一种矿井下防治水装置及防治水系统的制作方法

1.本实用新型涉及矿井施工的领域，尤其是涉及一种矿井下防治水装置及防治水系统。


背景技术：

2.矿井水灾是矿井最常见的灾害之一，在矿井的建设和使用过程中，地表水和地下水会渗透进入矿井中，当涌入矿井中的水量超过矿井的最大排水量时便容易造成矿井水灾。矿井一旦发生水灾，不仅影响矿井的正常生产，甚至还会造成人员伤亡的事故，所以做好矿井的防水工作是保证矿井安全的重要措施之一。
3.目前，公告日为2021年04月27日，公告号为cn213063667u的中国实用新型专利提出了一种矿井下防治水装置，其包括警报机构、检测机构以及信号处理器，检测机构通过信号处理器与警报机构连接。检测机构包括渗水探头、浮块、第一触片与第二触片，第一触片固定在渗水探头上，第二触片固定在浮块上，浮块受水的浮力的驱动并可在渗水探头中滑动。
4.当浮块向上浮动至第一触片与第二触片接触时，证明矿井下水位上升至警戒线，此时检测机构发出电信号，电信号经过信号处理器的处理和传递后传递至警报机构，此时警报机构报警，示意施工人员从矿井下撤离。
5.针对上述中的相关技术，发明人认为，外界向矿井内渗水的速率并不是匀速的，若警报机构报警时外界向矿井内渗水的速率较低，此时矿井内的施工人员便有足够的时间撤离，若警报机构报警时外界向矿井内渗水的速率较高，此时施工人员便可能不足以从矿井内撤离。


技术实现要素：

6.为了给矿井内的施工人员提供更多的撤离时间，本实用新型提供一种矿井下防治水装置及防治水系统。
7.第一方面，本实用新型提供的一种矿井下防治水装置，采用如下的技术方案：
8.一种矿井下防治水装置，包括机架，所述机架上滑移连接有浮力漂，所述机架上还设置有用于检测浮力漂位置的位移传感器以及用于检测浮力漂上浮速度的速度传感器，所述位移传感器的量杆与所述浮力漂固定连接，所述速度传感器的量杆与所述浮力漂固定连接，所述机架上还设置有第一报警器，所述位移传感器与所述速度传感器均与所述第一报警器电信号连接。
9.通过采用上述技术方案，第一报警器受位移传感器以及速度传感器的共同控制，当浮力漂的位置比较靠下，但浮力漂的上浮速度较快时，第一报警器便会报警，如此矿井内的施工人员便有更多的时间从矿井中撤离，降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
10.可选的，所述机架上还设置有接触传感器，所述浮力漂可与所述接触传感器抵接，所述接触传感器与所述第一报警器电信号连接。
11.通过采用上述技术方案，当浮力漂上浮的速度较慢时，位移传感器与速度传感器可能因为测量误差无法使第一报警器报警，当浮力漂与接触传感器抵接时，证明矿井中的水位已经达到警戒水位，此时第一报警器便会报警；在接触传感器的最终监控下，提高了报警时的可靠性，进一步降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
12.可选的，所述机架上还设置有加速度传感器以及第二报警器，所述加速度传感器的量杆也固定连接在所述浮力漂上，所述加速度传感器与所述第二报警器电信号连接。
13.通过采用上述技术方案，加速度传感器可以测量浮力漂上升时的加速度，若浮力漂上升时的加速度突然提升，则证明矿井内渗水的速率突然提高，此时第二报警器对巡检人员报警，此时巡检人员便可对矿井内的渗水点进行排查，降低了矿井内出现水灾的概率。
14.可选的，所述机架上固定连接有抗波动罩，所述抗波动罩罩设在所述浮力漂外，所述抗波动罩的上端开设有排气孔。
15.通过采用上述技术方案，在使用该防治水装置时，将抗波动罩的下端插入水中，当矿井下的水位上升时，抗波动罩中的水位也会上升；而矿井下的水在流动时会影响浮力漂的上浮精度，在抗波动罩的作用下，抗波动罩内的水不易发生波动，进而提高了位移传感器以及速度传感器的检测精度。
16.可选的，所述抗波动罩的下端固定连接有第一过滤网。
17.通过采用上述技术方案，矿井内的渗水中可能夹杂部分杂质，在第一过滤网的过滤作用下，杂质不易影响浮力漂的浮动，进而提高了位移传感器以及速度传感器的检测精度。
18.第二方面，本实用新型提供的一种矿井下防治水系统，采用如下的技术方案：
