一种井下巷道高承压涌水的自流排水系统

摘要

本发明公开了一种井下巷道高承压涌水的自流排水系统，在防隔水闸门和涌水点之间的巷道砌筑一道挡水墙，巷道和挡水墙形成一个储水空间，所述的挡水墙设置至少一根排水管连接储水空间和挡水墙外的空间，所述的排水管通往本开采水平中央水仓或上水平中央水仓或地面。本发明的有益效果是：成本低、结构简单、不需要电能，减少排水设备的使用或不使用排水泵，便于不间断排水，不受电能的影响，其次保护了水资源，减小污水处理成本，另外，可以通过阀门控制放水，随时取样，有助于分析补给水源的变化，为矿井生产提供可观的水资源。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井排水系统，具体是一种井下巷道高承压涌水的自流排水系统。

背景技术

   排除补给水源充足的井下巷道涌水是经常遇到的一项难题，特别是高承压矿井底板水。目前采用三种办法应对，第一种是地面注浆封堵出水点，如图5所示，即通过在出水点上方的地面打一系列的钻孔，打入到出水点的突水通道（常是断层）周围，通过注入水泥、砂石骨料或化学材料封堵出水点；第二种是井下注浆封堵出水点，如图6所示，即首先修筑挡水墙，通过大量井下钻孔穿过挡水墙注浆封堵出水点。上述方法虽是主动防护方法，但皆施工工艺复杂，工期长，成本高，动辄上千万，有时，钻孔位置、深度等参数设计不准确、突水通道位置判断有误的话还易造成封堵失败。目前，在巷道进行直接强排是第三种应对方法，但此方法是被动防护方法，有时为了便于安全，也修筑临时挡水墙，为了注浆用或临时挡水用，都是临时、简单性的，一般采用直接强排，即采用大功率水泵（潜水泵、离心泵）排水，需要在突水点附近安装数台排水泵（一般至少三台以上，一台排水，一台检修，一台备用），排水泵不间断工作20天左右就因工作负荷久或操作不当得更换，而且浪费电能，有时排酸性水时，排水泵叶片更是损毁严重，耗费了大量人力物力，也影响了矿井的整体效益，如果遇到停电，甚至造成淹井事故。

发明内容

本发明的目的是提出一种井下巷道高承压涌水的自流排水系统，只需修建一道挡水墙及部分排水管材，无需消耗电力就可排除巷道内的高承压水，适合长期排水，大大节省排水费用，同时能为矿井随时提供分析水样及给水水源，实用价值高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在防隔水闸门和涌水点之间的巷道砌筑一道挡水墙，巷道和挡水墙形成一个储水空间，在所述的挡水墙上装有至少一根排水管连接储水空间和挡水墙外的空间。

作为进一步改进，所述的排水管通往本开采水平中央水仓或上水平容纳空间。

作为进一步改进，还包括三通阀，三通阀的一端与所述通向储水空间的排水管连接，第二端、第三端则分别与所述通向本开采水平中央水仓和上水平容纳空间的排水管连接。

作为进一步改进，所述的排水管进水口安装有滤网。

作为进一步改进，在防隔水闸门和挡水墙之间的排水管上安装阀门，在防隔水闸门之外的排水管上安装截止阀、压力表和流量表。

作为进一步改进，所述的排水管在防隔水闸门和挡水墙之间处引出上下两根进水管形成两个进水口，每个进水口均设置滤网。 

优选的，上述的巷道采用注浆加固及喷锚加固，所述的挡水墙采用水泥、钢筋、砂石砌筑，厚度不小于3m，使其能承受不小于储水空间3倍的静水压力，两侧嵌入到巷道壁内深度至少50cm，且结合紧密，砌筑地点选在距出水点一定安全距离且巷道围岩稳定段，施工时，需继续原有的水泵排水工作，以保持截水墙正常施工，结束后，等一切就绪后，停泵。

优选的，所述的防水闸门之内的排水管采用钢管，防水闸门之外的排水管根据排水压力大小选用钢管或塑钢管。

优选的，所述的流量表分别设置在三通阀引出的排水管上，采用GLC30/50矿用磁旋涡流量传感器，表壳底部放置一个磁钢产生强磁场。

优选的，所述的压力表采用GPD60矿用压力传感器，在传感器启动后，压力传感器元件检测压力信号，通过A/D（Analog/Digital，即模拟/数字）转换将数字信号转换为模拟信号传输给MCU（Micro Control Unit，中文叫微控制单元），MCU内部程序将模拟信号转换为数字信号显示在LED显示屏幕上，同时，信号既可通过RS485接口输出，也可以输出200Hz-5000Hz的频率。

基于上述方案，本发明在防隔水闸门和涌水点之间的巷道砌筑一道挡水墙，巷道和挡水墙形成一个储水空间，所述的挡水墙设置至少一根排水管连接储水空间和挡水墙外的空间，所述的排水管路数根据矿井涌水量大小来，附图按一路示意，一般不少于2路6寸管（直径200mm），便于交叉工作，检修，所述的排水管通往地面出水口或本开采水平中央水仓进水口，目前矿井下，已有的挡水墙是为了注浆用或临时挡水用，都是临时、简单性的，而本发明在防隔水闸门和涌水点之间的巷道砌筑一道挡水墙是为了蓄水压，并设置排水管，达到自留排水的目的，成本低、结构简单、不需要电能，减少排水设备的使用或不使用排水泵，便于不间断排水，不受电能的影响，其次保护了水资源，减少污水处理成本，整体的修筑成本低廉。

