CN112546681A - 煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法及涌水净化*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法及涌水净化***，其通过多块挡板将斜坡道矿井水导流水沟分隔为多个区间段，每个区间段设置一个旋流过滤器，所述旋流过滤器的切向入口管和溢流管分别连通同一块挡板的上游区间段和下游区间段；其借助井下涌水的斜坡道地形特点，分段式对导流地沟的结构进行了设计调整，借助水流的重力改变流场实现水流中煤泥颗粒的分离，实现清水入仓的目的。

Description

煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法及涌水净化***
技术领域
本发明属于煤矿井下涌水导流沟施工、涌水净化设备等领域，具体涉及一种煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法及涌水净化***。
背景技术
当前煤矿井下斜坡道矿井水处理方式多为挖掘地沟，让矿井水沿地沟导流进入水仓进行沉淀处理。但是在矿井水流动过程中会夹带很多煤泥颗粒，煤泥颗粒在地沟中快速沉降淤积，形成水床，水床高度高出地面时，导致矿井水蔓延至工作面。且地沟长度较长，地沟淤积后处理难度较大，人力、物力耗费较高。
由于井下空间有限，且随着工作面的推进移动困难，同时难以应对来料多变的情况，现有的清除设备使用普遍受到限制。因此有必要对现有的煤矿井下导流沟形式及施工方法做出改进，以在有限的井下空间内低成本的将井下涌水净化并收集至水仓。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法及涌水净化***，其借助井下涌水的斜坡道地形特点，分段式对导流地沟的结构进行了设计调整，借助水流的重力改变流场实现水流中煤泥颗粒的分离，实现清水入仓的目的。
本发明采用的技术方案如下：一种煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法，其包括如下步骤：
S1：将井下斜坡道矿井水地沟分为多段路径，每一段路径的长度均使其沿斜坡道向下具备一定高度的落差，且每一段路径之间通过挡板相互隔离，最下游的路径连通水仓；
S2：在每一段路径末端临近挡板位置处开设侧向引出流道；
S3：对应每一段路径的侧面位置处均挖有坑槽，所述坑槽内部装设旋流筒结构，所述旋流筒结构包括上部的直筒段和下部的锥筒段，且旋流筒中心位置处设置有溢流管，所述直筒段的侧壁上端设置切向入口管，所述切向入口管与所述侧向引出流道连通；
S4：将步骤S3中溢流管出口通过管道或地沟导流至与侧向流出通道所在路径相邻的下游路径内，即同一旋流筒结构的切向入口管和溢流管分别流体连通相邻两路径的上游路径和下游路径，所述上游路径和下游路径通过挡板分隔；
S5：在每一个旋流筒结构的底部安装煤泥提升装置，用于刮除旋流筒结构底部的淤积煤泥并输送至旋流筒结构外部。
上述步骤S2中，所述侧向引出流道的末端设置有沉积槽。
上述步骤S2中，所述侧向引出通道采用直线流段，例如，所述侧向引出流道为直管，所述直管的末端连接沉积槽，所述沉积槽为深度大于直管直径且与直管封闭式连通的槽式结构，如可拆卸式螺纹旋拧在直管末端的下方的盒体；亦或者，所述侧向引出流道为长直凹槽，所述沉积槽挖设在长直凹槽末端且深度大于长直凹槽。
上述步骤S5中，所述煤泥提升装置选择为格栅刮板输送机，其包括格栅刮板输送带、套筒、驱动装置，所述格栅刮板输送带主体为格栅式传送带，所述传送带上等间距设置多道刮板，所述刮板垂直于其安装位置处的传送带平面设置；所述套筒为倾斜设置在旋流筒结构内的筒壳，所述格栅式传送带安装于筒壳内绕位于旋流筒结构上端的第一传动轴和位于旋流筒结构底部的第二传动轴之间循环转动，所述驱动装置带动第一传动轴转动，从而驱动所述格栅式传送带转动。所述套筒的上端设置煤泥出口，所述格栅刮板输送机在所述煤泥出口处外接皮带输送机。
