本技术涉及深井矿山充填开采，尤其涉及一种深井充填管道减压控速装置。
背景技术：
1、由于浅地表矿产资源消耗殆尽以及社会发展对矿产资源的需求日益增长，我国越来越多的矿山开始转向深井进行开采。而深井开采这种特殊的开采环境将带来各种各样的安全问题，主要包括岩爆、高地应力、高水压、高地温以及因此带来的采场闭合和地震活动等，其中尤以岩爆为主要危害。而采用充填法进行深井开采，工作效率高，并且可有效的预防控制岩爆，降低工作面的温度，正逐渐发展成为深井矿山采矿方法的首选。但相较于传统的井下充填，深井充填面临着许多关键问题要解决，其中较为重要的一点就是深井充填由于高差大、倍线小，管道所承受的压力增大，管道磨损更为严重。因此分析管道磨损影响因素并提出切实可行的减轻管道磨损技术，对于保证深井充填安全，提高深井充填效率具有重要的理论意义和实际应用价值。
2、目前深井充填管道承压大、容易磨损的问题主要存在于垂直输送管道，解决这些问题最好的方式是对管道内的充填料浆实施控压减速，其主要目的是消耗因大高差引起的巨大冲击势能。为了消除管道中流体多余的能量，即降低管道中流体的压力，国内外研究人员设计并研究了多种管道消能装置，按照消能装置消能方式分类，管道消能装置分为旋流式消能装置和突缩突扩式消能装置。无论哪种消能装置，都是通过改变流体的固体边界，使液滴之间的相对运动增强，提高液滴之间碰撞和摩擦的强度，从而使更多的能量转变成热能，随流体流走，达到消能的目的。同时，由于深井矿山的垂直充填管道一般都布置在竖井当中，竖井里面的提升装置及其辅助设施已经占用了相当大的空间，并且充填系统的输送管道是充填料浆从充填站送至井下采空区的唯一通道，对于深井充填系统的重要性不言而喻。
3、有鉴于此，有必要设计一种深井充填管道减压控速装置，以解决上述问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种空间占用少、减压控速效果好、便于快速更换和拆卸的深井充填管道减压控速装置。
2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种深井充填管道减压控速装置，包括：应急保护组件、套设在所述应急保护组件内的螺旋管道、与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料组件、将与所述应急保护组件的上端口连接的普通垂直管道一的分支口一和与所述旋流进料组件的下端口连接的普通垂直管道二的分支口三连通的应急管道；所述旋流进料组件包括与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料管、与所述旋流进料管的底端口连接的旋流料筒、与所述旋流料筒的底端口连接的旋流出料口、设置在所述旋流出料口上的比例流动调节阀；所述应急管道的输入端设置有阀门一，所述应急管道的输出端设置有阀门三，所述应急管道位于所述应急保护组件的一侧。
3、进一步地，所述旋流料筒的筒壁锥度为30°～60°，所述旋流进料管的管口的方向朝向所述旋流料筒的筒壁的一侧。
4、进一步地，所述应急保护组件包括用于套设所述螺旋管道的应急保护套管、报警器和压力数显表；所述压力数显表内设置有压力传感器。
5、进一步地，位于所述旋流进料管的一侧且位于所述应急保护套管内设置有电动阀门隔室；所述电动阀门隔室内设置有电动阀门。
6、进一步地，所述旋流进料管位于所述应急保护套管内；所述应急保护套管的下端与所述旋流料筒的上端相连接，所述应急保护套管与所述旋流料筒通过所述电动阀门隔室连通。
7、进一步地，所述应急保护套管的直径为0.4～0.6m，高度为0.6～1.7m；所述应急保护套管的承压能力与深井矿山充填所用普通垂直管道相同。
8、进一步地，所述螺旋管道的螺旋直径为0.3～0.47m，螺旋高度为0.5～1.5m，螺旋圈数为3～7个。
9、进一步地，所述螺旋管道与所述应急保护套管的内壁的最小距离范围为0.01～0.015m。
10、进一步地，所述螺旋管道上方的螺旋口连接有竖直管，所述竖直管的顶端口通过法兰一与所述普通垂直管道一的分支口二连接，所述竖直管上且位于所述法兰一的上方设置有阀门二。
11、进一步地，所述旋流出料口的底端口通过法兰二与所述普通垂直管道二的分支口四连接；所述旋流出料口的内径大于所述普通垂直管道二的内径。
12、本实用新型的有益效果是：
13、1、本实用新型提供的一种深井充填管道减压控速装置通过将螺旋管道套设在应急保护套管内，在螺旋管道的底端口连接旋流进料组件，在旋流出料口上设置比例流动调节阀，将普通垂直管道一的分支口一和普通垂直管道二的分支口三通过应急管道连通，且在应急管道的输入端和输出端均设置阀门；如此，先通过螺旋管道使充填料浆形成螺旋流，降低料浆的流速和压力，实施柔性消能，实现一级消能的目的；再经过旋流进料管，使料浆的动能再次被耗散，实现二级消能的目的；料浆到达旋流出料口后，通过调节比例流动调节阀，对旋流出料口的大小进行灵活调整，使浆料的过流面积突然发生改变，局部流体流速增大，流体间相对速度变大，液滴之间产生强烈摩擦和碰撞，导致流体的动能转换成热能，随流体流走，从而降低流体压力，如此使料浆的动能被进一步消耗，实现三级消能；此外，当应急保护组件和螺旋管道均失效后，砂浆还可又从应急管道流通，从而料浆的正常继续输送，不影响矿山生产。这种多级消能方式逐渐将料浆的冲击压力进行缩减，使装置部件的损耗速率降到最低，大大延长了装置的使用寿命。此外，比例流动调节阀可以使旋流料筒充满料浆，实现料浆满管流输送，避免产生自由落体运动，如此可使旋流料筒的筒壁受到小的冲击压力，进一步有效延长其使用寿命。
