CN110925023A - 一种具有渗水警示功能的煤矿巷道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，固定设置在巷道内壁的锚网，所述锚网通过支护层支撑有顶板，且锚网与顶板之间放置有集水槽，所述集水槽的内底壁上对称设置有两个电极板，且每个电极板均滑动连接有引流支架，每个所述电极板的底壁上均开设有矩形槽，每个所述矩形槽内均放置有电极片，每个所述电极片均通过牵引绳与对应的引流支架相连接，所述集水槽的中部设有排水警报机构，所述排水警报机构包括开设在集水槽内的安装槽。本发明可以在顶板上方围岩处发生渗水问题时及时发出警报，以警示施工人员及时堵漏排水，当施工人员未排水、集水槽内积水较多时，本装置可以自动排水，以避免顶板处长期积水。

Description

一种具有渗水警示功能的煤矿巷道

技术领域

本发明涉及煤矿巷道技术领域，尤其涉及一种具有渗水警示功能的煤矿巷道。

背景技术

随着矿井开采深度的增加，地下水的渗漏问题也成为开采作业人员首要考虑的问题之一，目前，关于围岩富水区域的局部渗漏问题并未引起人们重视，施工人员多关注矿井透水、突水、涌水等问题，但长期的局部渗漏问题，尤其是顶板渗漏问题也会对采掘设备、通风系统以及照明系统造成较大的危害，并且随着渗漏时间的增加，顶板的稳定性也会受到较大影响，甚至会发生顶板鼓胀、变形，岩体裂缝扩张，巷道离层等问题，若不及时堵漏排水，会增加后期灌浆堵漏工作难度，影响施工进度。

现采用的排水方式多为防水顶棚挡水、暗沟排水和导水管导水等方法，其中防水顶棚挡水仅能起到短期防水的效果，工期较长时多采用后两种方式进行排水，但暗沟排水和导水管导水均有一定局限性，即排水后水流汇聚在一处管道内，无法标识渗水位置和渗水速度，施工人员对岩体裂缝进行堵漏时还需要逐步排查渗水位置，难以快速恢复施工进度，若间隔一段距离设置一根排水管道，又会增加铺设难度，前期施工步骤繁琐，为此，我们提出一种具有渗水警示功能的煤矿巷道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中对于煤矿巷道局部渗漏问题没有相应的解决措施，难以快速排查出渗水位置，影响施工进度的缺点，而提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，包括固定设置在巷道内壁的锚网，所述锚网通过支护层支撑有顶板，且锚网与顶板之间放置有集水槽，所述集水槽的内底壁上对称设置有两个电极板，且每个电极板均滑动连接有引流支架，每个所述电极板的底壁上均开设有矩形槽，每个所述矩形槽内均放置有电极片，每个所述电极片均通过牵引绳与对应的引流支架相连接；

所述集水槽的中部设有排水警报机构，所述排水警报机构包括开设在集水槽内的安装槽，所述安装槽内固定设有环形接头，所述环形接头通过套筒滑动连接有连通件，且套筒上安装有蜂鸣器；

每个所述引流支架均包括两个侧壁和两个底壁，且两个底壁分别与对应电极板外侧壁滑动连接，每个所述底壁所在平面与对应电极板上表面所在平面之间的夹角为5°-35°。

优选地，所述集水槽的底壁上对称开设有两个与安装槽相连通的通孔，位于上方的所述通孔与连通件上端密封滑动连接，位于下方的所述通孔内密封安装有排水管，所述连通件内部中空，且连通件的上端对称开设有多个连通口，所述连通件的下端与排水管相连通。

优选地，所述安装槽内还设有密封盒，且环形接头、蜂鸣器均位于密封盒内，所述连通件的底端与密封盒的内底壁固定相连，且连通件的顶端密封贯穿密封盒的顶壁并活动连接有阻水球，所述集水槽上固定设有限位筒，且限位筒的底部周向开设有多个过水孔，所述限位筒的顶部开设有多个第一气孔和第二气孔，且第二气孔上安装有单向阀。

优选地，所述阻水球贯穿安装槽的顶壁并与限位筒的内侧壁相切，所述阻水球的水平中轴线位于过水孔的上方。

本发明的有益效果：

1、通过设置引流支架、滑动槽、拉绳等装置，当引流支架受水的浮力作用沿滑动槽向上移动时，拉绳会拉动电极片，当引流支架上升至最高处时电极片也会与电极板相接触，与其他装置共同构成一个闭合回路，从而实现自供电功能。

2、引流支架采用轻质材料制成，仅需很小的浮力既能推动引流支架向上移动，并且引流支架两个底壁也能起到增大排水体积、增加浮力的作用，此外，引流支架的底壁与电极板成一定夹角，可避免水流积聚在引流支架内。

3、因为原电池内的电流强度与电解液内离子浓度和离子量有关，所以当集水槽内的水位到达一定高度时，电路才会导通，从而保证电流中的电流强度达到预定值，以满足电子元件的工作需求。