进一步的，所述格栅刮板输送机还包括设置在旋流筒结构底部的第三传动轴，所述第三传动轴与第二传动轴处于同一水平位置，使得所述格栅刮板输送带在旋流筒底部具有一段水平段，该水平段辅助所述格栅刮板输送带更充分的接触淤积在旋流筒结构底部的煤泥，增强格栅刮板输送机的清理效率。
本发明还包括应用上述施工方法的煤矿井下矿井水涌水净化***，其包括多块挡板，所述多块挡板将斜坡道矿井水导流水沟分隔为多个区间段；多个旋流过滤器，每个旋流过滤器对应一个区间段，所述旋流过滤器包括切向入口管、螺旋进料段、旋流分离段、沉积锥斗和煤泥提升装置，所述切向入口管切向连接所述螺旋进料段，所述螺旋进料段为螺旋蜗壳，其强化进入旋流过滤器的矿井水的旋流，完成矿井水中较大颗粒的预分离，所述螺旋进料段下方为旋流分离段，进入旋流分离段的矿井水在重力和离心力作用下，颗粒快速沉降至旋流分离段下方的沉积锥斗内，经由煤泥提升装置排出旋流过滤器；
所述旋流过滤器的中心还设置有溢流管，所述溢流管将净化后的矿井水返流回矿井水导流水沟，且所述切向入口管和溢流管分别连通同一块挡板的上游区间段和下游区间段；所述切向入口管与所述上游区间段之间设置有直流缓冲段，所述直流缓冲段的末端设置有沉积槽，所述沉积槽为深度大于直管直径且与直管封闭式连通。
所述煤泥提升装置可选择为常规的提升装置，或如上所述的格栅刮板输送机。
本发明的优点如下：
1、采用多级旋流分离的原理提供了一种可有效解决斜坡道导流水沟煤泥夹带致使水床增高导致的矿井水蔓延以及水沟煤泥淤泥问题，节省了处理淤泥的人力、物力；
2、沿斜坡道的地形趋势设置多段式清理***，不需要改动引流地沟，而且借助水流重力节省净化装置的能耗，
3、设置直流缓冲段，矿井水在进入旋流过滤器之前，首先进入直流缓冲段，较大颗粒物或者杂质由于自身比重较大，流体跟随性强，将直接在惯性作用下进入直流缓冲段末端的沉积槽内，这样减少了旋流过滤装置进入大颗粒的含量，另外直流缓冲段的末端沉积槽用于收集储存较大颗粒物，并且便于定期人工挖掘处理；
4、设计了格栅刮板输送机，倾斜设置在旋流过滤器内，其在清理淤泥煤泥的同时，可使煤泥颗粒起到脱水作用。
附图说明
图1是本发明涌水净化***结构示意图一；
图2是本发明涌水净化***结构示意图二；
图3是本发明旋流过滤器结构示意图；
图4是本发明旋流过滤器的直流缓冲段结构示意图；
图5是本发明格栅刮板输送带结构示意图；
图中：1、矿井水导流水沟，2、挡板，3、旋流过滤器，4、矿井水入口，5、清水出口，6、沉积槽，7、煤泥提升装置，8、溢流管，9、驱动装置，10、格栅刮板输送带，11、第一传动轴，12、第二传动轴，13、切向入口管。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明地沟清理***结构示意图一，图2是本发明地沟清理***结构示意图二；如图所示，本发明的煤矿井下矿井涌水净化***包括多块挡板，所述多块挡板2将斜坡道矿井水导流水沟1分隔为多个区间段；多个旋流过滤器3，每个旋流过滤器3对应一个区间段，所述旋流过滤器3的结构如图3所示，其均包括切向入口管13、螺旋进料段、旋流分离段、沉积锥斗和煤泥提升装置，所述切向入口管13切向连接所述螺旋进料段，所述螺旋进料段为螺旋蜗壳，其完成矿井水中较大颗粒的预分离，所述螺旋进料段下方为旋流分离段，进入旋流分离段的矿井水在重力和离心力作用下，颗粒快速沉降至旋流分离段下方的沉积锥斗内，经由煤泥提升装置7排出旋流过滤器；具体的，所述旋流过滤器3包括上部的直筒段和下部的锥筒段，所述直筒段的上部内侧壁设置为螺旋蜗壳形式，所述锥筒段设置为沉积锥斗，用以收集旋流分离出的煤泥颗粒，所述直筒段下部及锥筒段上部组成旋流分离段，完成主要的旋流分离功能。