19.一种矿井下防治水系统，包括竖井与巷道，所述竖井与所述巷道连通，所述巷道的底壁上开设有多个基坑，每个所述基坑中均设置有如第一方面所述的防治水装置，所述基坑内设置有排水装置。
20.通过采用上述技术方案，当巷道内出现渗水现象时，水会流入基坑中，若基坑中的排水速度小于水流入基坑中的速度，浮力漂便会上浮，当浮力漂的位置比较靠下，但浮力漂的上浮速度较快时，第一报警器便会报警，如此巷道内的施工人员便有更多的时间从巷道中撤离，降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率；而且巡检人员可检测出巷道中哪些部位渗水量大，进而便于施工人员对巷道进行补漏。
21.可选的，所述巷道远离竖井的一端低于靠近竖井的一端，所述基坑包括一个主基坑以及多个副基坑，所述主基坑设置在所述巷道远离所述竖井的一端，所述副基坑通过节流机构与所述主基坑连通，所述排水装置设置在所述主基坑中。
22.通过采用上述技术方案，副基坑中的水可通过节流机构流动至主基坑中，而且由于节流机构的节流作用，因此不影响副基坑中防治水装置的使用；在使用节流机构后，一个巷道只需要使用一组排水装置进行排水，节约了资源。
23.可选的，所述节流机构包括节流管与节流阀，相邻的两个所述副基坑之间、最靠近所述主基坑的所述副基坑与所述主基坑之间均通过所述节流管连通，所述节流管靠近所述主基坑的一端低于远离所述主基坑的一端，所述节流阀设置在所述节流管内。
24.通过采用上述技术方案，在调整节流阀的开度时，使节流阀的开度呈等差设置，且越靠近主基坑的节流阀开度越大；如此副基坑中的水可以恒定的速度流入主基坑中，便于
巡检人员可检测出巷道中哪些部位渗水量大，进而便于施工人员对巷道进行补漏。
25.可选的，所述节流机构还包括第二过滤网，所述第二过滤网设置在所述节流管的最上端。
26.通过采用上述技术方案，降低了副基坑中的杂质进入节流管中的概率，进而降低了节流阀被堵塞的概率，提高了检测的可靠性。
27.可选的，所述巷道的底壁上还开设有溢流槽，相邻的两个所述副基坑之间、最靠近所述主基坑的所述副基坑与所述主基坑之间均通过所述溢流槽连通。
28.通过采用上述技术方案，当节流管的排水速度小于向副基坑中渗水的速度时，副基坑便会逐渐被水填满，此时副基坑中的水便可从溢流槽中流出，降低了水漫过巷道底壁的概率，进而便于巷道内的施工人员撤离。
29.综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
30.1.通过位移传感器与速度传感器的设置，当浮力漂的位置比较靠下，但浮力漂的上浮速度较快时，第一报警器便会报警，如此矿井内的施工人员便有更多的时间从矿井中撤离，降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
31.2.通过接触传感器的设置，当浮力漂与接触传感器抵接时，证明矿井中的水位已经达到警戒水位，此时第一报警器便会报警；在接触传感器的最终监控下，提高了报警时的可靠性，进一步降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
32.3.通过加速度传感器与第二报警器的设置，若浮力漂上升时的加速度突然提升，则证明矿井内渗水的速率突然提高，此时第二报警器对巡检人员报警，此时巡检人员便可对矿井内的渗水点进行排查，降低了矿井内出现水灾的概率。
附图说明
33.图1是本实用新型中防治水装置的整体结构示意图；
34.图2是本实用新型中防治水装置的爆炸示意图；
35.图3是本实用新型中速度传感器以及位移传感器联合作用的关系图；
36.图4是本实用新型中防治水系统的整体结构示意图；
37.图5是本实用新型中主储水箱以及副储水箱的连接示意图。
38.附图标记说明：100、防治水装置；110、机架；120、位移传感器；130、速度传感器；140、浮力漂；150、第一报警器；160、接触传感器；170、加速度传感器；180、第二报警器；190、抗波动罩；191、排气孔；192、第一过滤网；210、竖井；220、巷道；221、主基坑；222、副基坑；223、溢流槽；310、主储水箱；320、副储水箱；400、排水装置；410、渣浆泵；420、排水管；500、节流机构；510、节流管；520、节流阀；530、第二过滤网。
