大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水的系统的制作方法
大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大采深高承压水矿井防治水技术领域，涉及一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统。
【背景技术】
[0002]大采深高承压水矿井和水文地质条件复杂的矿井按《煤矿安全规程》第273条要求，必须设置水闸门，实行分区隔离。当矿井发生煤层底板突水淹采区、淹水平甚至淹矿井的灾变时，能够起到缩小灾变范围的目的，实现一边治水、一边生产，减少矿井灾害程度和煤矿企业的经济损失。
[0003]大采深高承压水矿井水压均远远大于5.0MPa,目前，市场上还没有承受水压大于5.0MPa的水闸门成熟的定型产品。按照《煤矿安全规程》第273条规定，在没有水压大于5.0MPa的水闸门定型产品，可在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。但是大能力高排量的大型潜水泵对排水的水质要求较高，在矿井灾变应急情况下，水质较差；另外，由于其用电量很大，易对电网电压形成冲击，电网电压不够稳定，易出现水泵故障，导致排水效率低，影响发挥应急救援的作用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，当矿井发生突水淹时，能够起到缩小灾变范围，减少矿井灾害程度和煤矿企业的经济损失。
[0005]本发明的技术方案是:大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，包括主井、副井、煤层和阶段水平大巷，阶段水平大巷包括一水平大巷、底部水平大巷和中间水平大巷。一水平大巷设有水平泵房，底部水平大巷设有底部水平泵房，中间水平大巷设有中间水平泵房。一水平泵房通过排水管路连接到地面，底部水平泵房通过直排管路连接到地面。中间水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙，水闸墙设有水闸门，水闸门设有I号泄水管路和2号泄水管路。I号泄水管路和2号泄水管路均设有高压控水阀门。底部水平大巷的底部水平I号泄水管路连接到底部水平泵房，中间水平大巷的I号泄水管路连接到中间水平泵房。底部水平大巷的底部水平2号泄水管路连接到中间水平泵房，中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。
[0006]中间水平大巷的数量为O?5个，各个中间水平大巷的I号泄水管路连接到各自水平大巷的泵房，各个中间水平大巷的2号泄水管路连接到上一中间水平大巷的泵房，最上层中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。中间水平大巷的数量为零时，底部水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。I号泄水管路和2号泄水管路的管径与所在水平大巷的水平泵房主排水管路的直径相同。水闸门的承压范围为2.5?5.0MPa0
[0007]本发明通过在矿井阶段水平大巷安设水闸墙，水闸墙上设有5.0MPa的水闸门，水闸门内安设两条的泄水管路，一条泄水管路(I号泄水管路)引到本水平泵房，另一条泄水管路(2号泄水管路)到上一水平泵房，泄水管路加装控制高压阀门。在深部水平发生突水时，关闭水闸门，当突水量超过深部水平泵房排水能力时，利用I号泄水管路上的控制高压阀门控制泄水量不超过本水平泵房排水能力，利用本水平排水系统排出一部分水量。随着水闸门内水位上升，依据连通器原理，2号泄水管路内水位上升，当水位上升至上阶段水平时，下水平部分灾害水量通过2号泄水管路靠自压泄到上阶段水平泵房，利用上阶段水平排水系统排水。随着突水量继续增大，水位继续上升，按此原理逐步向上一水平阶段引水，利用上一阶段水平排水系统排水。
[0008]本发明的有效果是:①矿井发生突水灾害时，各个阶段水平大巷可全部实现灾害区域快速隔离，实际水压均小于水闸门承受的最大水压5Mpa，解决了大采深高水压矿井无法使用市场上水闸门定型产品的难题。②通过水闸门墙内两条泄水管路，将超出低水平泵房排水能力的水量利用连通器原理自压到上个水平泵房，不至于将下水平淹没，水闸门外的生产区域能够继续生产。③能够同时发挥多个水平排水系统能力，提高了的操作灵活性，当总排水能力大于突水量时，不会淹没水平和矿井。④如果突水量过大，超过各水平排水系统总排水能力时，可以延缓淹没时间，为井下人员安全撤离争取足够的逃生时间。⑤缩小突水灾变范围，减少矿井灾害程度和煤矿企业的经济损失。
【附图说明】
