CN219711585U - 一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿山生产技术领域，具体涉及一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，包括水箱、排水泵、主排水管、潜水泵、至少两个液位监测装置和控制装置，水箱通过主进水管与水仓连通；主排水管和水箱上设置有排气阀；排水泵连通在水箱的出水端；主排水管一端连通在排水泵的出水端，潜水泵置于水仓内，潜水泵通过管路连通水箱，管路上设置有潜水进水阀；至少一个液位监测装置置于水仓的液面上，至少一个液位监测装置安装在水仓内；控制装置与所有液位监测装置、潜水泵和排水泵电连接，控制装置能够根据至少两个液位监测装置所反馈的液位信息控制潜水泵和排水泵的启停。本自动化排水系统能够有效地排出排水系统中的空气，保证系统的正常运行。

Description

一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统

技术领域

本实用新型涉及地下矿山排水技术领域，具体涉及一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统。

背景技术

在地下矿山开采过程中，由于深处地下，为此矿洞内会不断汇集地下水，如果不能及时向外排出，有可能会将矿洞淹没，危及地下矿山的开采。目前的地下矿洞中的地下水一般通过管路汇集在一个水池或者水仓内，这个水池或者水仓配置有一条向地上输送水的排水系统。在长期使用后会有气体进入并停留在排水系统内部。这些水泡容易聚集在水泵处，并导致水泵进气空转的情况发生，进而溶质导致烧坏水泵的机械密封，使其漏水无法正常工作。

为此目前进排水系统在正常工作前都需要对整个管路进行排气，常规的方式为采用抽真空或者主动排气的方式去除排水系统内的空气。采用真空泵来抽出空气这种方法存在一定的弊端：一是水泵每次启动前都要进行抽真空作业，经常因水泵的盘根密封过度磨损等密封性问题，造成水泵启动后会断流；二是需要多次重复抽真空，系统工作不可靠、效率低，操作程序比较繁琐；三是难以实现无人值守。上述情况不仅增大维修成本，而且对生产造成一定的影响，为此抽真空的排气方式一般只在少数特殊排水系统中使用，因此目前主流的排气方式为人工主动排气的方式。

公开号为CN111594762A为的专利公开了一种具有排气功能的输水系统，该输水系统所具有的排气功能可替代原来的抽真空系统，确保水泵启动后不断流，保障了水泵工作的可靠性和稳定性，降低了维修成本，提高了生产效率。但是在该排水系统中只是简单地设计有补水电动阀来补充排水管中的水体并将空气冲排气阀中顶出。该输水系统中的第一输水管是连接在封闭的进水管内，为此可以看作整个排水系统都是封闭的，而在矿山排水系统中，水体是聚集在水池或水仓内，为一个开放的系统，为此如果采用上述的补水方式来排气会导致所补充的水体直接进入到水池或水仓，导致整个排水系统中无法排气或者始终存在一部分空气排不出，排气效率低。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足之一，本实用新型的目的在于提供一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，本自动化排水系统能够有效地排出排水系统中的空气，保证系统的正常运行。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，用于地下矿井内的水仓排水，包括水箱、排水泵、主排水管、潜水泵、至少两个液位监测装置和控制装置，水箱通过主进水管与所述水仓连通；所述水箱上设置有排气阀；排水泵连通在所述水箱的出水端；主排水管一端连通在所述排水泵的出水端，所述主排水管上亦设置有排气阀；潜水泵置于所述水仓内，所述潜水泵通过管路连通所述水箱，所述管路上设置有潜水进水阀；至少一个所述液位监测装置置于所述水仓的液面上，至少一个液位监测装置安装在所述水仓内；控制装置与所有所述液位监测装置、潜水泵和排水泵电连接，所述控制装置能够根据至少两个所述液位监测装置所反馈的液位信息控制潜水泵和排水泵的启停。

进一步的，所有所述液位监测装置包括至少一个超声波液位计或雷达液位计以及至少一个浮球液位开关，所述超声波液位计或雷达液位计安装于所述水仓的上方，所述浮球液位开关安装在所述水仓内，当所述浮球液位开关和超声波液位计或雷达液位计同时检测到所述水仓的液位过低时，所述控制装置能够控制潜水泵和排水泵的启停。