具体实施方式
39.以下结合附图1-5对本实用新型作进一步详细说明。
40.首先，本技术实施例提出了一种矿井下防治水装置。参照图1及图2，矿井下防治水装置包括机架110以及浮力漂140，机架110内通过螺钉固定连接有位移传感器120以及速度传感器130，位移传感器120以及速度传感器130的量杆互相平行，浮力漂140同时与位移传感器120以及速度传感器130的量杆固定在一起，使浮力漂140可与机架110发生相对滑移。
在使用该防治水装置100时，位移传感器120以及速度传感器130的量杆呈竖直设置。
41.参照图2及图3，机架110上还设置有与位移传感器120以及速度传感器130进行电信号连接的第一报警器150，在设置位移传感器120与速度传感器130时，浮力漂140的海拔高度与浮力漂140的上浮速度呈反比。更具体的为，当浮力漂140所处的海拔高度较低时，浮力漂140的上浮速度需较快，此时位移传感器120以及速度传感器130才可同时控制第一报警器150报警；当浮力漂140所处的海拔高度较高时，即使浮力漂140的上浮速度较慢，此时位移传感器120以及速度传感器130可也同时控制第一报警器150报警。
42.参照图2及图3，如此设置，第一报警器150同时受矿井内水位高度以及水位上升速度的控制，当第一报警器150报警后，矿井内的施工人员便有更多的时间从矿井中撤离，降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
43.参照图1及图2，当矿井内的水位上升较慢时，速度传感器130便会存在测量误差，此时通过速度传感器130与位移传感器120协作便可能无法触发第一报警器150。因此，机架110的下端面上还通过螺钉固定连接有接触传感器160，接触传感器160也与第一报警器150电信号连接。当浮力漂140向上浮动至最高位时，浮力漂140与接触传感器160抵接，此时证明矿井内的水位已经到达警戒线，接触传感器160便可控制第一报警器150报警；如此提高了报警时的可靠性，进一步降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
44.参照图1及图2，矿井内可能会突然出现大量渗水的现象，此时最容易引发矿井内水灾，但是如果及时发现渗水处并对渗水处加以封堵便可以降低矿井内发生水灾的概率。因此，机架110内还通过螺钉固定连接有加速度传感器170，加速度传感器170的量杆与位移传感器120的量杆平行，且加速度传感器170的量杆也固定在浮力漂140上。机架110上还通过螺钉固定连接有第二报警器180，第二报警器180与加速度传感器170电信号连接。
45.当矿井内的水位突然上升时，证明矿井内某处已经突然出现大量渗水的现象，此时浮力漂140便会加速上浮，加速度传感器170检测到浮力漂140上浮的加速度，加速度传感器170再控制第二报警器180报警，以提示巡查人员寻找矿井内突然出现大量渗水的部位，进而对渗水处进行封堵，降低矿井内发生水灾的概率。
46.参照图1及图2，当矿井内的水发生流动时，浮力漂140便可能发生上下晃动，而浮力漂140被杂质卡死时，浮力漂140便无法发生向下滑动，以上两种情况均容易使位移传感器120、速度传感器130以及加速度传感器170的测量受到干扰。为此，机架110的下端面上通过螺栓固定连接有抗波动罩190，浮力漂140被抗波动罩190罩设在内，且抗波动罩190的上端开设有用于排气的排气孔191。
47.参照图1及图2，在使用该防治水装置100时，将抗波动罩190插入水中，由于排气孔191的设置，抗波动罩190内与抗波动罩190外的水平面相同，但是抗波动罩190内的水不易发生波动，进而降低了浮力漂140发生上下晃动的概率，提高了位移传感器120、速度传感器130以及加速度传感器170的测量精度。抗波动罩190的底端面上通过螺栓固定连接有第一过滤网192，使杂质不易进入抗波动罩190中，如此浮力漂140便不易被杂质卡死，使浮力漂140能够在浮力的作用下上下滑动，提高了位移传感器120、速度传感器130以及加速度传感器170的测量精度。
