基于煤矿深井的多水平恒压供水系统的制作方法

本实用新型属于煤矿开采辅助设备技术领域，具体涉及一种基于煤矿深井的多水平恒压供水系统。

背景技术：

煤矿井下供水系统是井下安全生产活动所必须具备的生命系统。不论采掘生产活动，还是矿井“一通三防”，都需要具备足够流量和压力的水源来支持，如果达不到要求，不仅直接影响井下各用户作业生产，同时还将带来非常重大的安全隐患问题，满足煤矿供水需求，提高井下供水系统安全可靠运行，是煤矿安全生产必须解决的问题。

煤矿井深一般可达1千多米，由于水的静压，不同层高的采区水压差很大，其结果是有的地方供水不足，有的地方水压过高。然而矿井井下生产活动由于所处地点不同，作业方式不同，用水量不同，水压要求不同，其用水量凹凸期很难确定，这给井下供水系统的稳定性带来较大困难，生产实践经验表明供水管路的压力超高或较低都会引发各类事故的发生。如果水压过大，则水量消耗大，并且容易引发管路薄弱部位开裂，不仅造成人员或设备的意外伤害，同时也会因供水泄漏严重，造成整体系统压力提不上去，而导致全矿或一翼生产停产；压力过低，容易造成地势较高的位置水压不足或断水现象，从而影响一个或几个工作面的生产，同时，水压过小，致使雾化效果不好，除尘效果差，机电设备的冷却水量不足而超温停机。

技术实现要素：

本实用新型针对现有煤矿井下供水系统存在的不同层高的采区水压差大，导致有的地方供水不足、有的地方水压过高的缺陷，提出一种基于煤矿深井的多水平恒压供水系统，在工作面水压较高及工作面水量较小时都能保证正常的井下供水。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：基于煤矿深井的多水平恒压供水系统，包括控制整个系统运行的plc控制器，该系统从上至下设置有四个水平，即第一水平、第二水平、第三水平和第四水平；第一水平处设有供水水源，第二水平为第一用水工作面，第二水平处设置有第一稳压水箱，第三水平为第二用水工作面，第三水平处设置有第二稳压水箱，第四水平处为末端用水工作面，第一水平的供水水源和第四水平的用水工作面之间通过主供水管路连通，所述主供水管路贯穿第二水平和第三水平，且第一水平和第二水平之间还设置有电动调节阀和气动球阀r9；

所述第一稳压水箱的入口端和出口端分别通过进水管道和出水管道与主供水管路相连，在第一稳压水箱的进水管道上设置有闸阀r1和电动调节阀r2，在其出水管道上设置有闸阀r4，在第二水平处对应的主供水管路上设置有闸阀r3；所述第二稳压水箱的入口端和出口端同样分别通过进水管道和出水管道与主供水管路相连，在第二稳压水箱的进水管道上设置有闸阀r5和电动调节阀r6，在其出水管道上设置有闸阀r8，在第三水平处对应的主供水管路上设置有闸阀r7。

进一步的，所述第一稳压水箱和第二稳压水箱的上部设有用以保持内外气压的平衡的排气孔，排气孔的直径为0.3m；第一稳压水箱和第二稳压水箱的上部还设有溢出孔，所述溢出孔与引流管路相连，当产生故障时水箱水溢出时，溢出的水沿着引流管路流走。

进一步的，对于第一稳压水箱来说，所述出水管道不高于第一稳压水箱，闸阀r1距主供水管道0.5m，闸阀r1、电动调节阀r2之间相距不小于1m，电动调节阀r2距第一稳压水箱0.5m，闸阀r4距第一稳压水箱不小于1m。

进一步的，所述第一稳压水箱和第二稳压水箱内还设置有检测水箱液位的液位传感器。

进一步的，所述恒压供水系统还包括气动球阀以及为气动球阀供电的备用电源，气动球阀设在第一水平和第二水平之间，并位于电动调节阀的上游，所述气动球阀r9利用井下压风管路的风压控制关闭或打开。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本方案所提出的恒压供水系统，通过在井下不同的水平设置对应的稳压水箱，并通过plc控制器控制电动调节阀的开度来调节稳压水箱的水位，达到恒压供水的目的，该恒压供水设计方案可有效防止管路超压造成事故，另外，本方案主管路增加电动调节阀结合气动球阀的设计，当矿井出现断电的情况时，可利用压风管路的风压将气动球阀关闭，防止因电动调节阀断电无法关闭而造成水箱水位的溢出，并且当井下需要继续用水时可切换到备用电源，利用不间断电源给气动球阀供电，满足井下的用水需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述恒压供水系统示意图；

图2为本实用新型实施例中稳压水箱与主供水管路的连接示意图；

图3为本实用新型实施例中第一稳压水箱的安装位置及结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述气动球阀安装位置示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚的理解本实用新型的上述目的和优点，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细地描述：