所述旋流过滤器3的中心还设置有溢流管8，所述溢流管8将净化后的矿井水返流回矿井水导流水沟，且所述切向入口管13和溢流管8分别连通同一块挡板2的上游区间段和下游区间段；所述切向入口管13与所述上游区间段之间设置有直流缓冲段，所述直流缓冲段的末端设置有沉积槽6，所述沉积槽6为深度大于直管直径且与直管封闭式连通。图4是本发明旋流过滤器的直流缓冲段结构示意图，所述直流缓冲段可设置为直管，所述直管的末端连接沉积槽6，所述沉积槽为深度大于直管直径且与直管封闭式连通的槽式结构，如可拆卸式螺纹旋拧在直管末端的下方的盒体。
所述煤泥提升装置选择为格栅刮板输送机，其包括格栅刮板输送带、套筒、驱动装置，如图5所示，是本发明格栅刮板输送带结构示意图，所述格栅刮板输送带10主体为格栅式传送带，所述传送带上等间距设置多道刮板，所述刮板垂直于其安装位置处的传送带平面设置；所述套筒为倾斜设置在旋流过滤器3内部的筒壳，所述格栅式传送带安装于筒壳内绕位于旋流过滤器上端的第一传动轴11和位于旋流过滤器底部的第二传动轴12之间循环转动，所述驱动装置9带动第一传动轴11转动，从而驱动所述格栅式传送带转动。所述套筒的上端设置煤泥出口，所述格栅刮板输送机在所述煤泥出口处外接皮带输送机。
进一步的，所述格栅刮板输送机还包括设置在旋流筒结构底部的第三传动轴，所述第三传动轴与第二传动轴处于同一水平位置，使得所述格栅刮板输送带在旋流筒底部具有一端水平段，该水平段辅助所述格栅刮板输送带更充分的接触淤积在旋流筒结构底部的煤泥，增强格栅刮板输送机的清理效率。
本发明还请求保护形成上述矿井涌水净化***的煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法，其包括如下步骤：
S1：将井下斜坡道矿井水地沟分为多段路径，每一段路径的长度均使其沿斜坡道向下具备一定高度的落差，且每一段路径之间通过挡板相互隔离，最下游的路径连通水仓；
S2：在每一段路径末端临近挡板位置处开设侧向引出流道；
S3：对应每一段路径的侧面位置处均挖有坑槽，所述坑槽内部装设旋流筒结构，所述旋流筒结构包括上部的直筒段和下部的锥筒段，且旋流筒中心位置处设置有溢流管，所述直筒段的侧壁上端设置切向入口管，所述切向入口管与所述侧向引出流道连通；
S4：将步骤S3中溢流管出口通过管道或地沟导流至与侧向流出通道所在路径相邻的下游路径内，即同一旋流筒结构的切向入口管和溢流管分别流体连通相邻两路径的上游路径和下游路径，所述上游路径和下游路径通过挡板分隔；
S5：在每一个旋流筒结构的底部安装煤泥提升装置，用于刮除旋流筒结构底部的淤积煤泥并输送至旋流筒结构外部。
上述步骤S2中，所述所述侧向引出流道的末端设置有沉积槽。
上述步骤S3中所述旋流筒结构，其采用图3所示的旋流过滤器，上述步骤S5中所述的煤泥提升装置，其采用上文所述的格栅刮板输送机。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种煤矿井下矿井涌水引流流道施工方法，其包括如下步骤：
S1：将井下斜坡道矿井水地沟分为多段路径，每一段路径的长度均使其沿斜坡道向下具备一定高度的落差，且每一段路径之间通过挡板相互隔离，最下游的路径连通水仓；
S2：在每一段路径末端临近挡板位置处开设侧向引出流道；
S3：对应每一段路径的侧面位置处均挖有坑槽，所述坑槽内部装设旋流筒结构，所述旋流筒结构包括上部的直筒段和下部的锥筒段，且旋流筒中心位置处设置有溢流管，所述直筒段的侧壁上端设置切向入口管，所述切向入口管与所述侧向引出流道连通；
S4：将步骤S3中溢流管出口通过管道或地沟导流至与侧向流出通道所在路径相邻的下游路径内，即同一旋流筒结构的切向入口管和溢流管分别流体连通相邻两路径的上游路径和下游路径，所述上游路径和下游路径通过挡板分隔；
