bǔ)氣口設(shè)置在殼體的后部、且通過管路與壓力氣體連通；中空結(jié)構(gòu)的旋流葉片組件的基體后端固定架設(shè)在殼體的入料端上、且中空結(jié)構(gòu)正對(duì)殼體的入料端，基體的前端與殼體的出料端內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，螺旋形旋流葉片沿圓周方向固定設(shè)置在基體上、且旋流葉片的外圍尺寸與殼體的內(nèi)徑尺寸配合；

所述的二級(jí)噴射器的入料端與出料料斗的出料端連通，二級(jí)噴射器的入氣端通過管路與井下供風(fēng)主管道連通；

所述的噴頭通過管路與二級(jí)噴射器的出料端連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述的出料料斗的出料端與二級(jí)噴射器的入料端之間也設(shè)置關(guān)風(fēng)機(jī)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)還包括速凝劑添加裝置，速凝劑添加裝置的出料端對(duì)應(yīng)所述的出料料斗的入料端設(shè)置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)還包括壓力水源和輸水管，輸水管的出水端通過流量調(diào)節(jié)閥與噴頭的后端連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)還包括自動(dòng)翻車機(jī)，自動(dòng)翻車機(jī)設(shè)置在對(duì)應(yīng)所述的攪拌料倉的入料端的位置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述的給料機(jī)上還設(shè)有定量輸出控制機(jī)構(gòu)，定量輸出控制機(jī)構(gòu)包括測(cè)速傳感器、稱重橋架、稱重傳感器、變頻器和控制器，稱重傳感器設(shè)置在稱重橋架上，稱重橋架設(shè)置在給料機(jī)的輸出端位置，控制器分別與測(cè)速傳感器、稱重傳感器和變頻器電連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的給料機(jī)是螺旋給料機(jī)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述的旋流葉片組件的基體前端設(shè)有前后方向可軸向調(diào)節(jié)伸出量的調(diào)節(jié)套。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述的殼體的出料端內(nèi)壁設(shè)置成前小后大的錐形結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的補(bǔ)氣口通過管路直接與井下供風(fēng)主管道連通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)由于采用關(guān)風(fēng)機(jī)替換傳統(tǒng)的振動(dòng)噴漿機(jī)對(duì)砂漿進(jìn)行泵壓輸送，因此可以實(shí)現(xiàn)噴漿物料的連續(xù)供給、減少管道振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送、降低管道堵塞故障率；由于輸料管路上串聯(lián)設(shè)置有多個(gè)氣力旋流增壓器，且氣力旋流增壓器包括殼體、補(bǔ)氣口和旋流葉片組件，因此當(dāng)壓力氣體自殼體的后部經(jīng)補(bǔ)氣口進(jìn)入殼體內(nèi)、并經(jīng)旋流葉片組件的旋流葉片的導(dǎo)向作用下可在殼體的出料端內(nèi)形成旋流風(fēng)進(jìn)入輸料管路，當(dāng)砂漿經(jīng)旋流葉片組件的中空結(jié)構(gòu)進(jìn)入殼體的出料端時(shí)被旋流風(fēng)擾動(dòng)邊翻騰邊前移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將淤積砂漿吹散、防止砂漿淤積在輸料管路管底部，進(jìn)一步降低管道堵塞故障率；由于輸料管路的出料端與旋風(fēng)收集器的入料端連接，因此可以實(shí)現(xiàn)將砂漿中多余的氣體分離出來，進(jìn)而保證噴漿效果；本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)噴漿物料在井下專用站場攪拌并長距離輸送至噴漿工作面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少井下輔助運(yùn)輸和前期輔助工程投入成本，特別適用于煤礦井下噴漿作業(yè)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一級(jí)噴射器位置的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明氣力旋流增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明二級(jí)噴射器位置的連接示意圖。

圖中：1、攪拌料倉，2、給料裝置，2-1、給料機(jī)，2-2、給料料斗，3、關(guān)風(fēng)機(jī)，4、一級(jí)噴射器，5、輸料管路，6、氣力旋流增壓器，6-1、殼體，6-2、補(bǔ)氣口，6-3、旋流葉片組件，7、旋風(fēng)收集器，8、出料料斗，9、二級(jí)噴射器，10、噴頭，11、井下供風(fēng)主管道，12、速凝劑添加裝置，13、壓力水源，14、自動(dòng)翻車機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明（以下以物料的運(yùn)行方向?yàn)榍胺矫枋觯?/p>

如圖1所示，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)包括攪拌料倉1、給料裝置2、關(guān)風(fēng)機(jī)3、一級(jí)噴射器4、輸料管路5、氣力旋流增壓器6、旋風(fēng)收集器7、出料料斗8、二級(jí)噴射器9和噴頭10。

所述的攪拌料倉1設(shè)置在巷道道軌附近，包括攪拌機(jī)構(gòu)。

如圖2所示，所述的給料裝置2包括給料機(jī)2-1和給料料斗2-2，給料機(jī)2-1的入料端與攪拌料倉1的出料端連接，給料機(jī)2-1的出料端對(duì)應(yīng)給料料斗2-2的入料端設(shè)置。