进一步的，所述水仓的顶部设置有极限超高报警开关，所述极限超高报警开关与控制装置电连接，所述控制装置电连接有声光报警器。

进一步的，所述控制装置包括柜体、设置在柜体内的断路器和控制器，所述断路器、潜水泵和排水泵与控制器电连接，所述断路器安装在所述潜水泵和排水泵的接电主线上。

进一步的，所述柜体内设置有温湿度传感器和自动加热器，所述温湿度传感器和自动加热器均和所述控制器电连接，所述控制器能够温湿度传感器控制所述自动加热器的启停。

进一步的，所述控制器电连接有若干摄像装置以及上位机，若干所述摄像装置分别设置在所述水仓、排水泵以及柜体内。

进一步的，所述柜体内设置烟雾探测器和火灾报警器，所述烟雾探测器和火灾报警器均和控制器电连接。

进一步的，所述断路器通过软启动器或变频器电连接排水泵和潜水泵，所述软启动器或变频器与所述控制器电连接。

进一步的，所述主排水管上设置有主管阀门。

进一步的，所述主排水管上设置有电磁流量计，所述电磁流量计与所述控制器电连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统在排水主管上设置有排气阀，能够在需要排气时能够对主排水管内空气进行排出，保证其正常运行。而本申请利用水箱作为中介容器，这样的设计替代排水泵与水仓之间的管路的设计，这样使得原本该段管路中的空气便于汇集在水箱内，便于空气排出。此外设计水箱便于潜水泵通过采用灌水的方式使得水箱以及水箱与排水泵之间的空气挤出，提高了排气的效率；同时利用水箱作为暂存水体的容器，使得水箱与排水泵之间始终存在部分水体，可以在短时间内提供大量的水体将水箱与排水泵之间空气排出，保证了排水泵正常启动后无空气。在关闭管路上的潜水进水阀后，整个水箱可以直接看作是主进水管的一部分结构，便于排水泵直接抽吸水仓内的水体，实现一举两得。此外利用多个液位监测装置来实时监测水仓的液面高度，利用控制装置控制潜水泵和排水泵的启停，避免出现缺水空转而烧坏排水泵的情况，实现自动化排水。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的控制原理图。

附图标号说明：

水仓10、极限超高报警开关11、声光报警器12、水箱20、排水泵40、主排水管50、主管阀门51、电磁流量计52、潜水泵60、管路61、潜水进水阀62、液位监测装置70、超声波液位计71、浮球液位开关72、控制装置80、断路器81、柜体82、控制器83、温湿度传感器84、自动加热器85、摄像装置86、上位机87、烟雾探测器88、火灾报警器89、主进水管90

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1至图2所示的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，用于地下矿井内的水仓10排水，包括水箱20、排水泵40、主排水管50、潜水泵60、至少两个液位监测装置70和控制装置80，水箱20通过主进水管90与所述水仓10连通；所述水箱20上设置有排气阀30；排水泵40连通在所述水箱20的出水端；主排水管50一端连通在所述排水泵40的出水端，所述主排水管50上亦设置有排气阀30；潜水泵60置于所述水仓10内，所述潜水泵60通过管路61连通所述水箱20，所述管路61上设置有潜水进水阀62；至少一个所述液位监测装置70置于所述水仓10的液面上，至少一个液位监测装置70安装在所述水仓10内；控制装置80与所有所述液位监测装置70、潜水泵60和排水泵40电连接，所述控制装置80能够根据至少两个所述液位监测装置70所反馈的液位信息控制潜水泵60和排水泵40的启停。

其中，在上述的水仓10为整个矿洞中用于汇集地下水的存储结构，而水箱20可以看作是一个密闭的容器，其可以作为主进水管90的部分结构，这样排水泵40在启动后，即使主进水管90抽吸上来的水体中含有空气也会跟随水体进入到水箱20内再进入到排水泵40内，这时由于水箱20的空间箱底主进水管90突然变大，为此水体中的空气会溢出并聚集在水箱20的顶部，而水箱20的大部分依然有水体并不影响排水泵40的正常抽水，因此在本申请中水箱20可以作为主进水管90中气体汇集的容器。

