CN113818824B - 一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，包括气动行走装置，以及集成在气动行走装置上的自清洁固液分离机、平板陶瓷膜净化装置以及气控系统；自清洁固液分离机下方连通设置有水箱，气控系统接入煤矿井下气源。本发明能实现煤渣的回收，废液的循环利用。该装置采用井下压缩空气作为动力源，对定向钻机钻孔废水进行分离和循环利用，既解决了钻场废水废渣排放问题，又减少了新鲜水源的使用，且不使用井下电源，改善了井下施工环境，节约了水电等能源，为矿上经济成本和钻场施工环境的提高奠定了基础，能够产生良好的社会效益和经济效益，具有推广应用价值。

Description

一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置

技术领域

本发明属于煤矿领域，涉及一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置。

背景技术

钻进过程中主要采用清水作为冲洗介质，钻孔施工产生的钻屑是钻渣和水的混合物。

煤矿井下近水平定向钻进是通过电机驱动泥浆泵对水进行加压后注入孔底马达，带动钻头对煤岩进行切削钻孔，因此需要大量钻孔液，同时产生大量钻孔废液，钻孔废液中含有大量煤渣或岩屑，目前直接排放在钻场，造成钻场积水，排水渠道堵塞，最终造成井下水仓煤渣增多。因此，如能将钻孔废液净化后循环使用，将解决以上问题。

因钻孔设备所用泥浆泵、高压流量计和孔底马达对水质要求较高，如不经处理直接经泥浆泵泵入孔底马达，非常容易造成其部内卡死憋钻，其寿命均将大幅降低。因此需要将钻孔废液固相颗粒控制在一定条件下。

定向钻机作业需要大量水源，因此需要专用供排水管网和排水渠道，而为钻机专门铺设供水管网和排水管网将极大增加矿方生产成本，因此常常制约了定向钻机在一些中小煤矿的推广。压缩空气是每个煤矿都必须配置的安全生产保障设备，井下压缩空气气源充足，压力稳定，如果能采用气源驱动一套钻孔废液循环利用装备，将极大地奠定定向钻机推广基础。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，设备能集中在行走设备上，方便运输，采用气源驱动，能耗低，安全高效，全自动运行。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，包括气动行走装置，以及集成在气动行走装置上的自清洁固液分离机、平板陶瓷膜净化装置以及气控系统；

自清洁固液分离机下方连通设置有水箱，气控系统接入煤矿井下气源。

可选的，气控系统包括气动三联件、定时器、延时器、控制阀组、消声器、气管和箱体；气控系统设置有手动模式与自动模式。

可选的，自清洁固液分离机包括通过里链条连接的主动轴与从动轴，该主动轴连接有用于驱动的气动马达。

可选的，自清洁固液分离机上还开设有进料口法兰、瓦斯抽放法兰、煤渣下料口、底部排水口。

可选的，平板陶瓷膜净化装置包括膜池，安装于膜池中的平板陶瓷膜组，以及布置的通气管道、布水管道与溢流管道；

水箱通过第一管道与膜池连通，该第一管道上依次设置有第一阀门、第一气动泵以及第二阀门。

可选的，第一气动泵连通有第二管道，第二管道与布水管道连通；第二管道上还设置有第三阀门与第四阀门，第一气动泵的接口位于第三阀门与第四阀门之间，第二管道设置位置高于第一管道设置位置。

可选的，膜池上还设置有与产水箱连通的第三管道，该第三管道上依次设置有第五阀门与第二气动泵。

可选的，膜池上还设置有反洗管道，该反洗管道上依次设置有第五阀门与第三气动泵。

可选的，气动行走装置包括履带行走装置，用于驱动该履带行走装置的气动行走马达，以及配合设置在履带行走装置上的安装平台。

本发明的有益效果在于：本发明一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，能实现煤渣的回收，废液的循环利用。该装置采用井下压缩空气作为动力源，对定向钻机钻孔废水进行分离和循环利用，既解决了钻场废水废渣排放问题，又减少了新鲜水源的使用，且不使用井下电源，改善了井下施工环境，节约了水电等能源，为矿上经济成本和钻场施工环境的提高奠定了基础，能够产生良好的社会效益和经济效益，具有推广应用价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置的正视图；

图2为本发明一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置的俯视图。

附图标记：第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、水箱5、第一气动泵6、气动马达7、自清洁固液分离机8、膜池9、平板陶瓷膜组10、布水管道11、履带行走装置12、气动行走马达13、安装平台14、第五阀门15、第六阀门16、气控系统17、第二气动泵18、第三气动泵19。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员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与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，由自清洁固液分离机8、平板陶瓷膜净化装置、气控系统17、泵、阀、气动行走装置和附件组成。

煤矿井下气源接入气控系统17，气控系统17包括气动三联件、定时器、延时器、控制阀组、消声器、气管和箱体组成。气控系统17分为手动模式和自动模式，在自控模式故障时，能手动控制各个泵和阀的启停，不影响设备运行。

