CN112360553A - 煤矿井下水平坡道地面积水收集系统 - Google Patents

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刘培坤
姜兰越
李强
巩志强
张悦刊
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    • E21F16/00—Drainage
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04F5/10—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
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Abstract

本发明提供了一种煤矿井下水平坡道地面积水收集系统，包括空心浮球、软管、文丘里管、动力泵和循环池，所述动力泵与循环池通过管线组成循环路径，所述循环池上设置溢流堰，所述溢流堰维持循环池内水处于稳定的水平面；所述文丘里管设置在动力泵与循环池之间的管线上，所述文丘里管的中间缩径段处连通所述软管，所述软管的另一端连通所述空心浮球的内部空间，所述空心浮球的壳体上设置多个吸水孔；其采用软管、空心浮球的组合自吸式抽吸装置，重量较轻，方便操作人员移动，浮球浮于水面上，解决了煤泥颗粒堵塞的问题，且本发明的抽吸装置能够防止气体吸入对动力泵的损坏。

Description

煤矿井下水平坡道地面积水收集系统
技术领域
本发明属于矿井积水排水设备，具体涉及一种煤矿井下水平坡道地面积水收集系统。
背景技术
煤炭资源在开采过程中地下水、生活废水和地表渗水等会使得矿井内平坡巷道地面和水沟内存在大量积水，难以处理。由于地面低洼之处分布不均，积水位置不固定，积水量不均匀，且底部沉积着大量煤泥，若使用潜污泵或渣浆泵直接处理不仅难度较大，且后续面临煤泥水难以除固的问题。
而且现有的抽吸设备存在多方面问题：1、由于积水位置数量多且分布不均，而固定式的抽吸设备作业时存在自由度低和操作不便的问题；2、由于积水区内的矿井地面存在起伏不平以及凹坑现象，水泵很难将坑内的积水抽取完全；3、积水中的煤泥颗粒容易堵塞抽水泵，且抽吸进空气后很容易导致抽水泵的损坏。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种煤矿井下水平坡道地面积水收集系统，其采用软管、空心浮球的组合自吸式抽吸装置，重量较轻，方便操作人员移动，浮球浮于水面上，解决了煤泥颗粒堵塞的问题，且本发明的抽吸装置能够防止气体吸入对动力泵的损坏。
本发明采用的技术方案如下：一种煤矿井下水平坡道地面积水收集系统，包括空心浮球、软管、文丘里管、动力泵和循环池，所述动力泵与循环池通过管线组成循环路径，所述循环池上设置溢流堰，所述溢流堰维持循环池内水处于稳定的水平面；所述文丘里管设置在动力泵与循环池之间的管线上，即由所述动力泵抽取循环池内的水流经文丘里管后回流入所述循环池内；所述文丘里管的中间缩径段处连通所述软管，所述软管的另一端连通所述空心浮球的内部空间，所述空心浮球的壳体上设置多个吸水孔。
所述吸水孔设置为从空心浮球壳体的外表面向内表面逐渐扩大的渐扩孔形式，采用此种结构形式，可有效防止吸水孔被煤泥颗粒堵塞的现象，解决了煤泥颗粒堵塞的问题。
优选的，所述空心浮球由半球形下壳体和圆锥形上壳体构成，所述吸水孔均匀设置在所述半球形下壳体上，所述软管连接在所述圆锥形上壳体上，如此设置，当所述空心浮球置于积水表面工作时，可以使得空心浮球的吸水孔所在的半球形下壳体稳定的处于积水水面下，防止浮球随抽吸工作而产生晃动，降低抽吸效率。
