CN110206584B - 基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿采坑涌水外排技术领域，提供了一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，包括可设于位置最低的排水点处的第一储水池、可设于高于所述第一储存池位置的排水点处的至少一个第二储水池以及用于排出所述第一储存池内的集水的排水装置，所述第一储存池和所述第二储水池通过管道连通，所述管道上安设有用于控制水流的流量和流速的控制阀组件。还提供一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排方法，包括S1‑S3三个步骤。本发明通过根据排水点的高低位置布置储水池，并通过管道实现虹吸，可以将位于高处的集水导送至最低的储水池中，以节省水泵、管线、电缆等的使用，不仅节省了资源，而且还提高了工作效率，降低了人力成本。

Description

基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统以及方法

技术领域

本发明涉及矿采坑涌水外排技术领域，具体为一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统以及方法。

背景技术

在露天矿生产方面，随着大型设备的广泛应用，土方剥离和原矿生产都以较快的速度推进。比如大的露天煤矿，生产能力可超过2000万吨/年，但在其中随之出现了许多实际困难，新的问题接踵而来，比如秋冬时节施工，地下融水量会明显增加，剥离区域含水层的涌水量增大。使剥离平盘大量集水，机械设备使用和利用率明显下降，导致施工困难，工程进度受到了严重影响。

在露天矿积水外排作业中，存在于多个排水点，现有技术中，通常会在每个排水点分别安置一个水泵，每个水泵用自己独立的管线、电缆，以实现外排，然而如此易造成电力浪费，而且伴随着采掘工作面的推进，频繁移动电缆和水泵，造成人力和时间的极大浪费等问题，严重影响采掘的进度和煤炭的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统以及方法，通过根据排水点的高低位置布置储水池，并通过管道实现虹吸，可以将位于高处的集水导送至最低的储水池中，以节省水泵、管线、电缆等的使用，不仅节省了资源，而且还提高了工作效率，降低了人力成本。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，包括可设于位置最低的排水点处的第一储水池、可设于高于所述第一储存池位置的排水点处的至少一个第二储水池以及用于排出所述第一储存池内的集水的排水装置，所述第一储存池和所述第二储水池通过管道连通，所述管道上安设有用于控制水流的流量和流速的控制阀组件。

进一步，所述管道包括用于将所述第二储水池中的水导入至所述第一储存池中的进水管以及用于将所述第一储水池中的水导出至外界的出水管，所述进水管的其中一端伸至所述第二储水池中，另一端伸至所述第一储水池中，所述出水管的其中一端伸至所述第一储水池中，另一端延伸至外界。

进一步，所述进水管的管线与所述第二储水池中的水的表面之间的夹角在3度以下。

进一步，所述第二储水池有多个，且其位置均高于所述第一储水池的位置，所述进水管的数量与所述第二储水池的数量相同且一一对应配制。

进一步，各所述进水管从所述第二储水池引出后均汇聚为一根进水管。

进一步，相邻的两根所述进水管之间通过法兰连接。

进一步，所述进水管和所述出水管的口径均在80-120mm之间。

进一步，所述控制阀组件包括用于控制所述第二储水池的水排出的第一控制阀、用于控制所述第二储水池中的水进入到所述第二储水池中的第二控制阀以及用于控制所述第一储水池中的水排出至外界的第三控制阀，所述第一控制阀、所述第二控制阀以及所述第三控制阀均设于所述管道内。

进一步，所述排水装置包括多级离心泵，所述多级离心泵安设于所述第一储水池处。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排方法，包括如下步骤：

S1，在每个不同高度的排水点处均设储水池，其中，位于最低处的储水池为第一储水池，其他的高度位置的储水池为第二储水池；

S2，通过管道将所述第一储水池和所述第二储水池连通，采用虹吸将位于较高位置的所述第二储水池中的水引导至所述第一储水池中，并在引导的过程中采用控制阀组件控制水流的流量和流速；

