煤矿井下水仓智能清仓系统的制作方法

本发明属于矿井水仓排淤技术领域，具体是指一种煤矿井下水仓智能清仓系统。

背景技术：

煤矿井下水仓是保证安全生产和防止矿井水灾的重要设施，随着矿井开采矿井涌水量逐渐增大，涌水中携带大量的固体颗粒进入水仓沉积在水仓底部，使得水仓的有效储水容积变得越来越小，必须定期对水仓内的淤积污泥进行及时清理，才能保障水仓有足够的储水容量，井下的水灾隐患才能被有效地被消除。

长久以来，煤矿井下水仓的清理工作一直是煤矿生产管理中的一大难题，尽管煤炭行业的技术人员也想出了各种不同的措施和办法来提高清仓的效率、缩短清仓的时间，但这些措施和办法仅仅是在一定范围内提高了清仓效率、缩短了清仓时间，而“清仓”这项工作年复一年，日复一日，周而复始，始终像一个恶魔一样缠绕在煤矿生产管理中，井下水仓清仓作业存在的作业人员多、安全隐患大、清仓成本高、水仓利用率低、须反复进行清仓作业等方面的问题始终得不到有效解决，井下水仓的清仓作业工作成为煤矿井下安全管理工作的一个阴影，始终摆脱不掉，井下水仓的清仓作业成为煤矿生产管理中不可或缺的一项日常工作，几乎形成为一个产业。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种使得所需操作人员少，运营成本低，水仓利用率高，初投资小，清理效果好，进水与清仓同步进行，且在仿照水母的张合式上下游动(上升时收缩、下降时打开)，过滤性的将污泥沉积到底部，由于喇叭状连通管上方直径渐缩的设计，流速会变大，同时在曝气管道的作用下将角落处不便清扫的煤泥被水母式滤水模块收集，使得污泥顺利的进入内集泥单元，方便对污泥进行抽取处理的煤矿井下水仓智能清仓系统。

本发明采取的技术方案如下：本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统，包括水仓自动排淤系统，所述水仓自动排淤系统包括污泥清理系统、泥浆处理系统以及控制系统，所述污泥清理系统与泥浆处理系统相连通，所述泥浆处理系统与控制系统电性连接，所述污泥清理系统与控制系统电性连接，所述污泥清理系统包括大巷排水沟、井下水仓、仿水母开合式污泥聚拢收集装置、集泥单元、潜污泵以及输泥管路，所述井下水仓与大巷排水沟相连通，所述集泥单元与井下水仓相连通，所述仿水母开合式污泥聚拢收集装置连通设于井下水仓与集泥单元之间，所述潜污泵设于集泥单元内，所述输泥管路与潜污泵相连通；所述仿水母开合式污泥收集装置包括收放式沉浮气囊、防水双向气泵、传输抽取气管、支撑骨架、水母式滤水模块、连接绳、配重稳定球、骨架限位圆台和骨架连接转轴，所述井下水仓的底部贯通设有下沉孔，所述集泥单元设于井下水仓的底部，所述井下水仓与集泥单元之间连通设有喇叭状连通管，所述传输抽取气管依次连通井下水仓、喇叭状连通管和集泥单元，且所述传输抽取气管的底部贯通设于集泥单元的底部，所述防水双向气泵设于集泥单元的底部，且所述防水双向气泵与传输抽取气管相连通，所述骨架限位圆台呈纵截面为t形设置连接设于传输抽取气管的顶部外周，所述收放式沉浮气囊设于骨架限位圆台的顶部，且所述收放式沉浮气囊与传输抽取气管的顶部之间相连通，所述骨架限位圆台的大直径一端形成限位环，所述骨架限位圆台的小直径一端形成连接块，所述骨架连接转轴一端呈圆周状均匀铰接设于骨架限位圆台的连接块外周处，所述限位环设于骨架连接转轴的上方，所述支撑骨架铰接设于骨架连接转轴上，所述连接绳连接设于支撑骨架另一端的顶部，且所述配重稳定球连接设于连接绳的底部，所述支撑骨架沿骨架限位圆台的外周均匀设置，所述水母式滤水模块连接设于相邻两组支撑骨架之间，所述支撑骨架与配重稳定球搭设于喇叭状连通管的上方，所述传输抽取气管为有弹性的气管。

