一种煤矿瓦斯抽采管路水碴分离器及其使用方法

1.本技术涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体为一种煤矿瓦斯抽采管路水碴分离器及其使用方法。


背景技术：

2.煤矿开采过程中，由于煤层中赋存大量瓦斯气体，为了安全绿色开采，需要把瓦斯气体从煤层中抽取出来并收集再利用，目前煤层瓦斯抽采方式主要是负压抽采，瓦斯抽采过程中在负压作用下，煤层中所含有的水、煤渣等进入瓦斯抽采管路，水、煤渣渐渐积累在瓦斯抽采管路中堵塞抽采管路，瓦斯气体难以及时进入主抽采管，影响瓦斯抽采，给煤矿安全生产带来隐患，因此需要及时排出水渣，瓦斯抽采装置是将煤渣、水汇集于一处集中处理的一种装置。
3.然而目前大多数瓦斯抽采装置是通过负压进行瓦斯抽采，在抽采瓦斯的过程中，煤渣、水渣、瓦斯混合在一起进入到放水器中，且容易堵塞管道，通常需要人工放水排渣，水位监测和水渣排出过程凭经验操作，存在放水排渣劳动量大、浪费人力物力、排放不及时等问题。
4.故，有必要提供一种煤矿瓦斯抽采管路水碴分离器及其使用方法，可以达到智能分离水渣的作用。