[0009]图1为大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统的结构示意图；
图2为水闸门巷道的截面图；
图3为水闸门巷道的剖面图。
[0010]其中
I一二水平水闸门、2—底部水平水闸门、3—二水平泄I号水管路、4一底部水平I号泄水管路、5—二水平2号泄水管路、6—底部水平2号泄水管路、7—直排管路、8—底部水平泵房、9一二水平泵房、10—一水平泵房、11一煤层、12—一水平泵房排水管路、13—主井、14一副井、15—底部水平I号高压控水阀门、16—二水平I号高压控水阀门、17—底部水平2号高压控水阀门、18—二水平2号高压控水阀门、19一奥灰水位标高、20—地面、21—水闸墙、LI一一水平、L2—二水平、L3—底部水平、hi—一水平与奥灰水位高差、h2—二水平与一水平尚差、h3一底部水平与二水平尚差。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
[0012]本发明大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，如图1所示，包括主井13、副井14、煤层11和阶段水平大巷，阶段水平大巷包括一水平大巷、底部水平大巷和二水平大巷(中间水平大巷)。一水平LI为-400m水平，二水平L2为_600m水平，底部水平L3为-850m水平。一水平排水能力为3000m3/h，二水平排水能力为2500m3/h，底部水平排水能力为3000m3/h，底部水平为潜水泵直排地面。在二水平、底部水平大巷分别实施区域隔离卸压防排水系统。一水平大巷设有水平泵房10，底部水平大巷设有底部水平泵房8，二水平大巷设有二水平泵房9，一水平泵房通过排水管路12连接到地面20，底部水平泵房8通过直排管路7连接到地面。如图2、图3所示，二水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙21，二水平的水闸墙设有水闸门1，水闸门设有I号泄水管路3和2号泄水管路5。底部水平的水闸墙设有水闸门2，水闸门设有I号泄水管路4和2号泄水管路6。二水平水闸门承压2.5MPa，底部水平水闸门承压为4.5MPa或5.0MPa0 I号泄水管路和2号泄水管路的管径为Φ 425mm。底部水平I号泄水管路4设有底部水平I号高压控水阀门15，二水平I号泄水管路3设有二水平I号高压控水阀门16，二水平2号泄水管路5设有二水平2号高压控水阀门18，底部水平2号泄水管路6设有底部水平2号高压控水阀门17。底部水平大巷的底部水平I号泄水管路4连接到底部水平泵房8，二水平大巷I号泄水管路3连接到二水平泵房
9。底部水平2号泄水管路6连接到二水平泵房9，二水平大巷的2号泄水管路5连接到一水平泵房10。
[0013]本发明大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统的实施过程:矿井底部水平L3发生奥灰突水事故时，突水量较大，立即关闭的底部水平水闸门2，将发生灾害区域快速隔离。随着突水量的增大，底部水平I号泄水管路4泄水量增大，利用底部水平I号高压控水阀门15控制泄水量，使得泄水量不超过底部水平泵房排水能力。如果突水量继续增大，水闸门内水位逐步上升，根据连通器原理，泄水管路内的水位同步上升，水闸门开始承压，当灾害区域水位涨到二水平时，灾害水可以通过二水平2号泄水管路6自压排到二水平泵房9，当灾害区域水位涨到二水平L2时，立即关闭二水平水闸门I隔离二水平灾害区域，灾害区域水量通过二水平水闸墙内I号泄水管路3，将水排至二水平泵房9，启用二水平排水系统排水。同时，底部水平水闸门内的水通过底部水平I号泄水管路4、底部水平2号泄水管路6排到底部水平和二水平泵房同时排出。如果突水量大于二水平、底部水平泵房总排水能力，水位继续上涨，当水位涨到一水平LI时，启用一水平泵房排水，此时二水平水闸门处二水平I号泄水管路、二水平2号泄水管路5同时将水排至二水平泵房和一水平泵房，通过一水平泵房和二水平泵房排出。
【主权项】
1.一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，包括主井(13)、副井(14)、煤层(11)和阶段水平大巷，阶段水平大巷包括一水平大巷、底部水平大巷和中间水平大巷；一水平大巷设有一水平泵房(10)，底部水平大巷设有底部水平泵房(8)，中间水平大巷设有中间水平泵房；一水平泵房通过排水管路(12)连接到地面(20)，底部水平泵房(8)通过直排管路(7)连接到地面(20)，其特征是:所述中间水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙，水闸墙设有水闸门，所述水闸墙设有I号泄水管路和2号泄水管路；所述I号泄水管路和2号泄水管路均设有高压控水阀门；底部水平大巷的底部水平I号泄水管路(4)连接到底部水平泵房(8)，中间水平大巷的I号泄水管路连接到中间水平泵房；底部水平大巷的底部水平2号泄水管路(6)连接到中间水平泵房，中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房(10)。