48.其次，本技术实施例还提出了一种矿井下防治水系统。参照图,4及图5，矿井下防治水系统包括竖井210与巷道220，巷道220的一端与竖井210连通，且巷道220靠近竖井210
一端的海拔高度高于远离竖井210一端的海拔高度。巷道220一侧的底壁上开设有多个基坑，基坑包括一个主基坑221以及多可副基坑222，主基坑221设置在巷道220远离竖井210的一端，副基坑222在巷道220的长度方向上均布设置。
49.参照图4及图5，主基坑221内放置有用于储存渗水的主储水箱310，副基坑222内放置有用于储存渗水的副储水箱320。巷道220内发生渗水后，伸入巷道220的水便会流动至副储水箱320以及主储水箱310中。主储水箱310与最接近主储水箱310的副储水箱320之间、相邻的两个副储水箱320之间均通过节流机构500连通。
50.参照图4及图5，节流机构500包括节流管510、设置在节流管510上的节流阀520以及第二过滤网530，主储水箱310与最接近主储水箱310的副储水箱320之间、相邻的两个副储水箱320之间均通过节流管510连通，且节流管510靠近主储水箱310的一端低于远离主储水箱310的一端，节流阀520设置在节流管510远离主储水箱310的一端，第二过滤网530通过螺钉固定连接在节流管510远离主储水箱310的一端。
51.参照图4及图5，在安装完节流阀520后需要对节流阀520进行调整，且从远离主储水箱310至靠近主储水箱310的节流阀520，其开度呈等差数列设置。例，最靠近竖井210的节流阀520的开度为x，与其相邻的节流阀520的开度为2x，最靠近主储水箱310的节流阀520的开度为nx。如此靠近竖井210一端的水便可从副储水箱320中逐渐流动至主储水箱310中，并且流动速率恒定。
52.参照图4及图5，主储水箱310内设置有用于排水的排水装置400，排水装置400包括通过螺栓固定连接在主储水箱310箱底的渣浆泵410以及连通在渣浆泵410出水口上的排水管420，排水管420远离渣浆泵410的一端伸展至地面上。由于副储水箱320均直接或间接与主储水箱310连通，如此排水装置400只需放置在主储水箱310内，节约了资源。
53.参照图4及图5，主储水箱310中以及每个副储水箱320中均对应设置有一个上述的防治水装置100，防治水装置100的机架110通过螺栓固定连接在巷道220的侧壁上，且抗波动罩190插入主储水箱310或副储水箱320中。防治水装置100可以监测主储水箱310和副储水箱320中水面上升的速度，进而判定巷道220内的施工人员是否需要撤离。而且将某个副储水箱320中的加速度传感器170检测到该浮力漂140上升速度加快时，证明位于该副储水箱320上游的巷道220中存在渗水量大的渗水口，如此降低了巡查人员寻找渗水口的难度，降低矿井内发生水灾的概率。
54.参照图4及图5，巷道220的底壁上还开设有溢流槽223，相邻的两个副储水箱320之间、最靠近主储水箱310的副储水箱320与主储水箱310之间均通过溢流槽223连通。当节流管510的排水速度小于向副储水箱320中渗水的速度时，副储水箱320便会逐渐被水填满，此时副储水箱320中的水便可从溢流槽223中流出，降低了水漫过巷道220底壁的概率，进而便于巷道220内的施工人员撤离。
55.本技术实施例一种矿井下防治水装置及防治水系统的实施原理为：
56.主储水箱310以及副储水箱320中的防治水装置100时刻监测巷道220中渗水的情况，当副储水箱320中的加速度传感器170被触发后，证明副储水箱320中水面上升的速率加快，进而证明巷道220位于该副储水箱320上游的位置出现了新的渗水量大的渗水点，此时第二报警器180报警，以便于巡查人员找出新的渗水点，并且对渗水点进行及时补漏。当主储水箱310中的速度传感器130以及位移传感器120被触发后，证明巷道220内的渗水速率可
能会影响到施工人员的安全，此时第一报警器150报警，进而敦促施工人员撤离；当主储水箱310中的接触传感器160被触发后，证明巷道220内的水位可能会影响到施工人员的安全，此时此时第一报警器150报警，进而敦促施工人员撤离，降低了因水灾造成人员伤亡事故的概率。
57.以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。