CN103277136A - 一种排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排水系统，其设置于煤矿内排土场内，包括第一排水井、第二排水井、第三排水井、与所述第一排水井、第二排水井、第三排水井分别相连用于排水的输水盲沟，其中所述第一排水井设置于所述内排土场内最低点，所述输水盲沟内填有粒径大于200mm的毛石，所述输水盲沟的横断面为3m×3m；该第一排水井、第二排水井和第三排水井内部均设置有排水装置，水从煤矿内排土场内的高处汇集到第一排水井、第二排水井、第三排水井，并由第一排水井、第二排水井和第三排水井内部的排水装置排至地表以外。其结构简单、实现系统排水，保证了煤层稳定性，并通过建立检测系统，实时掌握内排土场位移、变形特征，确保了作业安全。

Description

一种排水系统

技术领域

本发明涉及煤矿盲沟排水技术领域，尤其涉及一种排水系统。 

背景技术

现有技术中，煤矿地下排水通常采用地下封堵的方式，构筑粘土坝，堵、截基底水。但是必须根据设计分析对排土工序提出特殊要求。如果煤层水没有疏干，涌水量大，则不易堵截。并且亚粘土亲水，遇水泥化，所以不易大面积采用粘土坝堵水措施。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种结构简单、使用方便并能良好排出煤层积水的盲沟排水系统。 

本发明的技术方案提供一种排水系统，其设置于煤矿内排土场内，其特征在于，包括第一排水井、第二排水井、第三排水井、与所述第一排水井、第二排水井、第三排水井分别相连用于排水的输水盲沟，其中所述第一排水井设置于所述内排土场内最低点，所述输水盲沟内填有粒径大于200mm的毛石，所述输水盲沟的横断面为3m×3m；所述第一排水井、所述第二排水井和所述第三排水井内部均设置有排水装置，水从煤矿内排土场内的高处汇集到所述第一排水井、所述第二排水井、所述第三排水井，并由所述第一排水井、所述第二排水井和所述第三排水井内部的排水装置排至地表以外。 

进一步地，所述输水盲沟的排水量≥0.0231m3/s。 

进一步地，所述输水盲沟的上表面设置有覆盖物。 

进一步地，所述排水装置包括主排水泵和副排水泵，所述主排水泵和所述副排水泵上均设置有浮球开关。 

进一步地，所述主排水泵上的所述浮球开关用于根据水位变化来控制所述主排水泵自动工作或停机。 

进一步地，所述副排水泵上的所述浮球开关用于控制所述副排水泵自动工作或停机。 

采用上述技术方案，具有如下有益效果： 

通过输水盲沟将内排土场渗透出水和煤层水输导至排水井内，再通过排水井将水输导至外部，并且在排水井部设置主排水泵和副排水泵，该主排水泵通过浮球开关控制其工作或停止工作，当水位处于高点时，浮球开关上浮触动主排水泵的开关，使其运转，将水排至地表以外；当水位处于低点时，浮球开关下浮，主排水泵停止工作；当水位处于高点，主排水泵损坏不能工作时，副排水泵的浮球开关自动控制副排水泵工作。本发明提供的一种排水系统，结构简单，并能在不需大面积采用粘土坝堵水的条件下，实现系统排水，保证了煤层稳定性，并通过建立检测系统，实时掌握内排土场位移、变形特征，确保了作业安全。 