2.根据权利要求1所述的大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，其特征是:所述中间水平大巷的数量为O?5个，各个中间水平大巷的I号泄水管路连接到各自水平大巷的泵房，各个中间水平大巷的2号泄水管路连接到上一中间水平大巷的泵房；中间水平大巷的数量为零时，底部水平大巷2号泄水管路(6)连接到一水平泵房(10)。3.根据权利要求1所述的大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，其特征是:所述I号泄水管路和2号泄水管路的管径与所在水平大巷的水平泵房主排水管路直径相同。4.根据权利要求1所述的大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，其特征是:所述水闸门的承压范围为2.5?5.0MPa0
【专利摘要】本发明涉及一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，包括主井、副井、煤层、一水平大巷、底部水平大巷和中间水平大巷。各水平大巷分别设有水平泵房，一水平泵房和底部水平泵房设有连接地面的排水管路。中间水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙，水闸墙设有水闸门，水闸墙设有1号泄水管路和2号泄水管路。底部水平大巷的1号泄水管路连接到底部水平泵房，中间水平大巷的1号泄水管路连接到中间水平泵房。底部水平大巷的2号泄水管路连接到中间水平泵房，中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。本发明一条泄水管路将水引到本水平水泵房，另一条泄水管路将水引到上阶段水平泵房，能够起到缩小灾变范围、减少矿井灾害程度和企业经济损失的作用。
【IPC分类】E21F16/00, E21F17/00
【公开号】CN104895605
【申请号】CN201510302267
【发明人】赵庆彪, 高春芳, 蒋勤明, 高会春, 赵昕楠
【申请人】河北煤炭科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月4日
【技术领域】
[0001]本发明属于大采深高承压水矿井防治水技术领域，涉及一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统。
【背景技术】
[0002]大采深高承压水矿井和水文地质条件复杂的矿井按《煤矿安全规程》第273条要求，必须设置水闸门，实行分区隔离。当矿井发生煤层底板突水淹采区、淹水平甚至淹矿井的灾变时，能够起到缩小灾变范围的目的，实现一边治水、一边生产，减少矿井灾害程度和煤矿企业的经济损失。
[0003]大采深高承压水矿井水压均远远大于5.0MPa,目前，市场上还没有承受水压大于5.0MPa的水闸门成熟的定型产品。按照《煤矿安全规程》第273条规定，在没有水压大于5.0MPa的水闸门定型产品，可在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。但是大能力高排量的大型潜水泵对排水的水质要求较高，在矿井灾变应急情况下，水质较差；另外，由于其用电量很大，易对电网电压形成冲击，电网电压不够稳定，易出现水泵故障，导致排水效率低，影响发挥应急救援的作用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，当矿井发生突水淹时，能够起到缩小灾变范围，减少矿井灾害程度和煤矿企业的经济损失。
[0005]本发明的技术方案是:大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，包括主井、副井、煤层和阶段水平大巷，阶段水平大巷包括一水平大巷、底部水平大巷和中间水平大巷。一水平大巷设有水平泵房，底部水平大巷设有底部水平泵房，中间水平大巷设有中间水平泵房。一水平泵房通过排水管路连接到地面，底部水平泵房通过直排管路连接到地面。中间水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙，水闸墙设有水闸门，水闸门设有I号泄水管路和2号泄水管路。I号泄水管路和2号泄水管路均设有高压控水阀门。底部水平大巷的底部水平I号泄水管路连接到底部水平泵房，中间水平大巷的I号泄水管路连接到中间水平泵房。底部水平大巷的底部水平2号泄水管路连接到中间水平泵房，中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。