使用三通阀时，分别通向本开采水平中央水仓和上水平容纳空间（上水平中央水仓或地面），从而可以把排水管中的水排向本开采水平中央水仓或上水平容纳空间，当储水空间水的承压高度大于距地面的垂直高度时，排水管中的水可以直接排向地面，当储水空间水的承压高度小于距地面的垂直高度而大于本水平或上水平中央水仓一定高度时，排水管的水则根据需要直接排向本水平或上水平的中央水仓，例如，在深部矿井中，通常储水空间水的承压高度小于距地面的垂直高度，无法直接排到地面，就可以把排水管的三通阀分别通向本开采水平中央水仓和上开采水平中央水仓，储水空间水的承压高度只要大于距上开采水平中央水仓的垂直高度时，就可以直接排到上开采水平中央水仓里， 过渡一下，然后再通过水泵排到地面，缩小了排水扬程，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的一种实施方案示意图；

图2是另一种实施方案的示意图；

图3是图2的改进方案示意图；

图4是图3的电器部分控制原理图；

图5是地面注浆封堵出水点示意图；

图6是井下注浆封堵出水点示意图。

图中：1、挡水墙，2、涌水点，3、巷道，4、储水空间，5、三通阀，6、截止阀，7、滤网，8、防隔水闸门，9、压力表，10、流量表，11、阀门，12、排水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，在防隔水闸门8和涌水点2之间的巷道3砌筑一道挡水墙1，巷道3最好采用注浆加固及喷锚加固，所述的挡水墙1采用钢筋、水泥、砂石砌筑，厚度不小于3m，使其能承受不小于3倍的储水空间4的静水压力，两侧嵌入到巷道3壁内深度至少50cm，且结合紧密，砌筑地点，选在距出水点一定安全距离且巷道3围岩稳定段，施工时，需继续原有的水泵排水工作，以保持截水墙正常施工，结束后，等一切就绪后，停泵。巷道3和挡水墙1形成一个储水空间4，所述的挡水墙1中上部位置设置排水管12连接储水空间4和挡水墙1外的空间，所述的排水管12通往地面出水口或本开采水平中央水仓，排水管12进水口安装有滤网7，能够更好的过滤淤泥杂质，保证排水管12的通畅，当然排水管12路数根据矿井涌水量大小来，附图按一路示意，可以选择2路6寸管（直径200mm），便于交叉工作，检修。为了能使储水空间4排水的效果更好，同时满足本开采水平中央水仓用水，在排水管12上装一个三通阀5，分别通向本开采水平中央水仓和地面，把排水管12通往本开采水平中央水仓的部分的阀门11关掉，当巷道3的挡水墙1内储水空间4涌水的承压高度大于储水空间4距地面的垂直高度时，排水管12中的水会直接排往地面，沿着地面的管道或水沟排出，当储水空间4涌水的承压高度小于储水空间4距地面的垂直高度而大于本开采水平中央水仓一定高度时，打开通往本开采水平中央水仓的排水管12，此时的涌水会通过压力进入本开采水平中央水仓，当然为了能够有更完善的排水效果，排水管12在防隔水闸门8和挡水墙1之间处引出上下两根进水管形成两个进水口，每个进水口均设置滤网7。

图2是本发明的另一种是实施例，与实施例1的区别在于三通阀5连接的排水管12分别通往本开采水平中央水仓和上开采水平中央水仓，因为在深部矿井中，通常，储水空间4水的承压高度小于距地面的垂直高度，无法直接排到地面，可以把排水管12的三通阀5分别通向本开采水平中央水仓进水口和上开采水平中央水仓进水口，储水空间4水的承压高度只要大于距上开采水平中央水仓一定的垂直高度时，就可以直接排到上开采水平中央水仓里， 过渡一下，然后再通过水泵排到地面，缩小了排水扬程，降低了成本。

如图3所示的实施例在图2实施例基础上的完善，在防隔水闸门8和挡水墙1之间的排水管12上安装阀门11，在防隔水闸门8之外的排水管12上安装截止阀6、压力表9和流量表10，分别设置在三通阀5引出的排水管12上，流量表10采用GLC30/50矿用磁旋涡流量传感器，在表壳底部放置一个磁钢产生强磁场，磁力线穿过管道，当介质流过传感器强磁场时，切割磁力线感应出脉动的磁动势，用电极拾取此电信号，在一定的流速范围内其频率正比于流量，流量数据既可以在流量表10上显示，也可以通过数据传输线传输到地面监控室，压力表9采用GPD60矿用压力传感器，如图4所示，在传感器启动后，压力传感器元件检测压力信号，通过A/D（Analog/Digital，即模拟/数字）转换将数字信号转换为模拟信号传输给MCU（Micro Control Unit，中文叫微控制单元），MCU内部程序将模拟信号转换为数字信号显示在LED显示屏幕上，同时，信号既可通过RS485接口输出，也可以输出200Hz-5000Hz的频率。