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种排水系统的结构示意图； 

图2为图1所示的输水盲沟的结构示意图。 

图3为本发明一实施例提供的一种排水系统中的排水装置设置示意图。 

附图标记对照表： 

100—排水系统；1—第一排水井；2—第二排水井；3—第三排水井； 

4—输水盲沟；5—排水泵线；6—毛石；7—覆盖物；8—基底泥岩层； 

9—排水装置；10—主排水泵；11—副排水泵；12—浮球开关； 

13—水位；14—植被。 

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。 

参见图1-3所示，西北某工程，排土场内既无河流又无湖泊，距河边 界约9公里，内排土场基底为与煤层底板胶结好的深灰色泥岩、砂岩层和薄煤层，主要由煤层水对内排土场稳定性产生影响。工程采用的一种排水系统100，其设置于煤矿内排土场内，包括第一排水井1、第二排水井2、第三排水井3、与第一排水井1、第二排水井2、第三排水井3分别相连用于排水的输水盲沟4，该盲沟可以取为四条，其中第一排水井1设置于所述内排土场内最低点，输水盲沟4内填有粒径大于200mm的毛石6，输水盲沟4的横断面为3m×3m；该第一排水井1、第二排水井2和第三排水井3内部均设置有排水装置9，水从煤矿内排土场内的高处汇集到第一排水井1、第二排水井2、第三排水井3，并由第一排水井1、第二排水井2和第三排水井3内部的排水装置9排至地表以外。 

通过在基底泥岩层8挖设多条疏水盲沟4，并用毛石6充填，使水位降低至煤层底板以下，同时充填毛石6提高了基底泥岩层8的内摩擦角。起在使用过程中发挥了较好的输水作用，通过输水盲沟排水系统疏导了内排土场基底积水。 

内排土场积水来自煤层水，包括西帮C、北帮B和东帮A北部煤层向内排土场渗透，基底以第一排水井1区域最低，排土场积水都向这一区域汇集，所以第一排水井1设在这一区域最为合适。 

输水盲沟的断面设计 

对填充毛石6的输水盲沟进行渗流计算，由于排水泵抽出的水量是整个排水盲沟的汇水总量，而排水盲沟在沿线范围内都有水流汇入的，即排水盲沟内的流量是沿程不断变化的。 

采用1条排水盲沟4，将其布置在内排土场的中心。输水盲沟尺寸为3m×3m,期内填充有粒径大于200mm的毛石6。 

日排水量约3500立方，西帮煤层C补给水量按2000立方/日来设计。 

总流量：Q=2000m³/d=0.0231m³/s。 

毛石排水流量：Q₁=Q=0.0231m³/s。 

即输水盲沟的排水量必须达到0.0231m³/s。 

求取排水盲沟的浸润曲线 

采用试算法计算求取浸润曲线，计算中略去浸润曲线方程中的流速 惯性项，并联合完全紊流状态的渗流方程进行计算，即： 

$x={\left(\frac{k}{q}\right)}^{\frac{1}{b}}\left\{\frac{b}{1+b}\right[y^{\frac{1+b}{b}}-{\left(h_0\right)}^{\frac{1+b}{b}}\left]\right\}---\left(1\right)$

V=ki^0.5          （2） 

式中：q—为断面单宽流量； 

h0—排水盲沟的出逸水深。 

由于堆石排水体内的渗流不符合达西定律，而是一种非达西渗流状态，其孔隙的渗流速度已达一定的数值，一般要在1000m/d以上，根据实验研究可知，当试验颗粒级配大于100mm的颗粒占75%左右时，堆石渗流体的渗透系数可达1728m/d，而上述输水盲沟4内均是粒径大于200mm的毛石6，结合以上数据，考虑实际堆石排水体的实际特点及安全系数，取所研究的堆石排水盲沟的渗透系数K=2000m3/d=0.0231m3/s。 

设计排水盲沟的宽度为3米，所以其单宽流量为： 

$q=\frac{Q_1}{3}=\frac{0.0231}{3}=0.0077m^3/s$

根据现场的实际情况可知，设排水盲沟长500米，假设渗入排水盲沟的水沿排水盲沟均匀渗入。分别计算距离排水盲沟出口500米、450米、400米、350米、300米、250米、200米、100米、50米、30米、20米、15米、10米、5米、1米、0米等各点处的水位，即计算出相应点的水头数值分别为：0m、1.15m、1.75m、2.19m、2.52m、2.76m、2.91m、2.47m、2.38m、2.07m、1.83m、1.68m、1.48m、1.18m、0.70m、0.2m。根据以上计算结果，可以看出，当采用3m×3m断面的输水盲沟4时，浸润线最高2.9米，刚刚到达输水盲沟4的顶部，输水盲沟4中的水对于上部排土场几乎没有影响。 