所述空心浮球可设置为多个，每个空心浮球均由软管汇集连接到文丘里管的缩径段位置处，多个空心浮球可放置在相互临近的不同积水坑内，以提高抽吸积水的效率。
所述收集系统还包括反冲洗组件，所述反冲洗组件包括设置在软管上的三通阀和常开截止阀，所述三通阀位于所述常开截止阀和空心浮球之间，其两个接口连接软管、第三接口设置为高压气入口，所述第三接口处于常闭状态。当空心浮球的吸水孔被煤泥颗粒阻塞时，关闭常开截止阀，调节三通阀使得所述第三接口和连接空心浮球的接口处于连通状态，利用矿井内的高压气源向所述第三接口内通入高压气体，高压气体方向冲洗吸水口，将堵塞吸水口的煤泥颗粒冲出空心浮球。
本发明煤矿井下水平坡道地面积水收集系统的工作原理简要介绍如下：
操作人员搬动空心浮球置于需要清理的积水水坑内，循环池内注满水，启动动力泵，动力泵带动水流经文丘里管构成循环，由于文丘里效应，当水流在通过文丘里管缩径段的过流断面时，水流流速随着横截面的缩小而逐渐增大，而流速的增大伴随着流体压力的降低，从而在文丘里管的缩径段对所连接的软管形成抽吸作用；积水坑内的水经空心浮球抽吸进软管内，然后汇集至文丘里管内，随动力泵的循环路径内流体排放至循环池内，当循环池内的液体超过设定的液位面时，水流经溢流堰排放至积水处理管线内。
本发明的优点在于：
1、采用空心浮球作为积水抽吸设备，其一直漂浮在积水表面，只吸取表面较干净的积水，解决了常规绞吸头易陷入沉积煤泥而堵塞的问题；空心浮球渐扩型吸水孔的机构设计，以及半球形下壳体和圆锥形上壳体的浮球结构设计，使得浮球能够稳定的漂浮于水面，方便积水吸入浮球，且又减少了煤泥颗粒对吸水孔的堵塞现象；
2、抽吸结构由空心浮球和软管组成，整体重量远远轻于常规的绞吸头，方便操作人员搬运至不同的积水坑内工作，操作更为方便；
3、循环池的设置，可以容纳较多量的水，解决了矿区不存水的问题，而且水入仓不磨泵，不带大颗粒，不淤堵，将水处理和泥处理分开解决；且循环池的存在，使得动力泵不会发生空转现象；
4、采用文丘里管的抽吸作用作为抽取积水的动力源，避免了直接采用抽吸泵时吸入过多气体导致的抽吸泵损坏事故，且循环池的设置使得抽取上来的积水首先注入循环池内，经过循环池的缓冲，可避免空气和高浓度浆料进入动力泵，对泵体起到保护作用；
5、反冲洗组件的设置，可方便清理空心浮球表面堆积的煤泥颗粒，保证抽吸装置处于高效工作状态。
附图说明
图1是本发明积水收集系统的整体结构示意图；
图2是本发明抽吸装置及反冲洗组件结构示意图；
图3是本发明空心浮球结构示意图；
图4是本发明文丘里管抽吸原理示意图；
图中：1、空心浮球，2、软管，3、文丘里管，4、循环池，5、动力泵，6、常开截止阀，7、三通阀，8、吸水孔，9、半球形下壳体，10、圆锥形上壳体。
具体说明方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明积水收集系统的整体结构示意图，如图所示，本发明的煤矿井下水平坡道地面积水收集系统，包括空心浮球1、软管2、文丘里管3、动力泵5和循环池4，所述动力泵5与循环池4通过管线组成循环路径，所述循环池4上设置溢流堰，所述溢流堰维持循环池4内水处于稳定的水平面；所述文丘里管3设置在动力泵5与循环池4之间的管线上，即由所述动力泵5抽取循环池4内的水流经文丘里管3后回流入所述循环池4内；所述文丘里管3的中间缩径段处连通所述软管2，所述软管2的另一端连通所述空心浮球1的内部空间，所述空心浮球1的壳体上设置多个吸水孔8。