S3，采用排水装置将所述第一储水池中原有的水或汇聚了所述第二储水池中的水排出至外界。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过根据排水点的高低位置布置储水池，并通过管道实现虹吸，可以将位于高处的集水导送至最低的储水池中，以节省水泵、管线、电缆等的使用，不仅节省了资源，而且还提高了工作效率，降低了人力成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统的示意图；

附图标记中：1-第一储水池；2-第二储水池；3-离心泵；4-第一控制阀；5-第二控制阀；6-第三控制阀；7-第四控制阀；a-进水管；b-出水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例提供一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，包括可设于位置最低的排水点处的第一储水池1、可设于高于所述第一储存池位置的排水点处的至少一个第二储水池2以及用于排出所述第一储存池内的集水的排水装置，所述第一储存池和所述第二储水池2通过管道连通，所述管道上安设有用于控制水流的流量和流速的控制阀组件。在矿采的过程中，会形成很多高度位置不同的采坑，这些采坑会形成集水，现有技术中会在每个采坑处都设排水点，以将采坑中的水及时排出。在本实施例中，根据排水点的高低位置的不同来布置储水池，其中为了便于描述，将最低处的排水点处布置的储水池定义为第一储水池1，将高于该第一储水池1的其他位置的排水点处的储水池定义为第二储水池2，接着，通过管道来实现虹吸，于是可以将位于高处的集水导送至最低的储水池中，以节省水泵、管线、电缆等的使用，不仅节省了资源，而且还提高了工作效率，降低了人力成本。可以根据实际的排水点的数量来设多个第二储水池2，并均通过管道来进行导水，在对高处的集水进行导送时，可以采用控制阀组件来控制水流的流量和流速。当第二储水池2中的集水被引导至第一储水池1中后，通过排水装置将第一储水池1中的水排出。

以下为具体实施例：

优化上述方案，请参阅图1，所述管道包括用于将所述第二储水池2中的水导入至所述第一储存池中的进水管a以及用于将所述第一储水池1中的水导出至外界的出水管b，所述进水管a的其中一端伸至所述第二储水池2中，另一端伸至所述第一储水池1中，所述出水管b的其中一端伸至所述第一储水池1中，另一端延伸至外界。在本实施例中，细化上述的管道，通过功能将其细化为进水管a和出水管b，其中进水管a是将第二储水池2中的集水导送至第一储水池1中的，出水管b是将第一储水池1中的集水导送至外界的。当然，导水管和进水管a可以是同一根管道，也可以是不同的管道，在本实施例中，二者共用一段，以节省成本。

进一步优化上述方案，请参阅图1，所述进水管a的管线与所述第二储水池2中的水的表面之间的夹角在3度以下。在本实施例中，设此限定，是针对于冬季气候寒冷，如此一方面可以减少虹吸的阻力，另一方面可以避免冬季气温过低，管道内的水排不出去，冻坏管线。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述第二储水池2有多个，且其位置均高于所述第一储水池1的位置，所述进水管a的数量与所述第二储水池2的数量相同且一一对应配制。在本实施例中，第二储水池2的数量有多个，它匹配于排水点的数量，那么，也有相同数量的进水管a与之对应。多根进水管a可独立存在，由控制阀组件来控制其内的水流速度和流量，而优选的，各所述进水管a从所述第二储水池2引出后均汇聚为一根进水管a，通过汇聚成一根进水管a，与上述共用的功能相同，可节省成本。