如图2所示，输水盲沟4的上表面设置有覆盖物7。该覆盖物可以为土工布、草袋子等等实现密封输水盲沟表面的物质。 

如图3所示，该排水装置9包括主排水泵10和副排水泵11，主排水泵10和副排水泵11上均设置有浮球开关12。主排水泵10上的浮球开关12用于根据水位13的变化来控制主排水泵10自动工作或停机。副排水泵11上的浮球开关12用于控制根据水位13变化来控制副排水泵11自动工作或停机。主排水泵和副排水泵的型号为100JYWQ100-22-2000-15、流量Q=100M3/h、扬程H=22M、电机功率15KW、转速为1450转/分钟，主排水泵和副排水泵具有自动搅匀功能，均具有电控箱及浮球开关，主排水泵10上的浮球开关12的作用是在位于低水位时使主排水泵10自动停机，位于高水位时使主排水泵10自动开机工作；副排水泵11上的浮球开关12的作用是当主排水泵11出现故障时，开始工作以免造成蓄水过多，或者与主排水泵10同时工作，提高排水效率。 

当内排压过第二排水井2时，还可以采用排水装置9将第二排水井2内部的水通过排水泵线5导入第三排水井3内，由该第三排水井3强排排出，或者排入第一排水井1内，再强排排出。 

本发明提供的一种排水系统通过输水盲沟将内排土场渗透出水和煤层水输导至排水井内，再通过排水井将水输导至外部，并且均设置有井部排水装置，包括主排水泵和副排水泵，该主排水泵通过浮球开关控制其工作或停止工作，当水位处于高点时，浮球开关上浮触动主排水泵的开关，使其运转；当水位处于低点时，浮球开关下浮，主排水泵停止工作；当水位处于高点，主排水泵损坏不能工作时，副排水泵的浮球开关自动控制副排水泵工作。本发明提供的一种排水系统，结构简单，并能在不需大面积采用粘土坝堵水的条件下，实现系统排水，保证了煤层稳定性，并通过建立检测系统，实时掌握内排土场位移、变形特征，确保了作业安全。 

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。 

Claims (6)

1.一种排水系统，其设置于煤矿内排土场内，其特征在于，包括第一排水井、第二排水井、第三排水井、与所述第一排水井、第二排水井、第三排水井分别相连用于排水的输水盲沟，其中所述第一排水井设置于所述内排土场内最低点，所述输水盲沟内填有粒径大于200mm的毛石，所述输水盲沟的横断面为3m×3m；

所述第一排水井、所述第二排水井和所述第三排水井内部均设置有排水装置，水从煤矿内排土场内的高处汇集到所述第一排水井、所述第二排水井、所述第三排水井，并由所述第一排水井、所述第二排水井和所述第三排水井内部的排水装置排至地表以外。

2.根据权利要求1所述的一种排水系统，其特征在于，所述输水盲沟的排水量≥0.0231m³/s。

3.根据权利要求1所述的一种排水系统，其特征在于，所述输水盲沟的上表面设置有覆盖物。

4.根据权利要求1所述的一种排水系统，其特征在于，所述排水装置包括主排水泵和副排水泵，所述主排水泵和所述副排水泵上均设置有浮球开关。

5.根据权利要求4所述的一种排水系统，其特征在于，所述主排水泵上的所述浮球开关用于根据水位变化来控制所述主排水泵自动工作或停机。

6.根据权利要求4所述的一种排水系统，其特征在于，所述副排水泵上的所述浮球开关用于控制所述副排水泵自动工作或停机。

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