自清洁固液分离机8采用气动马达7驱动主动轴，主动轴通过链条带动多根从动轴，从而驱动叶片将煤渣运至下料口，废液从筛网落入水箱5。自清洁固液分离机8设有进料口法兰，瓦斯抽放法兰，煤渣下料口，底部排水口。

平板陶瓷膜组10安装于膜池9当中，膜池9内设置有通气管道，布水管道11，溢流管道等。

通气之前，装置的气动泵和阀常闭，装置通气之后，气控系统17将控制气动马达7驱动自清洁固液分离机8，钻孔废液由孔口或转运泵送至自清洁固液分离机8进料口法兰处，由该固液分离机完成固相、液相和气相的分离，分离后的煤渣由下料口送至指定位置或设施，废气由负压抽放管道抽至排放管道，废水由下方排放口进入废水水箱5，水箱5内设置有浮球液位开关，与第一气动泵6、第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3以及第四阀门4联动。当废水水箱5液位达到高液位时，第一阀门1和第四阀门4开启，第一气动泵6启动，将水箱5废水抽送至膜池9中布水管道11，布水管道11将废水均匀分布在膜组件周边，当池中水满之后，同时产生多个涡旋，对膜池9中废水产生循环搅动的作用，使池中水质均匀，利于平衡各层级陶瓷膜进水水质。膜池9中设有浮球液位开关，当液位达到设计值后，第五阀门15打开，第二气动泵18启动，气动泵出水口接至产水箱5。当膜池9液位达到高高液位值后，第一气动泵6停止，第四阀门4断开，当废水水箱5液位达到高高液位值时，第三阀门3打开，第一气动泵6启动，当液位降到高高液位值以下时，气动泵停止，第三阀门3关闭。当膜池9液位降到高液位值以下时，第二气动泵18停止，第四阀门4打开，第一气动泵6启动。当第二气动泵18运行时间达到设定值后，第三阀门3打开，第四阀门4关闭，第二气动泵18停止，第五阀门15关闭，第六阀门16打开，第三气动泵19启动，对膜池9膜元件进行反洗，达到设定时间后，第三气动泵19停止，第六阀门16关闭。所有泵阀的时间也液位设置均由气动控制系统控制。整套装置按照以上循环流程由气动控制系统控制后不间断循环运行，直至外接气源断开。当气动控制系统出现故障时，可启动手动控制模式，按照气动控制流程进行操控。

上述工艺设备从一级固液分离设备进口至回用泵出口，所有工艺设备均集成在安装平台14上，安装平台14与履带行走装置12相连，便于煤矿井下移动，当该钻场施工任务完成之后，由气动控制系统控制气动行走马达13启动，驱动履带行走装置运行。到达钻场后，可安装平台14和履带行走装置12分离，降低设备高度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，其特征在于：包括气动行走装置，以及集成在气动行走装置上的自清洁固液分离机、平板陶瓷膜净化装置以及气控系统；自清洁固液分离机上开设有进料口法兰、瓦斯抽放法兰、煤渣下料口与底部排水口，自清洁固液分离机下方还连通设置有水箱；气控系统接入煤矿井下气源；平板陶瓷膜净化装置包括膜池、安装于膜池中的平板陶瓷膜组、以及通气管道、布水管道与溢流管道；水箱通过第一管道与膜池连通，该第一管道上依次设置有第一阀门、第一气动泵以及第二阀门，第一气动泵还与第二管道连通，第二管道与布水管道连通；第二管道上还设置有第三阀门与第四阀门，第一气动泵的接口位于第三阀门与第四阀门之间，第二管道设置位置高于第一管道设置位置，膜池上还设置有与水箱连通的第三管道，该第三管道上依次设置有第五阀门与第二气动泵，膜池上还设置有反洗管道，该反洗管道上依次设置有第六阀门与第三气动泵；

钻孔废液由固液分离机完成固相、液相和气相的分离，其中废水由底部排水口进入水箱；当水箱液位达到高液位时，第一阀门和第四阀门开启，第一气动泵启动，将水箱废水抽送至膜池中布水管道，布水管道将废水均匀分布在膜池中；当膜池液位达到设计值后，第五阀门打开，第二气动泵启动，第二气动泵出水口接至水箱；当第二气动泵运行时间达到设定值后，第三阀门打开，第四阀门关闭，第二气动泵停止，第五阀门关闭，第六阀门打开，第三气动泵启动，对膜池进行反洗。

2.根据权利要求1所述的一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，其特征在于：气控系统包括气动三联件、定时器、延时器、控制阀组、消声器、气管和箱体；气控系统设置有手动模式与自动模式。

3.根据权利要求1所述的一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，其特征在于：自清洁固液分离机包括通过链条连接的主动轴与从动轴，主动轴连接有气动马达，气动马达驱动该主动轴。

4.根据权利要求1所述的一种气动移动式矿用钻孔冲洗液循环利用装置，其特征在于：气动行走装置包括履带行走装置、用于驱动该履带行走装置的气动行走马达、以及配合设置在履带行走装置上的安装平台。

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