本地下矿山无人值守泵房自动化排水系统在主排水管50上设置有排气阀30，能够在需要排气时能够对主排水管50内空气进行排出，保证其正常运行。而本申请利用水箱20作为中介容器，这样的设计替代排水泵40与水仓10之间的管路61的设计，这样使得原本该段管路61中的空气便于汇集在水箱20内，便于空气排出。此外设计水箱20便于潜水泵60通过采用灌水的方式使得水箱20以及水箱20与排水泵40之间的空气挤出，提高了排气的效率；同时利用水箱20作为暂存水体的容器，使得水箱20与排水泵40之间始终存在部分水体，可以在短时间内提供大量的水体将水箱20与排水泵40之间空气排出，保证了排水泵40正常启动后无空气。在关闭管路61上的潜水进水阀62后，整个水箱20可以直接看作是主进水管90的一部分结构，便于排水泵40直接抽吸水仓10内的水体，实现一举两得。此外利用多个液位监测装置70来实时监测水仓10的液面高度，利用控制装置80控制潜水泵60和排水泵40的启停，避免出现缺水空转而烧坏排水泵40的情况，实现自动化排水。

进一步参见图1，在一个实施例中，为了保证水仓水位的测量准确，所有所述液位监测装置70包括至少一个超声波液位计71或雷达液位计以及至少一个浮球液位开关72，更具体的是液位监测装置70设计有两个，这样可以实现最大程度上的简化监测装置的数量，节约成本。其中，所述超声波液位计71或雷达液位计安装于所述水仓10的上方，所述浮球液位开关72安装在所述水仓10内，当所述浮球液位开关72和超声波液位计71或雷达液位计同时检测到所述水仓10的液位过低时，所述控制装置80能够控制潜水泵60和排水泵40的启停。其中，在本申请中同时设计浮球液位开关72和超声波液位计71主要是为了避免出现单一类型的传感器出现测量问题而导致控制装置80发生误判。同时不同类型的传感器可以提高测量的容错率，而且超声波液位计71为非接触式测量，而浮球液位开关72为接触式测量，这样的设计在一定程度上可以保证检测的准确性。

进一步参见图1，在本申请中，所述主排水管50上设置有主管阀门51，这样可以在停止抽水后，避免主排水管50内的水体逆流反向推动冲击排水泵40，在一定程度上可以保护排水泵40。

进一步的，为了便于工作人员了解主排水管50的排水量，所述主排水管50上设置有电磁流量计52，所述电磁流量计52与所述控制装置80电连接。

在上述的实施例中，本排水系统的排气流程具体如下，潜水泵60和潜水进水阀62同时开启，主管阀门51关闭，同时主排水管50和水箱20上的排气阀30也开启，这是潜水泵60为水箱20进行灌水，利用水压将水箱20至排水泵40之间的空气挤出，当空气全部排空时，这是关闭所有排气阀30关闭，排水泵40启动以及主管阀门51打开，这时潜水泵60和潜水进水阀62延时关闭，这样的操作方式即可有效地将整个排水系统中的空气向外排出。需要说明的是，水箱20上的排气阀30需要定时开启，以便排出其内积蓄的空气。此外，本申请中排气阀30和潜水进水阀62均能电控驱动。

进一步参见图2，更具体的是，在本申请中为了更好地实现控制，所述控制装置80包括柜体82、设置在柜体82内的断路器81和控制器83，所述潜水泵60、排水泵40、断路器81与控制器83电连接，所述断路器81安装在所述潜水泵60和排水泵40的接电主线上。柜体82的配电柜即可，其与潜水泵60和排水泵40采用同样的供电电路，其中，采用双电源供电，这样可以保证整个排水系统在任一供电电路出现故障时依然能够运行。为了保证安全性，柜体82潜水泵60和排水泵40采用单母线分段供电，这样避免不同负载相互影响。其中，断路器81在选用时应具备短路、欠压、过压、过载保护等功能，并配置有电动分合闸机构，通过控制器83可远程操作断路器81分合闸。跟具体的是，上述实施例中，电磁流量计52、主管阀门51也与控制器83电连接，便于实现智能化控制。