作为本发明实施例的优化方案，相邻的两根所述进水管a之间通过法兰连接。在本实施例中，水管之间通过法兰连接，以便于拆卸和拼接。不仅如此，本系统中用到的所有的管道均可以设为四到八米的长度，如此以便于拼接和走线。而，作为本发明实施例的优化方案，所述进水管a和所述出水管b的口径均在80-120mm之间，如优选的，控制在100mm，可以起到最佳的排水以及供控制阀组件控制。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述控制阀组件包括用于控制所述第二储水池2的水排出的第一控制阀4、用于控制所述第二储水池2中的水进入到所述第二储水池2中的第二控制阀5以及用于控制所述第一储水池1中的水排出至外界的第三控制阀6，所述第一控制阀4、所述第二控制阀5以及所述第三控制阀6均设于所述管道内。在本实施例中，控制阀组件由至少三个控制阀组成，同样是为了便于区别描述，将它们定义为第一控制阀4、第二控制阀5以及第三控制阀6。举个例子，当第二储水池2只有一个时，第一控制阀4、第二控制阀5和第三控制阀6的数量均只有一个，当第二储水池2的集水未到达警戒水位时，此时仅需针对第一储水池1正常排水，关闭第一控制阀4和第二控制阀5，打开第三控制阀6；当第一储水池1的集水不足时，打开第二控制阀5，同时关闭多级离心泵3，当第二储水池2的集水到达警戒水位时，此时多级离心泵3正常运行，打开第一控制阀4，关闭第二控制阀5，延时30s左右，打开第二控制阀5，同时关闭多级离心泵3，第二储水池2的集水就会自流至第一储水池1。再举个例子，当第二储水池2有多个时，例如两个(如图1所示)，且两个第二储水池2正好也在不同的高度，如此加上第一储水池1，就会存在高中低三个位置的储水池，而此时第一控制阀4的数量就需要与第二储水池2的数量相同，并一一对应控制，当出现上述两种情况时，在该例子中，其控制阀以及多级离心泵3的关闭和开启的逻辑与上述例子相同，此处就不再赘述，而当中间高度的第二储水池2将达到警戒水位，且最高的第二储水池2的集水水位较低时，关闭中间高度的第二储水池2对应的第一控制阀4、最高的第二储水池2对应的第一控制阀4、以及第二控制阀5和第三控制阀6，延时30s左右，打开第二控制阀5以及中间高度的第二储水池2对应的第一控制阀4，同时关闭多级离心泵3，则中间高度的第二储水池2的水会自流至最第一储水池1中；而最高的第二储水池2的集水达到警戒水位，中间高度的第二储水池2的水位较低时，关闭最高的第二储水池2对应的第一控制阀4、最高的第二储水池2对应的第一控制阀4、以及第二控制阀5和第三控制阀6，延时30s左右，打开第二控制阀5以及最高的第二储水池2对应的第一控制阀4，同时关闭多级离心泵3，则最高的第二储水池2的水会自流至最第一储水池1中。而在正常排出第一储水池1中的集水时，第二控制阀5始终处于关闭状态。优选的，如上述逻辑，还可以在两个进水管a共用的管道上设第四控制阀7，其作用也是用作调节，使得调节更为方便。因此，本系统中存在着逻辑控制，同样，下面的方法中也存在着该逻辑控制。为了简洁，下面的方法主题中就不再赘述该逻辑控制。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述排水装置包括多级离心泵3，所述多级离心泵3安设于所述第一储水池1处。在本实施例中，所采用的排水装置为多级离心泵3，当然除此以外，其他水泵或排水方式也是可行的，此处就不再详述。

实施例二：

本发明实施例提供一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排方法，包括如下步骤：

S1，在每个不同高度的排水点处均设储水池，其中，位于最低处的储水池为第一储水池1，其他的高度位置的储水池为第二储水池2；

S2，通过管道将所述第一储水池1和所述第二储水池2连通，采用虹吸将位于较高位置的所述第二储水池2中的水引导至所述第一储水池1中，并在引导的过程中采用控制阀组件控制水流的流量和流速；

S3，采用排水装置将所述第一储水池1中原有的水或汇聚了所述第二储水池2中的水排出至外界。

在矿采的过程中，会形成很多高度位置不同的采坑，这些采坑会形成集水，现有技术中会在每个采坑处都设排水点，以将采坑中的水及时排出。在本实施例中，根据排水点的高低位置的不同来布置储水池，其中为了便于描述，将最低处的排水点处布置的储水池定义为第一储水池1，将高于该第一储水池1的其他位置的排水点处的储水池定义为第二储水池2，接着，通过管道来实现虹吸，于是可以将位于高处的集水导送至最低的储水池中，以节省水泵、管线、电缆等的使用，不仅节省了资源，而且还提高了工作效率，降低了人力成本。可以根据实际的排水点的数量来设多个第二储水池2，并均通过管道来进行导水，在对高处的集水进行导送时，可以采用控制阀组件来控制水流的流量和流速。当第二储水池2中的集水被引导至第一储水池1中后，通过排水装置将第一储水池1中的水排出。