本实施例公开一种基于煤矿深井的多水平恒压供水系统，包括控制整个系统运行的plc控制器，本方案通过在供水管路中途设置稳压水箱和电动调节阀来调节管路中水压，并基于plc控制器的控制达到恒压供水的目标。如图1所示，该系统从上至下设置有四个水平，即第一水平1、第二水平2、第三水平3和第四水平4(本实施例中所述水平是指水平面的意思)，第一水平1设有供水水源，位于-240m，所述第二水平2设置有第一稳压水箱21，位于-400m，第三水平3设置有第二稳压水箱31，位于-735m，第四水平4为用水工作面，位于-980m，第一水平1和第四水平4之间通过贯穿第二水平2和第三水平3的主供水管路6连通，且第一水平1和第二水平2之间还设置有电动调节阀5；全矿的供水来自-240m第一水平的澳灰岩层水，该层压力2-3兆帕，通过4寸的主供水管路6向井下各个水平分别供水。

供水水源位于-240水平处，其压力大约为2.7mpa，从-240水平到-400水平水的静压力约为2mpa，所以在-400m第二水平处水的压力已达到4mpa以上，需要减压，而且设置水箱的难度比较大，所以在第一水平1和第二水平2之间设置电动调节阀5来调节压力，使-400平面水压稳定到3mpa以下；通过在-400水平设置第一稳压水箱21，可以在保证供水流量的前提下，保持第三水平3处水压稳定，使水压稳定在2-3mpa，同理在第三水平3设置第二稳压水箱31，可以保证第四水平4处供水水压稳定，且对稳压水箱的具体设计形式进行了相应的巧妙设计，具体如下：

如图2所示，所述第一稳压水箱21的入口端和出口端分别通过管路与主供水管路6相连，在第一稳压水箱的入口端管路上设置有闸阀r1和电动调节阀r2，在其出口端管路上设置有闸阀r4，在第二水平2处对应的主供水管路6上设置有闸阀r3；所述第二稳压水箱31的入口端和出口端同样分别通过管路与主供水管路6相连，在第二稳压水箱的入口端管路上设置有闸阀r5和电动调节阀r6，在其出口端管路上设置有闸阀r8，在第三水平3处对应的主供水管路6上设置有闸阀r7，另外，需要说明的是，闸阀r3和r7均设置在主供水管路上、且位于稳压水箱入口端与主供水管路连接节点(三通)的下游。当系统正常运行的时候，闸阀r3，r7关闭，闸阀r1、r4、r5、r8打开，电动调节阀r2、r6根据两个稳压水箱水位自动调节，水流通过主供水管路途径r1、r2流到第一稳压水箱21，从第一稳压水箱21流出途径r4回到主供水管路，从主供水管路流到第三水平平面后途径r5、r6流到第二稳压水箱31，从稳压水箱2流出途径r8回到主供水管路，即本方案运行时水流的路径；当供水系统出现故障时，可以启动备用方案，以保证煤矿的供水，此时闸门r3、r7打开，r1、r2、r4、r5、r6、r8关闭，此时通过主供水管路向综采作业面供水，不经过稳压水箱。

本实施例中，由于煤矿的用水量大约20m³/h，稳压水箱的水量至少得保证煤矿半个小时左右的用水需求，所以两个稳压水箱的大小为10m³左右，水箱容积设为2*3*1.6(单位m)；如图3所示，稳压水箱上部设有排气孔7以保持内外气压的平衡，排气孔7的直径d＝0.3m；稳压水箱上部还设有溢出孔，溢出孔带有引流管路，当产生故障时水箱水溢出时，溢出的水沿着引流管路流走。

如图3所示，稳压水箱的上部、稳压水箱下部所设置的分别与主供水管路相通的进水管道和出水管道，以第一稳压水箱21为例，出水管道不高于第一稳压水箱21，闸阀r1距主供水管道0.5m，r1、r2之间相距不小于1m，电动调节阀r2距水箱0.5m，闸阀r4距水箱不小于1m。为了实现对稳压水箱内的液位检测，在稳压水箱内还设置有液位传感器，所检测到的水位信号输送到plc控制器，通过控制电动球阀r2的开度进行相应的液位调控。

为了保证矿井停电状态下的供水系统安全运行，确保煤矿的安全生产，本实施例所述的恒压供水系统还包括气动球阀r9以及为启动球阀供电的备用电源，如图4所示，气动球阀r9设在第一水平和第二水平之间，并位于电动调节阀5的上游，气动球阀靠旋转阀芯来使阀门畅通或闭塞，结合备用电源设计，可以在紧急情况下为气动球阀供电确保井下不间断供水，所述备用电源采用隔爆型锂离子蓄电池电源，为用电设备提供稳定可靠的后备电力供应。当矿井出现断电的情况时，利用压风管路的风压将气动球阀关闭，防止因电动调节阀断电无法关闭而造成水箱水位的溢出。并且当井下需要继续用水时可切换到备用电源，利用不间断电源给气动球阀供电，满足井下的用水需求。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。