在上述的实施例中，所述柜体82内设置有温湿度传感器84和自动加热器85，所述温湿度传感器84和自动加热器85均和所述控制器83电连接，所述控制器83能够温湿度传感器84控制所述自动加热器85的启停。其中，利用温湿度传感器84和自动加热器85来保证柜体82内的正常温湿度，避免出现过湿或者过热的情况，进而可以保证整个控制装置80、潜水泵60和排水泵40的正常运行。

进一步的，在一些实施例中，为了便于工作人员无需下井视察，降低巡检的风险，所述控制器83电连接有若干摄像装置86以及上位机87，若干所述摄像装置86分别设置在所述水仓10、排水泵40以及柜体82内。其中，摄像装置86能够实时监视水仓10、排水泵40以及柜体82内各种元器件的运行情况，便于工作人员确认这些设备的运行情况。此外，上位机87在本申请位于地面上。

进一步的，为了即时处置柜体82内突发的情况，所述柜体82内设置烟雾探测器88和火灾报警器89，所述烟雾探测器88和火灾报警器89均和控制器83电连接。

在一些实施例中，为了便于保护频繁启停的排水泵40和潜水泵60，所述断路器81通过软启动器或变频器电连接排水泵40和潜水泵60，所述软启动器或变频器与所述控制器83电连接。

进一步参加图1和图2，在本申请的一个实施例中，所述水仓10的顶部设置有极限超高报警开关11，所述极限超高报警开关11与控制装置80电连接，所述控制装置80电连接有声光报警器12。设计极限超高报警开关11的主要目的是为了在地下矿洞突发冒水或者涌水的情况下，地下水突然巨量增多，极限超高报警开关11可以报警水仓10即使在抽水状态下还极限超水位，这时可以通知工作人员及时了解险情，或者做出险情预案，保证地下矿洞的安全。更具体的是，极限超高报警开关11和声光报警器12均与控制器83电连接。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，用于地下矿井内的水仓排水，其特征在于，包括

水箱，其通过主进水管与所述水仓连通；所述水箱上设置有排气阀；

排水泵，其连通在所述水箱的出水端；

主排水管，其一端连通在所述排水泵的出水端，所述主排水管上亦设置有排气阀；

潜水泵，其置于所述水仓内，所述潜水泵通过管路连通所述水箱，所述管路上设置有潜水进水阀；

至少两个液位监测装置，至少一个所述液位监测装置置于所述水仓的液面上，至少一个液位监测装置安装在所述水仓内；

控制装置，其与所有所述液位监测装置、潜水泵和排水泵电连接，所述控制装置能够根据至少两个所述液位监测装置所反馈的液位信息控制潜水泵和排水泵的启停。

2.根据权利要求1所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所有所述液位监测装置包括至少一个超声波液位计或雷达液位计以及至少一个浮球液位开关，所述超声波液位计或雷达液位计安装于所述水仓的上方，所述浮球液位开关安装在所述水仓内，当所述浮球液位开关和超声波液位计或雷达液位计同时检测到所述水仓的液位过低时，所述控制装置能够控制潜水泵和排水泵的启停。

3.根据权利要求1所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述水仓的顶部设置有极限超高报警开关，所述极限超高报警开关与控制装置电连接，所述控制装置电连接有声光报警器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述控制装置包括柜体、设置在柜体内的断路器和控制器，所述潜水泵、排水泵、断路器与控制器电连接，所述断路器安装在所述潜水泵和排水泵的接电主线上。

5.根据权利要求4所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述柜体内设置有温湿度传感器和自动加热器，所述温湿度传感器和自动加热器均和所述控制器电连接，所述控制器能够温湿度传感器控制所述自动加热器的启停。

6.根据权利要求4所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述控制器电连接有若干摄像装置以及上位机，若干所述摄像装置分别设置在所述水仓、排水泵以及柜体内。

7.根据权利要求4所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述柜体内设置烟雾探测器和火灾报警器，所述烟雾探测器和火灾报警器均和控制器电连接。

8.根据权利要求4所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述断路器通过软启动器或变频器电连接排水泵和潜水泵，所述软启动器或变频器与所述控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述主排水管上设置有主管阀门。

10.根据权利要求4所述的一种地下矿山无人值守泵房自动化排水系统，其特征在于：所述主排水管上设置有电磁流量计，所述电磁流量计与所述控制器电连接。