所述的關(guān)風(fēng)機(jī)3的入料端與給料料斗2-2的出料端連通。

所述的一級(jí)噴射器4的入料端與關(guān)風(fēng)機(jī)3的出料端連通，一級(jí)噴射器4的入氣端通過管路與井下供風(fēng)主管道11連通。

所述的輸料管路5的入料端與一級(jí)噴射器4的出料端連接，輸料管路5的出料端與所述的旋風(fēng)收集器7的入料端連接，旋風(fēng)收集器7的出料端對(duì)應(yīng)出料料斗8的入料端設(shè)置，旋風(fēng)收集器7的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)將砂漿中多余的氣體分離出來。

所述的氣力旋流增壓器6串聯(lián)設(shè)置在輸料管路5上、并沿輸料管路5長度方向上設(shè)置為多件，如圖3所示，氣力旋流增壓器6包括殼體6-1、補(bǔ)氣口6-2和旋流葉片組件6-3；殼體6-1位于后端的入料端和位于前端的出料端分別通過管接頭與輸料管路5連通；補(bǔ)氣口6-2設(shè)置在殼體6-1的后部、且通過管路與壓力氣體連通；中空結(jié)構(gòu)的旋流葉片組件6-3的基體后端固定架設(shè)在殼體6-1的入料端上、且中空結(jié)構(gòu)正對(duì)殼體6-1的入料端，基體的前端與殼體6-1的出料端內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，螺旋形旋流葉片沿圓周方向固定設(shè)置在基體上、且旋流葉片的外圍尺寸與殼體6-1的內(nèi)徑尺寸配合。

如圖4所示，所述的二級(jí)噴射器9的入料端與出料料斗8的出料端連通，二級(jí)噴射器9的入氣端通過管路與井下供風(fēng)主管道11連通。

所述的噴頭10通過管路與二級(jí)噴射器9的出料端連接。

本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)在使用時(shí)，如圖1所示，裝載有米石、黃沙、混凝土等噴漿物料的礦車運(yùn)送至攪拌料倉1附近，將物料傾倒入攪拌料倉1內(nèi)后注水并通過攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行均勻拌和，然后拌和均勻的砂漿被給料機(jī)2-1連續(xù)送入給料料斗2-2內(nèi)、并被關(guān)風(fēng)機(jī)3連續(xù)均勻地供應(yīng)給一級(jí)噴射器4，在關(guān)風(fēng)機(jī)3和井下供風(fēng)主管道11內(nèi)的壓力氣體的沖擊作用下，不斷進(jìn)入一級(jí)噴射器4內(nèi)的砂漿進(jìn)入輸料管路5輸送；氣力旋流增壓器6同時(shí)工作，壓力氣體自殼體6-1的后部經(jīng)補(bǔ)氣口6-2進(jìn)入殼體6-1內(nèi)、并經(jīng)旋流葉片組件6-3的旋流葉片的導(dǎo)向作用下在殼體6-1的出料端內(nèi)形成旋流風(fēng)進(jìn)入輸料管路5，如圖3所示，當(dāng)砂漿經(jīng)旋流葉片組件6-3的中空結(jié)構(gòu)進(jìn)入殼體6-1的出料端時(shí)被旋流風(fēng)擾動(dòng)邊翻騰邊前移，實(shí)現(xiàn)防止淤積；砂漿通過多個(gè)氣力旋流增壓器6后長距離運(yùn)輸至噴漿工作面、經(jīng)旋風(fēng)收集器7實(shí)現(xiàn)氣固分離后通過出料料斗8進(jìn)入二級(jí)噴射器9，在井下供風(fēng)主管道11內(nèi)的壓力氣體的沖擊作用下，不斷進(jìn)入二級(jí)噴射器9內(nèi)的砂漿通過管路經(jīng)噴頭10噴出實(shí)現(xiàn)噴漿。

為了進(jìn)一步保證二級(jí)噴射器9的噴射力度、實(shí)現(xiàn)更好的噴射效果，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，如圖4所示，所述的出料料斗8的出料端與二級(jí)噴射器9的入料端之間也設(shè)置關(guān)風(fēng)機(jī)3，通過設(shè)置在二級(jí)噴射器9入料端的關(guān)風(fēng)機(jī)3對(duì)砂漿進(jìn)行二次輸送可以解決砂漿經(jīng)過遠(yuǎn)距離氣力輸送后發(fā)生物料混合不均、管道出口速度低等不能滿足噴射要求的問題。

為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)噴頭10噴出的砂漿快速凝結(jié)，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)還包括速凝劑添加裝置12，速凝劑添加裝置12的出料端對(duì)應(yīng)所述的出料料斗8的入料端設(shè)置。