如图3所示，是本发明空心浮球结构示意图，所述空心浮球1由半球形下壳体9和圆锥形上壳体10构成，所述吸水孔8均匀设置在所述半球形下壳体9上，所述软管2连接在所述圆锥形上壳体10上，如此设置，当所述空心浮球1置于积水表面工作时，可以使得空心浮球的吸水孔所在的半球形下壳体9稳定的接触积水水面，防止浮球随抽吸工作而产生晃动而脱离积水水面，降低抽吸效率。
所述吸水孔8设置为从空心浮球壳体的外表面向内表面逐渐扩大的渐扩孔形式，采用此种结构形式，可有效防止吸水孔被煤泥颗粒堵塞的现象，解决了煤泥颗粒堵塞的问题。
图2是本发明抽吸装置及反冲洗组件结构示意图，如图所示，所述抽吸装置由软管2和空心浮球1组成，所述空心浮球1可设置为多个，本实施例中示出了设置两个空心浮球时的结构示意图，每个空心浮球1均由软管汇集连接到连通文丘里管的缩径段位置处的软管2上，多个空心浮球1可放置在相互临近的不同积水坑内，以提高抽吸积水的效率。
所述收集系统还包括反冲洗组件，所述反冲洗组件包括设置在软管上的三通阀7和常开截止阀6，所述三通阀7位于所述常开截止阀6和空心浮球1之间，三通阀7的两个接口连接软管、第三接口设置为高压气入口，所述第三接口处于常闭状态，连接软管的两个接口之间处于常开状态，以在抽吸工作时让积水通过三通阀继续向上流动。当空心浮球1的吸水孔被煤泥颗粒阻塞时，关闭常开截止阀6，调节三通阀使得所述第三接口和连接空心浮球的接口处于连通状态，利用高压气源向所述第三接口内通入高压气体，高压气体方向冲洗吸水口，将堵塞吸水口的煤泥颗粒冲离空心浮球。
图4是本发明文丘里管抽吸原理示意图，结合图4和图1对本发明煤矿井下水平坡道地面积水收集系统的工作原理简要介绍如下：
操作人员搬动空心浮球1置于需要清理的积水水坑内，循环池4内注满水，启动动力泵5，动力泵5带动水流经文丘里管3构成循环，由于文丘里效应，当水流在通过文丘里管缩径段的过流断面时，水流流速随着横截面的缩小而逐渐增大，而流速的增大伴随着流体压力的降低，从而在文丘里管的缩径段对所连接的软管2形成抽吸作用；积水坑内的水经空心浮球1抽吸进软管2内，然后汇集至文丘里管3内，随动力泵5的循环路径内流体排放至循环池4内，当循环池4内的液体超过设定的液位面时，水流经溢流堰排放至积水处理管线或积水储存仓内。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种煤矿井下水平坡道地面积水收集系统，包括空心浮球、软管、文丘里管、动力泵和循环池，所述动力泵与循环池通过管线组成循环路径，所述循环池上设置溢流堰，所述溢流堰维持循环池内水处于稳定的水平面；所述文丘里管设置在动力泵与循环池之间的管线上；所述文丘里管的中间缩径段处连通所述软管，所述软管的另一端连通所述空心浮球的内部空间，所述空心浮球的壳体上设置多个吸水孔。
2.根据权利要求1所述的地面积水收集系统，其特征还在于，所述吸水孔设置为从空心浮球壳体的外表面向内表面逐渐扩大的渐扩孔形式。
3.根据权利要求1或2所述的地面积水收集系统，其特征还在于，所述空心浮球由半球形下壳体和圆锥形上壳体构成，所述吸水孔均匀设置在所述半球形下壳体上，所述软管连接在所述圆锥形上壳体上。
4.根据权利要求3所述的地面积水收集系统，其特征还在于，还包括反冲洗组件，所述反冲洗组件包括设置在软管上的三通阀和常开截止阀，所述三通阀位于所述常开截止阀和空心浮球之间，其两个接口连接软管、第三接口设置为高压气入口，所述第三接口处于常闭状态。
5.根据权利要求3所述的地面积水收集系统，其特征还在于，所述空心浮球可设置为多个，每个空心浮球均由软管汇集连接到文丘里管的缩径段位置处。
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