一种用于煤矿地下水库的清淤系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于煤矿地下水库的清淤系统及方法，其中该系统包括脉冲气源输出装置、脉冲气流管道、注水管、清淤管和地沟。其中，脉冲气流管道位于清淤管内。脉冲气流管道其中一端位于地下水库内且封闭，另一端与脉冲气源输出装置连接。清淤管的其中一端伸入地下水库，另一端伸入地沟，并且清淤管上正对地下水库内矿井水流向的外侧面设有开孔。注水管设置在矿井水流向的上游位置并伸入地下水库。本发明专利技术涉及的用于煤矿地下水库的清淤系统及方法，能够根据煤矿地下水库的自身特点和悬浮物的沉降特征快速清理淤积悬浮物，确保地下水库净化效果及水资源储存调配。化效果及水资源储存调配。化效果及水资源储存调配。

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿地下水库的清淤系统及方法


[0001]本专利技术涉及矿业工程
，具体涉及一种用于煤矿地下水库的清淤系统及方法。

技术介绍

[0002]水资源是支撑煤炭资源开发、区域经济发展和生态环境协调的基础资源。随着我国大型能源基地建设和煤炭资源开发向西部生态脆弱区转移，煤炭规模开发使本已脆弱的生态环境和有限的水资源更加受到影响，西部生态脆弱区水资源短缺已成为制约我国煤炭工业科学发展的关键因素。经过实践证明，煤矿地下水库技术作为一种重要的煤矿开采水资源保护技术，已成功在神东矿区全面实施。
[0003]煤矿地下水库运行过程中，矿井水在地下水库内部的岩石裂缝和孔隙中运移，其自身所含悬浮物在自由沉降和岩体阻力的作用下得到去除，因此，煤矿地下水库能够去除矿井水悬浮物，进而净化矿井水。然而，煤矿地下水库内部岩体在长期的净化过程中，由于悬浮物的累积，会造成岩体裂缝和孔隙淤积，从而影响地下水库储水空间的库容和水质净化效果，也会改变储水岩体的渗透率，进而影响地下水库内的水资源调配和使用。
[0004]目前，现有技术中的一些清理地下水库、井下巷道、地面水库的淤煤和泥沙的解决方案，存在对于煤矿地下水库的适用性比较差，清淤技术耗时长，清淤范围小和清淤效果并不理想的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够有效改善清淤效果、节省清淤时间和扩大清淤范围的用于煤矿地下水库的清淤系统及方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种用于煤矿地下水库的清淤系统，包括脉冲气源输出装置、脉冲气流管道、注水管、清淤管和地沟。其中，脉冲气流管道位于清淤管内。脉冲气流管道其中一端位于地下水库内且封闭，另一端与脉冲气源输出装置连接。清淤管的其中一端伸入地下水库，另一端伸入地沟，并且清淤管上正对地下水库内矿井水流向的外侧面设有开孔。注水管设置在矿井水流向的上游位置并伸入地下水库。
[0008]根据本专利技术的用于煤矿地下水库的清淤系统，在充分考虑煤矿地下水库的自身特点，将注水管设置在矿井水流向的上游位置，更加适用于地下水库的清淤，且操作简单易实现。通过脉冲气源输出装置输出间歇式、激烈爆发性的脉冲气流能对进入清淤管内的悬浮物造成强紊流扰动，进而排出地下水库，另外，脉冲气流在矿井水上升过程中，也会对其上升路径上的悬浮物造成扰动，叠加了扰动效果，因此极大程度上加强了清淤效果，并且间接节省了清淤能耗。
[0009]对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
[0010]根据专利技术的用于煤矿地下水库的清淤系统，在一个优选的实施方式中，清淤管上
至少包括两组开孔。
[0011]清淤管的多孔设计，使得大范围清淤时效率更高，有效节省时间。
[0012]具体地，在一个优选的实施方式中，脉冲气流管道包括与脉冲气源输出装置连接的脉冲气流母管和与脉冲气流母管连接的脉冲气流支管。脉冲气流支管上设有开孔且位于清淤管内。脉冲气流支管的其中一端位于地下水库内且封闭，另一端与脉冲气流母管连接。
[0013]清淤管和脉冲气流支管的组合设计，使得在脉冲气流对悬浮物形成强紊流扰动时能够及时排除水库，从而使得清淤效果更好。
[0014]进一步地，在一个优选的实施方式中，脉冲气流支管至少包括两组。
[0015]根据地下水库的坡度、矿井水流向和悬浮物的沉降特征，设置能够大范围清淤的多组管道，能够更进一步提高清淤效率。
[0016]具体地，在一个优选的实施方式中，第一组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线与注水管的中心线之间的间距和第二组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线与第一组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线之间的间距相等。
[0017]由于矿井水在地下流动过程中，悬浮物受到岩体阻力和自身重力作用，发生沉降。同时，在水流作用下，悬浮物将在注水管下游及四周区域逐渐沉降，并且悬浮物在裂缝和孔隙汇总长时间积累，会逐渐压实进而发生板结。因此，根据上述悬浮物的沉降特性，在地下水库的淤积主要集中区域范围内设置间距较小的清淤管组合，能够极大程度上提高清淤效果和清淤效率。
[0018]进一步地，在一个优选的实施方式中，第三组及之后的每组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线与前一组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线之间的间距均为前两组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线之间的间距的2倍。