[0006]中间水平大巷的数量为O?5个，各个中间水平大巷的I号泄水管路连接到各自水平大巷的泵房，各个中间水平大巷的2号泄水管路连接到上一中间水平大巷的泵房，最上层中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。中间水平大巷的数量为零时，底部水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。I号泄水管路和2号泄水管路的管径与所在水平大巷的水平泵房主排水管路的直径相同。水闸门的承压范围为2.5?5.0MPa0
[0007]本发明通过在矿井阶段水平大巷安设水闸墙，水闸墙上设有5.0MPa的水闸门，水闸门内安设两条的泄水管路，一条泄水管路(I号泄水管路)引到本水平泵房，另一条泄水管路(2号泄水管路)到上一水平泵房，泄水管路加装控制高压阀门。在深部水平发生突水时，关闭水闸门，当突水量超过深部水平泵房排水能力时，利用I号泄水管路上的控制高压阀门控制泄水量不超过本水平泵房排水能力，利用本水平排水系统排出一部分水量。随着水闸门内水位上升，依据连通器原理，2号泄水管路内水位上升，当水位上升至上阶段水平时，下水平部分灾害水量通过2号泄水管路靠自压泄到上阶段水平泵房，利用上阶段水平排水系统排水。随着突水量继续增大，水位继续上升，按此原理逐步向上一水平阶段引水，利用上一阶段水平排水系统排水。
[0008]本发明的有效果是:①矿井发生突水灾害时，各个阶段水平大巷可全部实现灾害区域快速隔离，实际水压均小于水闸门承受的最大水压5Mpa，解决了大采深高水压矿井无法使用市场上水闸门定型产品的难题。②通过水闸门墙内两条泄水管路，将超出低水平泵房排水能力的水量利用连通器原理自压到上个水平泵房，不至于将下水平淹没，水闸门外的生产区域能够继续生产。③能够同时发挥多个水平排水系统能力，提高了的操作灵活性，当总排水能力大于突水量时，不会淹没水平和矿井。④如果突水量过大，超过各水平排水系统总排水能力时，可以延缓淹没时间，为井下人员安全撤离争取足够的逃生时间。⑤缩小突水灾变范围，减少矿井灾害程度和煤矿企业的经济损失。
【附图说明】
[0009]图1为大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统的结构示意图；
图2为水闸门巷道的截面图；
图3为水闸门巷道的剖面图。
[0010]其中
I一二水平水闸门、2—底部水平水闸门、3—二水平泄I号水管路、4一底部水平I号泄水管路、5—二水平2号泄水管路、6—底部水平2号泄水管路、7—直排管路、8—底部水平泵房、9一二水平泵房、10—一水平泵房、11一煤层、12—一水平泵房排水管路、13—主井、14一副井、15—底部水平I号高压控水阀门、16—二水平I号高压控水阀门、17—底部水平2号高压控水阀门、18—二水平2号高压控水阀门、19一奥灰水位标高、20—地面、21—水闸墙、LI一一水平、L2—二水平、L3—底部水平、hi—一水平与奥灰水位高差、h2—二水平与一水平尚差、h3一底部水平与二水平尚差。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
[0012]本发明大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，如图1所示，包括主井13、副井14、煤层11和阶段水平大巷，阶段水平大巷包括一水平大巷、底部水平大巷和二水平大巷(中间水平大巷)。一水平LI为-400m水平，二水平L2为_600m水平，底部水平L3为-850m水平。一水平排水能力为3000m3/h，二水平排水能力为2500m3/h，底部水平排水能力为3000m3/h，底部水平为潜水泵直排地面。在二水平、底部水平大巷分别实施区域隔离卸压防排水系统。一水平大巷设有水平泵房10，底部水平大巷设有底部水平泵房8，二水平大巷设有二水平泵房9，一水平泵房通过排水管路12连接到地面20，底部水平泵房8通过直排管路7连接到地面。如图2、图3所示，二水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙21，二水平的水闸墙设有水闸门1，水闸门设有I号泄水管路3和2号泄水管路5。底部水平的水闸墙设有水闸门2，水闸门设有I号泄水管路4和2号泄水管路6。二水平水闸门承压2.5MPa，底部水平水闸门承压为4.5MPa或5.0MPa0 I号泄水管路和2号泄水管路的管径为Φ 425mm。底部水平I号泄水管路4设有底部水平I号高压控水阀门15，二水平I号泄水管路3设有二水平I号高压控水阀门16，二水平2号泄水管路5设有二水平2号高压控水阀门18，底部水平2号泄水管路6设有底部水平2号高压控水阀门17。底部水平大巷的底部水平I号泄水管路4连接到底部水平泵房8，二水平大巷I号泄水管路3连接到二水平泵房