进一步地，所述污泥清理系统还包括曝气清扫装置，所述曝气清扫装置为曝气管道，所述曝气管道呈竖直状设于井下水仓的拐角处，所述曝气管道靠近井下水仓内部拐角的一侧开设有吹扫孔，通过曝气管道的吹扫孔可对井下水仓内角落处没有设置集泥单元的部位进行吹扫，从而将没有进入集泥单元的煤泥吹扫使之进入水母式滤水模块的内部，使井下水仓的底部没有存泥。

进一步地，所述喇叭状连通管包括渐缩管和扩张管，所述渐缩管和扩张管关于喇叭连通管的中心处对称设置，所述渐缩管的大直径一端与下沉孔连接，所述渐缩管的小直径一端与扩张管的小直径一端连接，所述扩张管的大直径一端与集泥单元连接。

优选地，所述仿水母开合式污泥聚拢收集装置、集泥单元对应设有若干组，且若干组所述仿水母开合式污泥聚拢收集装置均匀设于井下水仓的内底壁与集泥单元之间。

优选地，两组所述支撑骨架的长度之和大于渐缩管的直径小的一端，井下水仓内无水时，仿水母开合式污泥收集装置即支撑骨架和配重稳定球可以触接设于沉降口的上方。

进一步地，所述水母式滤水模块为淤泥杂物过滤布，所述淤泥杂物过滤布上均匀贯通设有布料滤孔。

进一步地，所述泥浆处理系统包括格栅机、污泥浓缩池、渣浆泵以及板框压滤机，所述格栅机与输泥管路相连通，所述污泥浓缩池与格栅机相连通，所述渣浆泵与污泥浓缩池相连通，所述板框压滤机与渣浆泵相连通，所述板框压滤机与污泥浓缩池相连通，所述污泥浓缩池与井下水仓相连通。

进一步地，所述井下水仓设于污泥浓缩池下，所述格栅机设于污泥浓缩池上。

进一步地，所述控制系统与大巷排水沟电性连接，所述控制系统与井下水仓电性连接，所述控制系统与集泥单元电性连接，所述控制系统与潜污泵电性连接，所述控制系统与污泥浓缩池电性连接，所述控制系统与渣浆泵电性连接。

进一步地，所述水仓自动排淤系统还包括排水系统，所述井下水仓与排水系统相连接，所述排水系统包括配水巷、吸水井、排水大泵，所述配水巷与井下水仓相连通，所述吸水井与配水巷相连通，所述排水大泵与吸水井相连通。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种煤矿井下水仓智能清仓系统，煤矿井下水仓智能清仓系统从污泥的收集、抽排一直到污泥的处理，均采用了先进的自控系统，无须繁重的体力操作，每天运行一班，仅需一人即可。可以很好地解决井下水仓的清仓问题，日常维修工作量很少，维修费用很小，所谓的运行费用仅仅是几台间歇运行的小功率泵的电费。本系统为一种在线的动态处理过程，所有水仓均可以同时使用，不需要交替进水，而且是连续进水与污泥处理同步进行，井下水仓的利用率大大得到提高，有利于井下水患的安全防范和安全管理。使得井下水仓的利用率大大提高，由原来的“一用一清”间歇轮流使用，变为“全天候”、“全投入”的连续使用，井下水仓有效容量得到提高，井下涌水在井下水仓中的停留时间大大延长，出井水质得以改善，减缓了井下提升水泵及输水管路的磨损，大大降低了设备和管路的维修费用；同时，由于出井水质的改善，地面污水处理系统的压力减轻，地面系统的污水处理费用也相应的大大减少，且无需再考虑清仓的问题。