在本方法实施例中，所采用的方法与上述的系统共通，可以互相引用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：包括可设于位置最低的排水点处的第一储水池、可设于高于所述第一储水池位置的排水点处的至少一个第二储水池以及用于排出所述第一储水池内的集水的排水装置，所述第一储水池和所述第二储水池通过管道连通，所述管道上安设有用于控制水流的流量和流速的控制阀组件；

所述控制阀组件包括用于控制所述第二储水池的水排出的第一控制阀、用于控制所述第二储水池中的水进入到所述第一储水池中的第二控制阀以及用于控制所述第一储水池中的水排出至外界的第三控制阀，

所述第一控制阀、所述第二控制阀以及所述第三控制阀均设于所述管道内；

当第二储水池的集水未到达警戒水位时，第一储水池正常排水，关闭第一控制阀和第二控制阀，打开第三控制阀；

当第一储水池的集水不足时，打开第二控制阀，同时关闭多级离心泵，

当第二储水池的集水到达警戒水位时，此时多级离心泵正常运行，打开第一控制阀，关闭第二控制阀，打开第三控制阀，延时30s，打开第二控制阀，同时关闭多级离心泵，第二储水池的集水就会自流至第一储水池。

2.如权利要求1所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：所述管道包括用于将所述第二储水池中的水导入至所述第一储水池中的进水管以及用于将所述第一储水池中的水导出至外界的出水管，所述进水管的其中一端伸至所述第二储水池中，另一端伸至所述第一储水池中，所述出水管的其中一端伸至所述第一储水池中，另一端延伸至外界。

3.如权利要求2所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：所述进水管的管线与所述第二储水池中的水的表面之间的夹角在3度以下。

4.如权利要求2所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：所述第二储水池有多个，且其位置均高于所述第一储水池的位置，所述进水管的数量与所述第二储水池的数量相同且一一对应配制。

5.如权利要求4所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：各所述进水管从所述第二储水池引出后均汇聚为一根进水管。

6.如权利要求4所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：相邻的两根所述进水管之间通过法兰连接。

7.如权利要求2所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：所述进水管和所述出水管的口径均在 80-120mm 之间。

8.如权利要求1所述的基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排系统，其特征在于：所述排水装置包括多级离心泵，所述多级离心泵安设于所述第一储水池处。

9.一种基于虹吸的露天矿采坑涌水的外排方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，在每个不同高度的排水点处均设储水池，其中，位于最低处的储水池为第一储水池，其他的高度位置的储水池为第二储水池；

S2，通过管道将所述第一储水池和所述第二储水池连通，采用虹吸将位于较高位置的所述第二储水池中的水引导至所述第一储水池中，并在引导的过程中采用控制阀组件控制水流的流量和流速；

S3，采用排水装置将所述第一储水池中原有的水或汇聚了所述第二储水池中的水排出至外界；

所述控制阀组件包括用于控制所述第二储水池的水排出的第一控制阀、用于控制所述第二储水池中的水进入到所述第一储水池中的第二控制阀以及用于控制所述第一储水池中的水排出至外界的第三控制阀，

所述第一控制阀、所述第二控制阀以及所述第三控制阀均设于所述管道内；

当第二储水池的集水未到达警戒水位时，第一储水池正常排水，关闭第一控制阀和第二控制阀，打开第三控制阀；

当第一储水池的集水不足时，打开第二控制阀，同时关闭多级离心泵，

当第二储水池的集水到达警戒水位时，此时多级离心泵正常运行，打开第一控制阀，关闭第二控制阀，打开第三控制阀，延时30s，打开第二控制阀，同时关闭多级离心泵，第二储水池的集水就会自流至第一储水池。

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