矿井风门自动排水系统的制作方法

本发明设计一种矿井风门自动排水系统，更具体的说尤其是应用于矿井井下永久风门之间的排水装置。

背景技术：

目前我国矿井大部分采用井工开采的方式，使用主通风机下井下供风。这种方式会使井下主要进风巷和回风巷之间产生较大的压差，为满足井下作业的需求，会在进风巷和回风巷之间设计联巷，并在联巷施工正反双向风门两道，设计相应的管道和排水沟。

井下联巷设计的排水沟为人工挖掘的明渠，在联巷两侧压差不大的情况下能够满足正常的排水要求。但是在主副井附近的联巷间存在较大的压差，且为优化联巷之间的运输条件，进风巷和回风巷之间的水平差难以克服因风压造成的联巷之间的液位差产生的水压，故人工挖掘的明渠难以满足排水要求，易造成联巷内积水，给井下正常作业带来不利的影响。

技术实现要素：

本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，通过优化联巷排水渠结构和设计专用气压切换装置，使回风巷中的积水能够正常流出到进风大巷的排水渠中，解决联巷间积水的问题，保障煤矿的安全生产。

发明要解决其技术问题所采用的技术方案为：包括联巷，排水渠，气压切换装置，切换驱动装置；其特征在于：所述的联巷内设有与进风巷和回风巷连通的排水渠，进风巷地面水平低于回风巷地面水平，联巷两侧设有可以连接内外的气孔。

本发明的排水渠包括外U型排水渠、内U型排水渠和封闭式排水渠。所述外U型排水渠位于进风巷和联巷之间，深度一点二米，并在中间设计有隔板，隔板距离底部二十厘米；所述封闭式排水渠位于联巷内部，其上部设有安装气压切换装置和切换驱动装置的开孔；所述内U型排水渠位于回风巷和联巷之间，深度零点六米，并在中间设计有隔板，隔板距离底部二十厘米。

本发明的气压切换装置包括两位三相阀、阀芯、滑槽、滑芯、壳体、弹簧、驱动滑竿。所述的两位三相阀与阀芯无缝接触，一侧有三个气孔，上下部设有可限制阀芯运动的限位块；所述阀芯为两侧凸中间凹的装置，使得其可以完成开启两个气孔关闭一个气孔的作用，阀芯外端设有与滑槽无缝接触，并设有与滑芯作用的凹槽。

所述的滑槽为两个直角梯形结构的凹槽，两个凹槽之间的距离为两位三相阀的一个气孔的直径；所述滑芯为圆柱形结构，可沿着滑槽运动，并于弹簧相连。所述弹簧一端与滑芯相连，一侧与驱动滑竿上端相连。

所述壳体内部设有固定两位三相阀、阀芯和滑槽的装置，并设有供驱动滑竿运动的滑槽和限位块。所述驱动滑竿上端与弹簧相连，下端与切换驱动装置的滑竿相互作用。

所述的切换驱动装置包括限位杆、浮子、滑竿、内气路、外气路和平衡气路。其特征在于所述的限位杆固定于封闭式排水渠底部，并作用于滑竿内部，所述的浮子为中空结构，并可以沿着滑竿上下运动。所述的滑竿为环形圆柱体，放置于限位杆上，上端与气压切换装置的驱动滑竿相作用，并设有限制气压切换装置的驱动滑竿运动的限位块。

所述的内气路一端连接气压切换装置的下部气孔，一端连接联巷连接回风巷的气孔。所述的外气路一端连接气压切换装置的上部气孔，一端连接联巷连接进风巷的气孔。所述的平衡气路一端连接气压切换装置的中部气孔，一端连接联巷连接封闭式排水渠的气孔。

由上技术方案可知，本发明中设计的装置通过封闭式排水渠内的水位高低来驱动切换驱动装置的浮子，储存弹性势能，驱动两位三相阀门控制气路的通断，从而实现排水工作。矿井风门自动排水系统通过平衡回风巷、进风巷和封闭式排水渠的气压，解决联巷间高压差造成的排水问题。

附图说明

图1是本发明的装置总体布置示意图。

图2是本发明的气路切换器的结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示的矿井风门自动排水系统，包括联巷1，联巷1设计有正反双向风门，并有与回风巷和进风巷相连的气孔。联巷1一侧下部设计有排水渠2。本矿井风门自动排水系统还包括用于排放回风巷积水的排水渠2，排水渠2为联巷1一侧的下部挖掘的排水渠。气压切换装置3安装在联巷1内部的排水渠2外上部，切换驱动装置4与气压切换装置3相连，并布置在排水渠2内部。

如图2所示的排水渠由外U型排水渠2.1、封闭式排水渠2.2和内U型排水渠2.3构成。

进一步的，外U型排水渠2.1布置于进风巷和联巷1之间，深度为一点二米，中间由隔板隔开，形成U型排水渠结构，其中进风巷内排水渠2的底面水平低于联巷1中排水渠2底面水平。

进一步的，封闭式排水渠2.2为联巷1内挖掘的排水渠2的中间一段，上部采用水泥密封，为上部封闭式结构，封闭式排水渠2.2中间留设有安装气压切换装置3和切换驱动装置4的预留装置，并在上部留设有和气压切换装置3相连的气孔，气孔贯通上部水泥密封板。

进一步的，内U型排水渠2.3布置于回风巷和联巷1之间，深度为零点六米，中间由隔板隔开，形成U型排水渠结构，其中回风巷内排水渠2的底面水平高于联巷1中排水渠2底面水平。