9。底部水平2号泄水管路6连接到二水平泵房9，二水平大巷的2号泄水管路5连接到一水平泵房10。
[0013]本发明大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统的实施过程:矿井底部水平L3发生奥灰突水事故时，突水量较大，立即关闭的底部水平水闸门2，将发生灾害区域快速隔离。随着突水量的增大，底部水平I号泄水管路4泄水量增大，利用底部水平I号高压控水阀门15控制泄水量，使得泄水量不超过底部水平泵房排水能力。如果突水量继续增大，水闸门内水位逐步上升，根据连通器原理，泄水管路内的水位同步上升，水闸门开始承压，当灾害区域水位涨到二水平时，灾害水可以通过二水平2号泄水管路6自压排到二水平泵房9，当灾害区域水位涨到二水平L2时，立即关闭二水平水闸门I隔离二水平灾害区域，灾害区域水量通过二水平水闸墙内I号泄水管路3，将水排至二水平泵房9，启用二水平排水系统排水。同时，底部水平水闸门内的水通过底部水平I号泄水管路4、底部水平2号泄水管路6排到底部水平和二水平泵房同时排出。如果突水量大于二水平、底部水平泵房总排水能力，水位继续上涨，当水位涨到一水平LI时，启用一水平泵房排水，此时二水平水闸门处二水平I号泄水管路、二水平2号泄水管路5同时将水排至二水平泵房和一水平泵房，通过一水平泵房和二水平泵房排出。
【主权项】
1.一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，包括主井(13)、副井(14)、煤层(11)和阶段水平大巷，阶段水平大巷包括一水平大巷、底部水平大巷和中间水平大巷；一水平大巷设有一水平泵房(10)，底部水平大巷设有底部水平泵房(8)，中间水平大巷设有中间水平泵房；一水平泵房通过排水管路(12)连接到地面(20)，底部水平泵房(8)通过直排管路(7)连接到地面(20)，其特征是:所述中间水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙，水闸墙设有水闸门，所述水闸墙设有I号泄水管路和2号泄水管路；所述I号泄水管路和2号泄水管路均设有高压控水阀门；底部水平大巷的底部水平I号泄水管路(4)连接到底部水平泵房(8)，中间水平大巷的I号泄水管路连接到中间水平泵房；底部水平大巷的底部水平2号泄水管路(6)连接到中间水平泵房，中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房(10)。2.根据权利要求1所述的大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，其特征是:所述中间水平大巷的数量为O?5个，各个中间水平大巷的I号泄水管路连接到各自水平大巷的泵房，各个中间水平大巷的2号泄水管路连接到上一中间水平大巷的泵房；中间水平大巷的数量为零时，底部水平大巷2号泄水管路(6)连接到一水平泵房(10)。3.根据权利要求1所述的大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，其特征是:所述I号泄水管路和2号泄水管路的管径与所在水平大巷的水平泵房主排水管路直径相同。4.根据权利要求1所述的大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，其特征是:所述水闸门的承压范围为2.5?5.0MPa0
【专利摘要】本发明涉及一种大采深高承压水矿井区域隔离卸压防控水系统，包括主井、副井、煤层、一水平大巷、底部水平大巷和中间水平大巷。各水平大巷分别设有水平泵房，一水平泵房和底部水平泵房设有连接地面的排水管路。中间水平大巷和底部水平大巷分别设有水闸墙，水闸墙设有水闸门，水闸墙设有1号泄水管路和2号泄水管路。底部水平大巷的1号泄水管路连接到底部水平泵房，中间水平大巷的1号泄水管路连接到中间水平泵房。底部水平大巷的2号泄水管路连接到中间水平泵房，中间水平大巷的2号泄水管路连接到一水平泵房。本发明一条泄水管路将水引到本水平水泵房，另一条泄水管路将水引到上阶段水平泵房，能够起到缩小灾变范围、减少矿井灾害程度和企业经济损失的作用。
【IPC分类】E21F16/00, E21F17/00
【公开号】CN104895605
【申请号】CN201510302267
【发明人】赵庆彪, 高春芳, 蒋勤明, 高会春, 赵昕楠
【申请人】河北煤炭科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月4日
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