附图说明

图1为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的整体结构示意图；

图2为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的结构原理示意图；

图3为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的控制系统的结构示意图；

图4为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的井下水仓与集泥单元的结构示意图；

图5为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的仿水母开合式污泥聚拢收集装置的剖视图；

图6为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的仿水母开合式污泥聚拢收集装置的俯视图；

图7为本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统的内部结构示意图；

图8为图7中a部分的局部放大图。

其中，1、污泥清理系统，2、泥浆处理系统，3、控制系统，4、大巷排水沟，5、井下水仓，6、集泥单元，7、潜污泵，8、输泥管路，9、格栅机，10、污泥浓缩池，11、渣浆泵，12、板框压滤机，13、排水系统，14、配水巷，15、吸水井，16、排水大泵，17、仿水母开合式污泥聚拢收集装置，18、收放式沉浮气囊，19、防水双向气泵，20、传输抽取气管，21、支撑骨架，22、水母式滤水模块，23、连接绳，24、配重稳定球，25、骨架限位圆台，26、连接块，27、骨架连接转轴，28、喇叭状连通管，29、布料滤孔，30、渐缩管，31、扩张管，32、下沉孔，33、限位环，34、曝气清扫装置，35、吹扫孔。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明一种煤矿井下水仓智能清仓系统，包括水仓自动排淤系统，所述水仓自动排淤系统包括污泥清理系统1、泥浆处理系统2以及控制系统3，所述污泥清理系统1与泥浆处理系统2相连通，所述泥浆处理系统2与控制系统3电性连接，所述污泥清理系统1与控制系统3电性连接，所述污泥清理系统1包括大巷排水沟4、井下水仓5、仿水母开合式污泥聚拢收集装置17、集泥单元6、潜污泵7以及输泥管路8，所述井下水仓5与大巷排水沟4相连通，所述集泥单元6与井下水仓5相连通，所述仿水母开合式污泥聚拢收集装置17连通设于井下水仓5与集泥单元6之间，所述潜污泵7设于集泥单元6内，所述输泥管路8与潜污泵7相连通；所述仿水母开合式污泥收集装置包括收放式沉浮气囊18、防水双向气泵19、传输抽取气管20、支撑骨架21、水母式滤水模块22、连接绳23、配重稳定球24、骨架限位圆台25和骨架连接转轴27，所述井下水仓5的底部贯通设有下沉孔32，所述集泥单元6设于井下水仓5的底部，所述井下水仓5与集泥单元6之间连通设有喇叭状连通管28，所述传输抽取气管20依次连通井下水仓5、喇叭状连通管28和集泥单元6，且所述传输抽取气管20的底部贯通设于集泥单元6的底部，所述防水双向气泵19设于集泥单元6的底部，且所述防水双向气泵19与传输抽取气管20相连通，所述骨架限位圆台25呈纵截面为t形设置连接设于传输抽取气管20的顶部外周，所述收放式沉浮气囊18设于骨架限位圆台25的顶部，且所述收放式沉浮气囊18与传输抽取气管20的顶部之间相连通，所述骨架限位圆台25的大直径一端形成限位环33，所述骨架限位圆台25的小直径一端形成连接块26，所述骨架连接转轴27一端呈圆周状均匀铰接设于骨架限位圆台25的连接块26外周处，所述限位环33设于骨架连接转轴27的上方，所述支撑骨架21铰接设于骨架连接转轴27上，所述连接绳23连接设于支撑骨架21另一端的顶部，且所述配重稳定球24连接设于连接绳23的底部，所述支撑骨架21沿骨架限位圆台25的外周均匀设置，所述水母式滤水模块22连接设于相邻两组支撑骨架21之间，所述支撑骨架21与配重稳定球24搭设于喇叭状连通管28的上方，所述传输抽取气管20为有弹性的气管。

其中，所述污泥清理系统1还包括曝气清扫装置34，所述曝气清扫装置34为曝气管道，所述曝气管道呈竖直状设于井下水仓5的拐角处，所述曝气管道靠近井下水仓5内部拐角的一侧开设有吹扫孔35。

所述喇叭状连通管28包括渐缩管30和扩张管31，所述渐缩管30和扩张管31关于喇叭连通管的中心处对称设置，所述渐缩管30的大直径一端与下沉孔32连接，所述渐缩管30的小直径一端与扩张管31的小直径一端连接，所述扩张管31的大直径一端与集泥单元6连接。

其中，所述仿水母开合式污泥聚拢收集装置17、集泥单元6对应设有若干组，且若干组所述仿水母开合式污泥聚拢收集装置17均匀设于井下水仓5的内底壁与集泥单元6之间。

两组所述支撑骨架21的长度之和大于渐缩管30的直径小的一端，井下水仓5内无水时，仿水母开合式污泥收集装置即支撑骨架21和配重稳定球24可以触接设于沉降口的上方。

所述水母式滤水模块22为淤泥杂物过滤布，所述淤泥杂物过滤布上均匀贯通设有布料滤孔29。

所述泥浆处理系统2包括格栅机9、污泥浓缩池10、渣浆泵11以及板框压滤机12，所述格栅机9与输泥管路8相连通，所述污泥浓缩池10与格栅机9相连通，所述渣浆泵11与污泥浓缩池10相连通，所述板框压滤机12与渣浆泵11相连通，所述板框压滤机12与污泥浓缩池10相连通，所述污泥浓缩池10与井下水仓5相连通。