如图3所示的气压切换装置3由两位三相阀3.1、阀芯3.2、滑槽3.3、滑芯3.4、壳体3.5、弹簧3.6、驱动滑竿3.7组成。

进一步的，两位三相阀3.1垂直固定于气压切换装置3内，内部与阀芯3.2接触，其上下有可限制阀芯3.2运动的限位块。

进一步的，阀芯3.2是在两位三相阀3.1内的部分两侧凸、中间凹的圆柱体，在两位三相阀3.1外的部分是末端设计有和滑芯3.4相同大小的凹槽，阀芯3.2可沿着滑槽3.3一侧滑动。

进一步的，滑槽3.3是两个对称排列的直角梯形凹槽，斜边角度为六十度，两个直角梯形凹槽间的水平滑槽长度为两位三相阀3.1气孔的直径减去滑芯3.4的直径；

进一步的，壳体3.5内部设计有可固定两位三相阀3.1、阀芯3.2和滑槽3.3的装置，并设计有可供驱动滑竿3.7上下运动的滑槽。

进一步的，弹簧3.6一端固定于滑芯3.4，另一端固定于驱动滑竿3.7上端，弹簧的初始状态不受力，为水平状态。

进一步的，驱动滑竿3.7上端在壳体3.5内部滑槽上下运动，下端与切换驱动装置4的滑竿4.3相连，并在下端设计有限位板。

如图2所示切换驱动装置4包括限位杆4.1、浮子4.2、滑竿4.3、内气路4.4、外气路4.6和平衡气路4.5。

进一步的，限位杆4.1固定于封闭式排水渠2.2底部，滑竿4.3套为环形柱体结构，并套在限位杆4.1上，滑竿4.3上下两端设计有限位块，滑竿4.3的上端与驱动滑竿3.7相连。

进一步的，浮子4.2为密度小于水的中空结构体，并可沿着滑竿4.3上下运动。

进一步的，内气路4.4连通回风巷和封闭式排水渠2.2，平衡气路4.5连通气压切换装置3和气压切换装置3，外气路4.6分别连通进风巷和气压切换装置3。

本发明的工作过程如下。

1、初始状态时，内U型排水渠2.3水位较高、封闭式排水渠2.2水位较低、外U型排水渠2.1水位最低，因外U型排水渠2.2深度设计使得水位维持在隔离板上，使得外U型排水渠2.1和外U型排水渠2.1达到水封，保证系统不发生漏气；气压切换装置3中两位三相阀3.1在阀芯3.2的作用下打开中、下气孔，使得封闭式排水渠2.2与回风巷连通；弹簧3.4未受力，处于水平状态。

2、水位上升时，浮子4.2随着水位上升并带动滑杆4.3一同上升，使得滑竿杆4.3触及气压切换装置3的驱动滑竿3.7并带动驱动滑竿3.7上升；驱动滑竿3.7不断拉动弹簧3.6，当弹簧拉升角大于六十度，大于滑槽3.3的斜边的角度时，此时驱动滑竿3.7的上端位与滑槽3.3上端的直角梯形凹槽处于同一水平，滑芯3.4受到向上作用的分力，逐渐上升，滑入阀芯3.2底部的凹槽中并带动阀芯3.2向上运动直至滑芯3.4脱离凹槽进入滑槽3.3上端的直角梯形凹槽中，此时阀芯3.2打开两相三通阀3.1的上、中气孔，关闭下气孔，并在限位块作用下静止，在两相三通阀3.1的作用下连通进风巷和封闭式排水渠2.2，使两者气压达到平衡状态，积水从封闭式排水渠2.2流出到进风巷排水渠中。

3、水位开始下降时，浮子4.2和滑杆4.3一同随着水位下降，到一定距离时滑杆4.3与气压切换装置3中的驱动滑竿3.7下端限位板接触在弹簧拉力的作用下滑杆4.3停止下落，浮子4.2继续随着水位下降。

4、水位继续下降时候，浮子4.2与滑杆4.3下端的限位板接触中，在重力的作用下带动滑杆4.3和驱动滑杆3.7继续下降，弹簧3.6在驱动滑竿3.7的作用下继续拉伸，滑芯3.4位于滑槽3.3上部的直角梯形凹槽中因受到向下和向内的分力作用静止于直角梯形凹槽中，直至弹簧拉伸角度与直角梯形凹槽的斜边垂直时，再继续向下移动时，滑芯3.4在向下和向外的分力作用下开始移动至阀芯3.2下端的凹槽中，此时驱动滑竿3.7的上端与滑槽3.3下部的直角梯形凹槽处于同一水平。在弹簧拉力的作用力，阀芯3.2迅速向下运动，关闭两位三相阀上气孔，同时打开下气孔和中气孔，气体转变为从回风巷经内气路4.4和平衡气路4.5流入封闭式排水渠2.2中，实现回风巷和封闭式排水渠2.2气压平衡，使积水从回风巷流入封闭式排水渠2.2中。

5、定期检查外U型排水渠2.1、封闭式排水渠2.2和内U型排水渠2.3中沉积物的情况，并及时清理防止沉积物堵塞排水渠，影响积水的正常排放。

本发明的有益效果在于：设计了封闭式排水渠和U型排水渠，降低了风门因排水渠产生漏风的缺点；同时也设计了一种简易的气路切换装置，能够有效的完成气路切换工作，保障了系统的可靠性；解决了因联巷间风门压差过大造成了排水困难的问题，提高了井下作业的安全性。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实时方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。