4、通过设置环形接头和蜂鸣器，可在渗水问题较严重的时候使蜂鸣器发出警报声，从而提醒施工人员及早进行堵漏、排水工作，以避免长期渗水导致的不良影响。

5、当集水槽内的积水过多，并且没有施工人员排水时，连通件会发生可逆形变，使得积水从排水管处排出，从而避免顶板处长期积水。

6、通过设置阻水球、第一气孔、第二气孔等装置，一方面阻水球可以将水流与连通件隔开，以避免连通件处的热量逸散至积水内，从而达到促使连通件温度快速升高的目的；另一方面阻水球上浮时排出的空气只能通过第一气孔处进入限位筒，因此限位筒内，即阻水球上浮的气压恢复较慢，使得阻水球下落速度缓慢，从而保证集水槽内的积水能完全排除。

综上所述，本发明可以在顶板上方围岩处发生渗水问题时及时发出警报，以警示施工人员及时堵漏排水，当施工人员未排水、集水槽内积水较多时，本装置可以自动排水，以避免顶板处长期积水。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道实施例1的结构示意图；

图2为本发明提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道实施例1中集水槽的结构示意图；

图3为本发明提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道实施例1中电极板和电极片的位置关系示意图；

图4为图3中A处放大图；

图5为图2中B处放大图；

图6为本发明提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道实施例1中连通件的立体图；

图7为本发明提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道实施例2中集水槽的结构示意图；

图8为图7中C处放大图；

图9为本发明提出的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道实施例2中阻水球的立体图。

图中：1锚网、2支护层、3集水槽、4顶板、5排水管、6蓄水箱、7引流支架、8牵引绳、9电极板、10电极片、11滑动槽、12环形接头、13蜂鸣器、14连通件、1401连通口、15密封盒、16阻水球、1601浮环、1602密封套、17第一气孔、18第二气孔、19限位筒、20过水孔。

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。

实施例1

参照图1-6，一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，包括固定设置在巷道内壁的锚网1，锚网1通过支护层2支撑有顶板4，且锚网1与顶板4之间放置有集水槽3，集水槽3的内底壁上对称设置有两个电极板9，且每个电极板9均滑动连接有引流支架7，每个电极板9的底壁上均开设有矩形槽，每个矩形槽内均放置有电极片10，每个电极片10均通过牵引绳8与对应的引流支架7相连接，牵引绳8从电极片10内穿出，且电极片10上穿孔两端设有密封圈；

集水槽3的中部设有排水警报机构，排水警报机构包括开设在集水槽3内的安装槽，安装槽内固定设有环形接头12，环形接头12通过套筒滑动连接有连通件14，且套筒上安装有蜂鸣器13；

电极片10与环形接头12电连接，环形接头12与蜂鸣器13电连接，套筒与连通件14接触处设有电阻片，电阻片与环形接头12电连接；

每个电极板9对称的两侧壁上均设有滑动槽11，每个引流支架7均包括两个侧壁和两个底壁，且两个底壁分别与对应电极板9侧壁上的滑动槽11滑动连接，每个底壁所在平面与对应电极板9上表面所在平面之间的夹角为5°-35°，设置夹角的目的是，当水位高度超出电极板9，然后通过排水管5排出时，引流支架7内不会积蓄水流，电极板9采用轻质材料制成，如气凝胶、石墨烯片等等，只需要较小浮力就能将其抬升，之所以将引流支架7设置为类似三棱柱形状，一方面可通过两个侧壁将滴水引流至集水槽3内，同时避免水流直接接触电极板9上表面；另一方面，引流支架7两个底壁也能起到增大排水体积、增加浮力的作用。

集水槽3的底壁上对称开设有两个与安装槽相连通的通孔，位于上方的通孔与连通件14上端密封滑动连接，位于下方的通孔内密封安装有排水管5，排水管5的末端连接有蓄水箱6，连通件14内部中空，且连通件14的上端对称开设有多个连通口1401，连通件14的下端与排水管5相连通，连通件14为双程记忆合金制成。

本实施例使用时，当没有渗水时，在重力作用下，引流支架7的两个底壁位于滑动槽11的最底端，此时电极片10与电极板9不接触；

当有渗水问题发生时，集水槽3内逐渐积蓄地下水，若渗水量较小，不会对顶板4以及支护层2造成不良影响，装置处于初始状态，即电极片10不与电极板9接触；若渗水量较大，集水槽3内的地下水的浮力使引流支架7沿滑动槽11方向上移，在此过程中，牵引绳8牵引电极片10，使其与电极板9相接触，此时两个电极板9作为两个电极材料，地下水作为电解液，与两个电极片10、环形接头12共同构成一个原电池，电路中有自发电流产生，在电流激励下蜂鸣器13发出警报声，提示施工人员此处有渗水问题发生；