14、2、本实用新型提供的一种深井充填管道减压控速装置中的应急保护组件通过将旋流进料组件中的旋流料筒的筒壁锥度设置为30～60°，且使旋流进料管的管口方向朝向旋流料筒的筒壁的一侧，使料浆沿旋流料筒的筒壁旋流引流而下到达旋流出料口，进而料浆的动能多次被耗散。
15、3、本实用新型提供的一种深井充填管道减压控速装置中的应急保护组件通过设置用于套设螺旋管道的应急保护套管，在应急保护套管上设置的报警器和压力数显表，并在位于旋流进料管的一侧且位于应急保护套管内设置带有电动阀门的电动阀门隔室；在当螺旋管道面对尚未消能的充填料浆，出现承受压力过大而发生爆管的情况时，应急保护套管上设置的带有压力传感器的压力数显表会将检测到的压力数据信号传递给报警器，通过报警器提醒矿山巡视人员此处螺旋管道发生破裂，同时电动阀门隔室的电动阀门将会启动，使得应急保护套管内的料浆通过阀门进入到旋流料筒当中，使应急保护套管代替螺旋管作为充填管道进行料浆输送，从而确保减压控速装置继续运行，不影响矿山生产，只需要等充填系统维护检修时对螺旋管道进行更换即可。
16、4、本实用新型提供的一种深井充填管道减压控速装置具有占用空间小、安装简单的优势，因此可根据深井矿山的充填需求，在垂直管道上的任意位置进行安装，并且可通过装置数量的叠加，达到矿山想要的任何降压控速效果。
1.一种深井充填管道减压控速装置，其特征在于，包括：应急保护组件、套设在所述应急保护组件内的螺旋管道、与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料组件、将与所述应急保护组件的上端口连接的普通垂直管道一的分支口一和与所述旋流进料组件的下端口连接的普通垂直管道二的分支口三连通的应急管道；所述旋流进料组件包括与所述螺旋管道的底端口连接的旋流进料管、与所述旋流进料管的底端口连接的旋流料筒、与所述旋流料筒的底端口连接的旋流出料口、设置在所述旋流出料口上的比例流动调节阀；所述应急管道的输入端设置有阀门一，所述应急管道的输出端设置有阀门三，所述应急管道位于所述应急保护组件的一侧。
2.根据权利要求1所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述旋流料筒的筒壁锥度为30°～60°，所述旋流进料管的管口的方向朝向所述旋流料筒的筒壁的一侧。
3.根据权利要求1所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述应急保护组件包括用于套设所述螺旋管道的应急保护套管、报警器和压力数显表；所述压力数显表内设置有压力传感器。
4.根据权利要求3所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：位于所述旋流进料管的一侧且位于所述应急保护套管内设置有电动阀门隔室；所述电动阀门隔室内设置有电动阀门。
5.根据权利要求4所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述旋流进料管位于所述应急保护套管内；所述应急保护套管的下端与所述旋流料筒的上端相连接，所述应急保护套管与所述旋流料筒通过所述电动阀门隔室连通。
6.根据权利要求3所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述应急保护套管的直径为0.4～0.6m，高度为0.6～1.7m；所述应急保护套管的承压能力与深井矿山充填所用普通垂直管道相同。
7.根据权利要求6所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述螺旋管道的螺旋直径为0.3～0.47m，螺旋高度为0.5～1.5m，螺旋圈数为3～7个。
8.根据权利要求7所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述螺旋管道与所述应急保护套管的内壁的最小距离范围为0.01～0.015m。
9.根据权利要求8所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述螺旋管道上方的螺旋口连接有竖直管，所述竖直管的顶端口通过法兰一与所述普通垂直管道一的分支口二连接，所述竖直管上且位于所述法兰一的上方设置有阀门二。
10.根据权利要求1所述的深井充填管道减压控速装置，其特征在于：所述旋流出料口的底端口通过法兰二与所述普通垂直管道二的分支口四连接；所述旋流出料口的内径大于所述普通垂直管道二的内径。