S5：在每一个旋流筒结构的底部安装煤泥提升装置，用于刮除旋流筒结构底部的淤积煤泥并输送至旋流筒结构外部。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征还在于，上述步骤S2中，所述侧向引出流道的末端设置有沉积槽。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征还在于，上述步骤S2中，所述侧向引出通道采用直管，所述直管的末端可拆卸地连接与直管封闭式连通的沉积槽；或者，所述侧向引出流道为长直凹槽，所述沉积槽挖设在长直凹槽末端且深度大于长直凹槽。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的施工方法，其特征还在于，上述步骤S5中，所述煤泥提升装置选择为格栅刮板输送机，其包括格栅刮板输送带、套筒、驱动装置，所述格栅刮板输送带主体为格栅式传送带，所述格栅式传送带上等间距设置多道刮板，所述刮板垂直于其安装位置处的传送带平面设置；所述套筒为倾斜设置在旋流筒结构内的筒壳，所述格栅式传送带安装于筒壳内绕位于旋流筒结构上端的第一传动轴和位于旋流筒结构底部的第二传动轴之间循环转动，所述驱动装置带动第一传动轴转动，从而驱动所述格栅式传送带转动。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征还在于，所述格栅刮板输送机还包括设置在旋流筒结构底部的第三传动轴，所述第三传动轴与第二传动轴处于同一水平位置，使得所述格栅刮板输送带在旋流筒底部具有一段水平段。
6.一种旋流过滤器，包括切向入口管、螺旋进料段、旋流分离段、沉积锥斗和煤泥提升装置，所述切向入口管切向连接所述螺旋进料段，所述螺旋进料段为螺旋蜗壳，所述螺旋进料段下方为旋流分离段，所述旋流分离段下方设置为锥筒型的沉积锥斗，所述煤泥提升装置用于刮除旋流过滤器底部的淤积煤泥并输送至旋流过滤器外部；
所述旋流过滤器的中心还设置有溢流管；
所述切向入口管远离螺旋进料段的另一端连通直流缓冲段，所述直流缓冲段的一端为进口，另一端设置有沉积槽。
7.根据权利要求6所述的旋流过滤器，其特征还在于，所述直流缓冲段设置为直管或长直凹槽，所述直流缓冲段的轴线方向与所述切向入口管的轴线方向的夹角为锐角。
8.根据权利要求6或7所述的旋流过滤器，其特征还在于，所述煤泥提升装置选择为格栅刮板输送机，其包括格栅刮板输送带、套筒、驱动装置，所述格栅刮板输送带主体为格栅式传送带，所述格栅式传送带上等间距设置多道刮板，所述刮板垂直于其安装位置处的传送带平面设置；所述套筒为倾斜设置在旋流筒结构内的筒壳，所述格栅式传送带安装于筒壳内绕位于旋流筒结构上端的第一传动轴和位于旋流筒结构底部的第二传动轴之间循环转动，所述驱动装置带动第一传动轴转动，从而驱动所述格栅式传送带转动。
9.根据权利要求8所述的旋流过滤器，其特征还在于，所述格栅刮板输送机还包括设置在旋流筒结构底部的第三传动轴，所述第三传动轴与第二传动轴处于同一水平位置，使得所述格栅刮板输送带在旋流筒底部具有一段水平段。
10.煤矿井下矿井涌水净化***，其包括多块挡板，所述多块挡板将斜坡道矿井水导流水沟分隔为多个区间段；每个区间段设置一个如权利要求6-9任一项所述的旋流过滤器，所述旋流过滤器的切向入口管和溢流管分别连通同一块挡板的上游区间段和下游区间段；所述直流缓冲段设置在所述切向入口管与所述上游区间段之间。
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李安俊 等: "《轴向进剂位置对旋流反应器内流动结构影响》", 《高校化学工程学报》 *

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CN112546681B (zh) 2022-08-19

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