[0019]在远离地下水库的淤积主要集中区域的范围内设置间隔相对较大的清淤管组合，能够保证提高清淤效果的同时尽可能简化结构，节省成本。
[0020]进一步地，在一个优选的实施方式中，第一组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线与第二组脉冲气流支管外设置的清淤管的中心线组成平面的坡度为地下水库的坡度。
[0021]这种组合形式，能够在充分考虑悬浮物的沉降特性的基础上，有效提高清淤效果和效率。
[0022]具体地，在一个优选的实施方式中，清淤管道与脉冲气流支管伸入地下水库的长度为地下水库宽度的3/4，清淤管的中心线距离地下水库底板的深度为地下水库高度的1/4。
[0023]这种结构形式，能够有效对沉降在地下水库底部的悬浮物进行强紊流扰动，避免悬浮物在裂缝和孔隙中长时间积累逐渐压实进而发生板结。
[0024]具体地，在一个优选的实施方式中，清淤管的管径为脉冲气流支管管径的3倍。
[0025]这种结构形式，能够有效对随矿井水进入清淤管中的悬浮物进行强紊流扰动尽快排出地下水库。
[0026]进一步地，在一个优选的实施方式中，脉冲气流支管上与开孔对应的位置以及脉冲气流支管的顶端设有对称布置的单向阀。
[0027]单向阀只允许介质向一个方向流动并能够有效阻止介质反向流动，因此脉冲气流可以从单向阀喷出，并有效避免矿井水从单向阀进入脉冲气流支气管。
[0028]进一步地，在一个优选的实施方式中，脉冲气流支管上靠近脉冲气流母管的位置设有高频电磁阀。
[0029]通过高频电磁阀能够快速启闭并灵活调整出适应于清淤的脉冲气流，对悬浮物造成强紊流扰动，悬浮物跟随矿井水进入清淤管，进而排出地下水库。
[0030]具体地，在一个优选的实施方式中，注水管伸入地下水库的长度为地下水库宽度的1/2，注水管的中心线距离地下水库底板的深度为地下水库高度的1/3。
[0031]这种布置形式，非常有利于注水管从工作面收集高悬浮物矿井水并向地下水库注入。
[0032]进一步地，在一个优选的实施方式中，开孔上设有篦子，篦子上开有圆孔，圆孔的孔径不大于3mm。
[0033]通过在清淤管上间隔设置的开孔上设置篦子，并在篦子上设置孔径不大于3mm的圆孔，能够有效避免大颗粒物进入清淤管，造成管道堵塞，影响清淤效果。
[0034]进一步地，在一个优选的实施方式中，脉冲气流输出装置的出口处设有电动阀门。
[0035]通过电动阀门可以自动控制脉冲气流输出装置的启闭。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，包括脉冲气源输出装置、脉冲气流管道、注水管、清淤管和地沟；其中，所述脉冲气流管道位于所述清淤管内；所述脉冲气流管道其中一端位于地下水库内且封闭，另一端与所述脉冲气源输出装置连接；所述清淤管的其中一端伸入地下水库，另一端伸入所述地沟，并且所述清淤管上正对地下水库内矿井水流向的外侧面设有开孔；所述注水管设置在矿井水流向的上游位置并伸入地下水库。2.根据权利要求1所述的用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，所述清淤管上至少包括两组开孔。3.根据权利要求1或2所述的用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，所述脉冲气流管道包括与所述脉冲气源输出装置连接的脉冲气流母管和与所述脉冲气流母管连接的脉冲气流支管，所述脉冲气流支管上设有所述开孔且位于所述清淤管内；所述脉冲气流支管的其中一端位于地下水库内且封闭，另一端与所述脉冲气流母管连接。4.根据权利要求3所述的用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，所述脉冲气流支管至少包括两组。5.根据权利要求4所述的用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，第一组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线与所述注水管的中心线之间的间距和第二组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线与第一组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线之间的间距相等。6.根据权利要求5所述的用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，第三组及之后的每组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线与前一组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线之间的间距均为前两组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线之间的间距的2倍。7.根据权利要求5所述的用于煤矿地下水库的清淤系统，其特征在于，第一组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线与第二组所述脉冲气流支管外设置的所述清淤管的中心线组成平面的坡度为地下水库的坡度。8.根据权利要求3所述的用于煤矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋斌斌，李井峰，郭洋楠，郭强，李庭，曹志国，李全生，顾大钊，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：