矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统及安装方法技术方案

本发明专利技术涉及矿井水灾事故应急救援技术领域，具体涉及一种矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统及安装方法，通过支架和浮艇使浮泵悬浮在水中，受浮泵出水口后依次连接的硬质金属管路、主泵及配套管阀沿斜坡重力分量推动作用，由托管橡胶轮对、托泵车、应急轻便轨道创造沿斜坡滚动的条件，借助矿用双速绞车、可移动滑轮组、钢丝绳控制牵引拉力和出绳速度实现浮泵以同步慢速随水位下行，并在主泵出水口后配接软体管路和缓闭阀门，将水源长距离安全输送。浮泵和主泵由供配电设备保障运行和监控，并在关键点位处系列化布置语音通话装置助力高效联动作业。本发明专利技术形成了无轨斜井应急排水系统轻量化快速构建的集成配套工艺技术解决方案和优化匹配的装备体系。和优化匹配的装备体系。和优化匹配的装备体系。

【技术实现步骤摘要】
矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统及安装方法


[0001]本专利技术涉及矿井水灾事故应急救援
，具体涉及一种矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统及安装方法，在井工开采、且无运输轨道或运输轨道遭到破坏的煤矿、非煤矿山发生水灾事故后，由救援人员深入井下快速构建的浮泵式应急排水模式，以便大流量强排降低水位，从而争取时间搜救遇险矿工和尽快恢复生产。