当集水槽3内的水位逐渐上升，地下水淹没电极板9时，此时电极材料与电解液的接触面积增加，电路中电流也会突然增加，此时蜂鸣器13的警报声会突然增大，并且与环形接头12电连接的电阻片处产生的热量也会迅速增加，使得双程记忆合金制成的连通件14受热伸长，连通口1401露出安装槽，集水槽3内的地下水会自动从连通件14、排水管5处排出，从而达到防积水目的。

实施例2

参照图7-9，本实施例与实施例1的不同之处在于：安装槽内还设有密封盒15，且环形接头12、蜂鸣器13均位于密封盒15内，连通件14的底端与密封盒15的内底壁固定相连，且连通件14的顶端密封贯穿密封盒15的顶壁并活动连接有阻水球16，集水槽3上固定设有限位筒19，且限位筒19的底部周向开设有多个过水孔20，限位筒19的顶部开设有多个第一气孔17和第二气孔18，且第二气孔18上安装有单向阀；

连通件14上不再设有连通口1401，仅仅为一个柱形体，连通件14为双程记忆合金制成；

密封盒15的截面积小于安装槽的截面积；第一气孔17的截面积远小于第二气孔18的截面积，单向阀使得第二气孔18内的气体只能从限位筒19内向限位筒19外流动，而外部空气无法从第二气孔19处进入限位筒19内。

阻水球16贯穿安装槽的顶壁并与限位筒19的内侧壁相切，阻水球16的水平中轴线位于过水孔20的上方，阻水球16的外侧壁上热熔有浮环1601和密封套1602，浮环1601增加阻水球16的截面面积，当水进入限位筒19内后，阻水球16在浮环1601作用下受到更大的浮力，密封套1602用于阻水球16与安装槽连接处的密封。

本实施例使用时，阻水球16阻挡集水槽3中的水流与连通件14接触，以减少连通件14处热量的散失，使连通件14的温度上升更快，当集水槽3内的水位超过电极板9的高度后，与实施例1相同，连通件14会受热伸长并将阻水球16顶起(连通件14可延伸至安装槽外并且连通件14形变后的直径小于密封套1602的直径)，此时地下水会从过水孔20处进入限位筒19，在连通件14的推力以及浮力作用下阻水球16向上移动并将限位筒19内的空气排出，地下水流动至安装槽内再从排水管5内排出；

在上述过程中，连通件14被地下水冷却，恢复至初始形状，而阻水球16在限位筒19内的负压作用下缓慢下移(因为第一气孔17的截面积很小，空气流通速度很慢，并且阻水球16侧壁与限位筒19内侧壁相切，所以阻水球16上方的空气补充较为缓慢，阻水球16下落速度很慢)，当阻水球16下落至过水孔20处时，集水槽3内的水已经排完，在重力作用下，阻水球16上的密封套1602再次将过水孔20处密封。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，包括固定设置在巷道内壁的锚网(1)，其特征在于，所述锚网(1)通过支护层(2)支撑有顶板(4)，且锚网(1)与顶板(4)之间放置有集水槽(3)，所述集水槽(3)的内底壁上对称设置有两个电极板(9)，且每个电极板(9)均滑动连接有引流支架(7)，每个所述电极板(9)的底壁上均开设有矩形槽，每个所述矩形槽内均放置有电极片(10)，每个所述电极片(10)均通过牵引绳(8)与对应的引流支架(7)相连接；

所述集水槽(3)的中部设有排水警报机构，所述排水警报机构包括开设在集水槽(3)内的安装槽，所述安装槽内固定设有环形接头(12)，所述环形接头(12)通过套筒滑动连接有连通件(14)，且套筒上安装有蜂鸣器(13)。

2.根据权利要求1所述的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，其特征在于，所述集水槽(3)的侧壁上对称开设有两个与安装槽相连通的通孔，位于上方的所述通孔与连通件(14)上端密封滑动连接，位于下方的所述通孔内密封安装有排水管(5)，所述连通件(14)内部中空，且连通件(14)的上端对称开设有多个连通口(1401)，所述连通件(14)的下端与排水管(5)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，其特征在于，所述安装槽内还设有密封盒(15)，且环形接头(12)、蜂鸣器(13)均位于密封盒(15)内，所述连通件(14)的顶端密封贯穿密封盒(15)的顶壁并活动连接有阻水球(16)，所述集水槽(3)上固定设有限位筒(19)，且限位筒(19)的底部开设有多个过水孔(20)，所述限位筒(19)的顶部开设有多个第一气孔(17)和第二气孔(18)，且第二气孔(18)上安装有单向阀。

4.根据权利要求3所述的一种具有渗水警示功能的煤矿巷道，其特征在于，所述阻水球(16)贯穿安装槽的顶壁并与限位筒(19)的内侧壁相切，所述阻水球(16)的水平中轴线位于过水孔(20)的上方。

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