技术实现要素：

5.鉴于以上技术问题中的至少一项，本技术提供了一种煤矿瓦斯抽采管路水碴分离器，包含分离箱和智能水碴分离系统，所述分离箱上端安装有盖体，所述盖体上端设置有第一管道，所述第一管道一端与煤层连通，所述第一管道的另一端连通有第一泵体，所述第一泵体与外界瓦斯存储箱连通，所述第一管道中间设置有分管，所述分管贯通盖体并通入分离箱内部，所述分离箱的一侧设置有第三管道，所述第三管道与分离箱内部连通，所述第三管道上安装有第三泵体，所述分离箱内部固定有隔板，所述隔板上端固定有第二杆件，所述第二杆件为伸缩结构，所述第二杆件上端固定有承载板，且两者之间设置有压力感应器，所述承载板滑动设置且密封分离箱，所述承载板上设有多组通孔，所述分离箱内设有液位传感器。
6.在一个实施例中，所述分离箱底部固定有支架，所述支架上安装有电机，电机输出轴贯穿分离箱底部，并固定连接有第一杆件，所述第一杆件为伸缩结构，所述第一杆件上端固定有扇叶，所述扇叶底部设置有刮片，所述承载板设有台阶，所述台阶与通孔间隔设置，所述隔板上端固定有销轴，所述销轴与通孔一一对应，所述分离箱一侧设置有第二管道，所述第二管道与分离箱内部连通，所述第二管道上安装有第二泵体。
7.在一个实施例中，所述智能水碴分离系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能分离模块，所述智能控制模块、智能检测模块和智能分离模块分别通过电连接，所述智能控制模块包括数据记录模块、数据计算模块、逻辑判断模块和计时模块，所述智能检测模块
包括压力检测模块和液位检测模块，所述智能分离模块包括抽气控制模块、伸缩模块、搅拌控制模块、排水模块和清洗模块，所述抽气控制模块包括抽气单元和阀体控制单元，所述压力检测模块与压力感应器电连接，所述液位检测模块与液位传感器电连接，所述抽气单元与第一泵体电连接，所述阀体控制单元与阀体电连接，所述伸缩模块分别与第一杆件和第二杆件电连接，所述搅拌控制模块与电机电连接，所述排水模块与第三泵体电连接，所述清洗模块与第二泵体电连接。
8.在一个实施例中，所述智能水碴分离系统运行包含以下步骤：s1、在瓦斯抽采的过程中，启动智能水碴分离系统，瓦斯气体在第一泵体的作用下，进入外界瓦斯存储箱中，瓦斯中含有的水碴顺着分管进入分离箱中，并通过承载板实现了水和煤渣的分离；s2、利用压力感应器实时采集承载板的质量，同时利用液位传感器采集分离箱中的液位信息，连通智能水碴分离系统的预设值，一起存储在数据记录模块中；s3、通过数据计算模块计算承载板的质量参数，以及结合分离箱中的液位信息，利用逻辑判断模块确定水渣排放的时机，并根据水渣排放的情况，确定分离箱清洗的时机；s4、重复s1-s4，完成水碴的持续分离。
9.与现有技术相比，本技术所达到的有益效果是：本技术通过设置有承载板，可以在抽采瓦斯气体的同时，自动的对瓦斯中的水渣和煤渣进行分离，以防止分离装置的堵塞，并通过设置有智能水碴分离系统，智能的根据承载板的堵塞情况，分别采取不同的排放时机，从而保证水碴排放的顺利进行。
附图说明
10.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
11.在附图中：图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术的整体结构爆炸示意图；图3是本技术的a处局部结构示意图；图4是本技术的各模块相互关系示意图；图中：1、分离箱；2、盖体；3、第一管道；4、第一泵体；5、阀体；6、第二管道；7、第二泵体；8、第三管道；9、第三泵体；10、支架；11、电机；12、隔板；13、承载板；14、扇叶；15、销轴；16、通孔；17、台阶；18、第一杆件；19、刮片；20、分管；21、第二杆件。
具体实施方式
12.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
13.请参阅图1-4，本技术提供技术方案：一种煤矿瓦斯抽采管路水碴分离器，包含分离箱1和智能水碴分离系统，分离箱1上端安装有盖体2，盖体2上端设置有第一管道3，第一管道3一端与煤层连通，第一管道3的另一端连通有第一泵体4，第一泵体4与外界瓦斯存储箱连通，第一管道3中间设置有分管20，分管20贯通盖体2并通入分离箱1内部，分离箱1的一侧设置有第三管道8，第三管道8与分离箱1内部连通，第三管道8上安装有第三泵体9，分离箱1内部固定有隔板12，隔板12上端固定有第二杆件21，第二杆件21为伸缩结构，第二杆件21上端固定有承载板13，且两者之间设置有压力感应器，承载板13滑动设置且密封分离箱1，承载板13上设有多组通孔16，分离箱1内设有液位传感器；在第一泵体4的作用下，瓦斯通过第一管道3进入外界瓦斯存储箱中，跟随瓦斯一起开采的水渣和煤渣，则因为重力的作用，通过分管20进入分离箱1中，从而实现了瓦斯气体与水渣和煤渣的分离；在水渣进入分离箱1后，其中煤渣被承载板13拦截，并停留在承载板13上方，因为煤渣有大有小，大的煤渣容易堵塞第三管道8，因此设置承载板13把较大的煤渣截留在承载板13上，同时水渣和较小的煤渣通过通孔16进入隔板12和承载板13之间，并进行储存；当液位传感器感应到水位到达指定数值时，第三泵体9开始工作，从而把水渣通过第三管道8排出分离箱1，并进入外部的废水箱中；分离箱1底部固定有支架10，支架10上安装有电机11，电机11输出轴贯穿分离箱1底部，并固定连接有第一杆件18，第一杆件18为伸缩结构，第一杆件18上端固定有扇