為了便于調(diào)節(jié)經(jīng)噴頭10噴出的砂漿的濕度，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)還包括壓力水源13和輸水管，輸水管的出水端通過流量調(diào)節(jié)閥與噴頭10的后端連接，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥可以實(shí)現(xiàn)注入噴頭10內(nèi)的壓力水的多少，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)經(jīng)噴頭10噴出的砂漿的濕度。

為了便于載有噴漿物料的礦車傾倒，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)還包括自動(dòng)翻車機(jī)14，自動(dòng)翻車機(jī)14設(shè)置在對(duì)應(yīng)所述的攪拌料倉1的入料端的位置。

為了實(shí)現(xiàn)定量給料，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，所述的給料機(jī)2-1上還設(shè)有定量輸出控制機(jī)構(gòu)，定量輸出控制機(jī)構(gòu)包括測(cè)速傳感器、稱重橋架、稱重傳感器、變頻器和控制器，稱重傳感器設(shè)置在稱重橋架上，稱重橋架設(shè)置在給料機(jī)2-1的輸出端位置，控制器分別與測(cè)速傳感器、稱重傳感器和變頻器電連接，工作狀態(tài)時(shí)經(jīng)過稱重橋架的砂漿通過稱重傳感器進(jìn)行檢測(cè)重量并反饋信號(hào)給控制器，同時(shí)測(cè)速傳感器連續(xù)測(cè)量反饋給料機(jī)的運(yùn)行速度，控制器可根據(jù)反饋的信號(hào)根據(jù)設(shè)定數(shù)值控制變頻器工作改變給料機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，使給料機(jī)上的物料流量發(fā)生變化，接近并保持在所設(shè)定的給料流量，實(shí)現(xiàn)定量給料。

所述的給料機(jī)2-1可以采用振動(dòng)給料機(jī)，也可以采用螺旋給料機(jī)，由于砂漿物料的粘稠性、且后者還可以根據(jù)需要任意改變輸送角度，因此優(yōu)選后者，即，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的給料機(jī)2-1是螺旋給料機(jī)。

為了便于調(diào)節(jié)旋流葉片組件6-3的基體前端與殼體6-1的出料端內(nèi)壁之間的間隙、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)補(bǔ)氣量的大小和擾動(dòng)力度，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，如圖3所示，所述的旋流葉片組件6-3的基體前端設(shè)有前后方向可軸向調(diào)節(jié)伸出量的調(diào)節(jié)套，通過前后方向軸向調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)套的伸出量可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)基體前端與殼體6-1的出料端內(nèi)壁之間的間隙。

為了實(shí)現(xiàn)更好的增壓效果，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，如圖3所示，所述的殼體6-1的出料端內(nèi)壁設(shè)置成前小后大的錐形結(jié)構(gòu)，砂漿在流經(jīng)殼體6-1的出料端時(shí)可被進(jìn)一步變徑增壓。

所述的與氣力旋流增壓器6的補(bǔ)氣口6-2連通的壓力氣體可以是經(jīng)設(shè)置在一級(jí)噴射器4的入氣端的三通引出的壓力氣體，也可以是直接經(jīng)井下供風(fēng)主管道11引出的壓力氣體，由于后者可以得到壓力更高的壓力氣體、實(shí)現(xiàn)更好的補(bǔ)氣效果，引出優(yōu)選后者，即，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的補(bǔ)氣口6-2通過管路直接與井下供風(fēng)主管道11連通。

本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)由于采用關(guān)風(fēng)機(jī)3替換傳統(tǒng)的振動(dòng)噴漿機(jī)對(duì)砂漿進(jìn)行泵壓輸送，因此可以實(shí)現(xiàn)噴漿物料的連續(xù)供給、減少管道振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送、降低管道堵塞故障率；由于輸料管路5上串聯(lián)設(shè)置有多個(gè)氣力旋流增壓器6，且氣力旋流增壓器6包括殼體6-1、補(bǔ)氣口6-2和旋流葉片組件6-3，因此當(dāng)壓力氣體自殼體6-1的后部經(jīng)補(bǔ)氣口6-2進(jìn)入殼體6-1內(nèi)、并經(jīng)旋流葉片組件6-3的旋流葉片的導(dǎo)向作用下可在殼體6-1的出料端內(nèi)形成旋流風(fēng)進(jìn)入輸料管路5，當(dāng)砂漿經(jīng)旋流葉片組件6-3的中空結(jié)構(gòu)進(jìn)入殼體6-1的出料端時(shí)被旋流風(fēng)擾動(dòng)邊翻騰邊前移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將淤積砂漿吹散、防止砂漿淤積在輸料管路5管底部，進(jìn)一步降低管道堵塞故障率；由于輸料管路5的出料端與旋風(fēng)收集器7的入料端連接，因此可以實(shí)現(xiàn)將砂漿中多余的氣體分離出來，進(jìn)而保證噴漿效果；本煤礦井下長距離噴漿系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)噴漿物料在井下專用站場攪拌并長距離輸送至噴漿工作面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少井下輔助運(yùn)輸和前期輔助工程投入成本，特別適用于煤礦井下噴漿作業(yè)。