所述井下水仓5设于污泥浓缩池10下，所述格栅机9设于污泥浓缩池10上。

所述控制系统与大巷排水沟4电性连接，所述控制系统与井下水仓5电性连接，所述控制系统与集泥单元6电性连接，所述控制系统与潜污泵7电性连接，所述控制系统与污泥浓缩池10电性连接，所述控制系统与渣浆泵11电性连接，所述控制系统与防水双向气泵19电性连接。

所述水仓自动排淤系统还包括排水系统13，所述井下水仓5与排水系统13相连接，所述排水系统13包括配水巷14、吸水井15、排水大泵16，所述配水巷14与井下水仓5相连通，所述吸水井15与配水巷14相连通，所述排水大泵16与吸水井15相连通。

具体使用时，井下涌水经大巷排水沟4流入井下水仓5内，防水双向气泵19通过传输抽取气管20向收放式沉浮气囊18内做间隔一定时间循环的抽气以及充气运动，初始状态时收放式沉浮气囊18处于未充气状态，收放式沉浮气囊18位于井下水仓5的底部位置处，一部分的污泥在重力作用下可透过布料滤孔29进入水母式滤水模块22的下方，防水双向气泵19充气，收放式沉浮气囊18处于充气状态，浮力变大，收放式沉浮气囊18于井下水仓5内向上运动，由于配重稳定球24的设置使得其外周底部受到向下的重力，此时支撑骨架21沿骨架连接转轴27做顺时针旋转运动，即外周的支撑骨架21关于中心点处的骨架限位圆台25向内收缩，此时可以收集井下水仓5水内悬浮的污泥杂质等，并收入水母式滤水模块22内，防水双向气泵19再进行放气，收放式沉浮气囊18浮力减小并带动仿水母开合式污泥聚拢收集装置17向下方运动，此时支撑骨架21沿骨架连接转轴27做逆时针旋转运动，使得支撑骨架21呈打开的状态，污泥不可从水母式滤水模块22逆向流出，则水母式滤水模块22内底部的污泥通过下沉孔32进入喇叭状连通管28内，仿照水母的张合式上下游动(上升时收缩、下降时打开)，过滤性的将污泥沉积到底部，另外通过曝气管道的吹扫孔可对井下水仓5内角落处没有设置集泥单元6的部位进行吹扫，从而将没有进入集泥单元6的煤泥吹扫使之进入水母式滤水模块22的内部，使井下水仓5的底部没有存泥，由于喇叭状连通管28上方直径渐缩的设计，流速会变大，使得污泥顺利的进入内集泥单元6内，集泥单元6聚集沉积在井下水仓5底部的污泥，潜污泵7抽取沉积到集泥单元6里面的污泥，并通过输泥管路8送入格栅机9，格栅机9去除混在污泥中的大颗粒物质后送入污泥浓缩池10，经污泥浓缩池10浓缩后的污泥通过渣浆泵11抽吸至板框压滤机12，板框压滤机12将污泥压滤成泥饼，并通过矿车或胶带输送机将泥饼与格栅机9分离出来的大颗粒物质输送到运煤皮带与原煤混合升井，板框压滤机12滤后液则流入污泥浓缩池10内。

煤矿井下水仓智能清仓系统从污泥的收集、抽排一直到污泥的处理，均采用了先进的自控系统，无须繁重的体力操作，每天运行一班，仅需一人即可。可以很好地解决井下水仓的清仓问题，日常维修工作量很少，维修费用很小，所谓的运行费用仅仅是几台间歇运行的小功率泵的电费。本系统为一种在线的动态处理过程，所有水仓均可以同时使用，不需要交替进水，而且是连续进水与污泥处理同步进行，井下水仓的利用率大大得到提高，有利于井下水患的安全防范和安全管理。使得井下水仓的利用率大大提高，由原来的“一用一清”间歇轮流使用，变为“全天候”、“全投入”的连续使用，井下水仓有效容量得到提高，井下涌水在井下水仓中的停留时间大大延长，出井水质得以改善，减缓了井下提升水泵及输水管路的磨损，大大降低了设备和管路的维修费用；同时，由于出井水质的改善，地面污水处理系统的压力减轻，地面系统的污水处理费用也相应的大大减少，且无需再考虑清仓的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。