叶14，扇叶14底部设置有刮片19，承载板13设有台阶17，台阶17与通孔16间隔设置，隔板12上端固定有销轴15，销轴15与通孔16一一对应，分离箱1一侧设置有第二管道6，第二管道6与分离箱1内部连通，第二管道6上安装有第二泵体7；电机11持续工作，从而带动扇叶14不停的旋转，因为扇叶14下端设置有刮片19，而刮片19为弹性材质，同时刮片19与承载板13上端平齐，所以当扇叶14旋转时，刮片19会清扫承载板13上的煤渣，使得煤渣可以进入台阶17之间，在刮片19清扫的同时，煤渣会与台阶17的侧面进行碰撞，从而使得较大的煤渣在撞击力的作用下，粉碎成较小的煤渣，从而较小的煤渣可以从通孔16中掉落，进入水渣中，并随着水渣一起排出；按照以上方式，煤渣均可粉碎后通过通孔16，然后进入水渣中排出，但是随着时间的推移，部分没有粉碎的较大的煤渣会堵塞通孔16，从而使得水和煤渣都难以通过，当承载板13上堆积的煤渣达到一定质量时，说明通孔16已被堵塞，煤渣已经很难通过刮片19进行粉碎清理，因此需要对通孔16进行清理，此时控制第一杆件18下降到一定高度，使得销轴15贯通通孔16，从而对通孔16进行清理；清理完毕后，第一杆件18带动承载板13恢复原位；第二管道6与清水箱管道连通，用于在分离箱1脏污程度达到一定程度时，对分离箱1进行清洗；智能水碴分离系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能分离模块，智能控制模块、智能检测模块和智能分离模块分别通过电连接；智能控制模块包括数据记录模块、数据计算模块、逻辑判断模块和计时模块；智能检测模块包括压力检测模块和液位检测模块；智能分离模块包括抽气控制模块、伸缩模块、搅拌控制模块、排水模块和清洗模
块，抽气控制模块包括抽气单元和阀体控制单元；压力检测模块与压力感应器电连接，液位检测模块与液位传感器电连接，抽气单元与第一泵体4电连接，阀体控制单元与阀体5电连接，伸缩模块分别与第一杆件18和第二杆件21电连接，搅拌控制模块与电机11电连接，排水模块与第三泵体9电连接，清洗模块与第二泵体7电连接；数据记录模块用于记录实时检测的各种数据，同时包括智能水碴分离系统预设的固定数据，数据计算模块用于对数据记录模块中的数据进行计算，逻辑判断模块用于对计算的结果进行分析，并确定需要采取的分离清洗策略，计时模块用于采集压力感应器两次被压缩到预定数值的间隔时间，压力检测模块用于采集承载板13的实时的质量信息，液位检测模块用于采集分离箱1中的液位信息，抽气单元用于瓦斯气体的抽采，阀体控制单元用于控制第一管道3与分离箱1的连通和关闭，伸缩模块用于控制扇叶14竖直方向的高度和承载板13上下运动，搅拌控制模块用于扇叶14旋转的控制，排水模块用于排出分离箱1中的水渣，清洗模块用于分离箱1内部的清洗；智能水碴分离系统运行包含以下步骤：s1、在瓦斯抽采的过程中，启动智能水碴分离系统，瓦斯气体在第一泵体4的作用下，进入外界瓦斯存储箱中，瓦斯中含有的水碴顺着分管20进入分离箱1中，并通过承载板13实现了水和煤渣的分离；s2、利用压力感应器实时采集承载板13的质量，同时利用液位传感器采集分离箱1中的液位信息，连通智能水碴分离系统的预设值，一起存储在数据记录模块中；s3、通过数据计算模块计算承载板13的质量参数，以及结合分离箱1中的液位信息，利用逻辑判断模块确定水渣排放的时机，并根据水渣排放的情况，确定分离箱1清洗的时机；s4、重复s1-s4，完成水碴的持续分离；s3中质量参数和液位信息的确定方法如下：s31、设定质量参数为，其数值由下式确定：其中为利用压力感应器实时采集承载板13的质量，为当煤渣完全布满承载板13的表面，且高度与台阶17等高时，采集的承载板13的质量：s32、设定液位传感器实时采集的液位信息为；s3中水渣排放时机的确定方法如下：当时，说明承载板13上空间充足，即使有部分堵塞，也不影响水和煤渣的分离，此时只要持续排水即可，在此情况下，由下式确定：其中为初始状态下，承载板13和隔板12之间的距离；
当时，说明承载板13的堵塞情况已经比较严重，此时需要根据承载板13的堵塞情况进行排水液位的控制，在此情况下，由下式确定：当时，说明承载板13已完全堵塞，此时需要对承载板13上的通孔16进行疏通，液位需要控制在最低水平，保证承载板13在疏通时，不会对在下方的水渣产生过大的压力，此情况下，由下式确定：其中为销轴15的高度，为承载板13的厚度；根据承载板13不同的堵塞情况，确定不同的水渣排放时机，保证水渣的智能排放；s3中分离箱1清洗时机的确定方法如下：利用计时模块记录两次承载板13压缩到最低处的时间间隔，设定初始状态下，两次的时间间隔为，随着时间的推移，分离箱1中越来越脏，从而使得承载板13堵塞的频率加快，当两次承载板13压缩到最低处的时间间隔达到时，说明分离箱1需要清理；分离箱1的清理方法包括如下步骤：第一步，关闭第一泵体4和阀体5，利用第二泵体7从外部的清水箱，把清水泵入到分离箱1的内部；第二步，利用第二杆件21带动承载板13在垂直方向上反复运动，同时扇叶14在电机11和第一杆件18的带动下，随着承载板13一起上下往复运动；第三步，清洗完成后，利用第三管道8把脏水排出。
14.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的。
15.以上对本技术实施例所提供的一种煤矿瓦斯抽采管路水碴分离器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。