技术介绍

[0002]我国矿山数量众多、开采向深部延伸，矿井涌水量呈增大趋势。近几年，以斜井为主的矿山水灾事故正处于易发期，随着采深加大，透水事故呈现加重的趋势，已成为仅次于瓦斯爆炸的第二大灾害，会造成一系列的环境和生态问题。矿山水灾事故发生后，矿井应急工作的关键阶段为抢险救灾和治水保矿。斜井水灾事故的抢险通常采用矿用接力泵与传统的矿用离心式水泵组合后配接无缝钢管、球墨铸铁管或SEP复合管的排水作业模式，均通过由钢制轮对构成的下泵车和若干下管车承载并借助矿井现有提升设备沿轨道依次下放完成水泵与硬质管路、硬质管路之间的过渡连接组合后使水泵布设于动水面以上。采用此种追排水方式需随水面的持续下降不断补充安装硬质管路以使水泵靠近动水面，存在以下技术问题：
[0003](1)对于部分建设年代较早的矿井，井下运输条件并不完善，无轨、轨道规格不标准、轨道铺设不全的情况较多，且灾害发生后轨道极有可能遭受破坏，使得由钢制轮对构成的下泵车和若干下管车难以移动；
[0004](2)矿用离心式水泵在斜井抢险排水过程中稳定性、可靠性欠佳，目前在实际应用中广泛采用矿用潜水泵替代；
[0005](3)多节硬质管路长距离串接形式普遍存在重量体积大、井下牵引运输机动性差和缺乏快速连接装置，而且采用法兰端面结合和螺栓紧固的传统方式安装费时费力；
[0006](4)水泵、管路、阀门、过渡连接装置等的匹配连接、整体移动及水泵的供配电等工艺流程复杂，辅助设备多，配套的附属部件如动力接口、插件等由于没有统一的标准规范体系，互换性、通用性欠佳，难以快速形成救援合力；
[0007](5)固定安装的矿井现有提升设备不满足绳速大范围调控、多工作模式切换和按需灵活布设等实际需要，而常规的矿用调速绞车最低绳速偏高、容绳量不足且高速出绳时牵引拉力偏小，缺乏适用于系统构建和整体移动的动力供给技术手段。
[0008](6)现场供电条件限制,且设备功能不全，无法实现对用电设备的动力驱动和综合保护。
[0009]我国现有38支国家级矿山应急救援队伍，多数已配备矿用水泵及其运输、安装、使用所需配套部件和辅助设备，具备应急排水的功能定位，但由于缺乏专业技术培训和现场应急处置经验，难以真正盘活排水装备。当矿山突发重大及以上透水事故时，主要依靠6个矿山专业排水站，其中郑州、开滦、峰峰三个北方排水站主要面向竖井构建大流量、高扬程矿用潜水泵与钢管垂直吊装的重型排水系统，有轨斜井排水也主要借助钢管，而江西、邵
阳、四川三个南方排水站主要应对中小型斜井透水事故，已与各类矿用水泵搭配构建过有轨斜井应急排水单泵模式、串联模式、并联模式、分级模式、残水排除模式。因此，目前亟需一种适用于无轨斜井轻量化快速构建的成熟装备体系和工艺模式。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，通过快速铺设结合了轨枕的应急轻便轨道创造移动运输条件，并采用硬质金属管路和浮艇支撑浮泵浸没于水中并输水至主矿用潜水泵，后经附加有缓闭功能的软体非金属管路组合串联后将水源继续接力向井上输送，可完整地呈现出轻型可移动式集成配套的装备体系。
[0011]为了达到上述目的，提供了一种矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，包括浮泵排水子系统、主泵排水子系统和牵引移动子系统；
[0012]所述浮泵排水子系统包括浮泵，其外表面安装的支架向上垂直固定于水面漂浮的浮艇，利用矿井水的浮力使浮泵悬置于动水面以下固定深度，浮力可在水池中试验确认；所述浮泵的出水口通过法兰端面结合和螺栓紧固方式依次串联有逆止阀、分段组合式的硬质金属管路和过渡短节；所述硬质金属管路下方设置有若干托管橡胶轮对；
[0013]所述主泵排水子系统包括主泵、包覆主泵的吸水罩，以及设置在吸水罩下方的托泵车；所述主泵出水口与缓闭阀门、放水控制短节、过渡弯头经法兰端面结合和螺栓紧固方式沿水源抽送方向依次首尾连接；所述吸水罩为套接在主泵外端使两者形成充水夹层的封闭壳体，与过渡短节的出水口通过法兰端面结合和螺栓紧固方式连通，并经螺栓紧固方式与承载主泵和吸水罩的托泵车结合后可沿巷道斜坡方向在人工临时铺设的应急轻便轨道上移动；所述放水控制短节为具有水源的导通、截止和旁路引流排放及压力显示功能的组合件；所述过渡弯头出水口通过快速连接方式与多段组合式软体管路串联组合后将水源抽送至指定地点，过渡弯头与软体管路之间、各段软体管路之间均通过快速连接方式沿水源抽送方向依次首尾连接；
[0014]所述牵引移动子系统包括矿用双速绞车、钢丝绳及逐段拼接的应急轻便轨道；所述矿用双速绞车在传统的绞车传力技术基础上设置有高低两种调速档位；所述钢丝绳一端固定安装在矿用双速绞车上，另一端连接浮泵或托泵车；所述应急轻便轨道用于承接托泵车在沿巷道斜坡方向上移动；
[0015]有益效果：
[0016]1.浮泵排水子系统中浮泵、支架和浮艇的组合，使得浮泵始终位于水下固定深度，避免了浮泵与斜井围岩相接触，提供保护作用的同时构建了强排涌水的模式，并经硬质金属管路的刚性连接避免了浮泵在水中窜动和按非既定施力方向移动，保证了持续向主泵抽水，且排水过程中无需人为主动调节浮泵的安置位置，极大地提高了工作效率，减少了人力投入。主泵排水子系统中集成吸水罩的主泵，实现潜水泵非潜水运行模式，克服了潜水电泵必须潜没水中运行的技术障碍，扩大了潜水电泵应用范围。牵引移动子系统使得托泵车能够通过双速绞车、钢丝绳和应急轻便轨道方便且省力的运输到指定位置，有效解决了斜井无轨道时的排水要求，同时可实现排水、铺轨、移动一体化作业，直到将水排至井底，从而创造了滚动运输条件，并发挥了一机多用的传动效能。
[0017]2.本方案创建了对指导无轨斜井应急排水系统现场合理安装、快速运行出水具有
重要应用价值的成套技术方案，涉及的类别全面且可完整、清晰、直观地反映出排水水泵及其所有相关的配套部件和辅助设备配置明细和配套部件、辅助设备之间的组合连接关系，对水泵轻量化运行具有指导意义，具备成套性、适应性、通用性、机动性特点，解决了目前系统配置混乱，部件组合和衔接不畅，严重影响救援效力的问题。
[0018]3.本方案形成了可直接指导现场作业的工艺模式图，可规范矿山应急排水系统的安装、使用，重点解决了其运行模式和布局难构建的实际问题，优化组合了系统保障和运输安装所需各类设备，具有全面性、综合性、系统性特点，为目前矿用潜水泵应对复杂透水事故提供了抢险应急排水工艺技术解决方案，是未来标准化建设的核心，将改变目前监管监察、考核、评定等缺乏依据的现状。
[0019]4.本方案提出了矿山应急排水的软体管路轻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，其特征在于：包括浮泵排水子系统、主泵排水子系统和牵引移动子系统；所述浮泵排水子系统包括浮泵，所述浮泵外表面安装有支架并通过支架向上垂直固定于水面漂浮的浮艇，利用矿井水的浮力使浮泵悬置于动水面以下固定深度；所述浮泵的出水口通过法兰盘依次串联有逆止阀、分段组合式的硬质金属管路和过渡短节；所述硬质金属管路下方设置有若干托管橡胶轮对；所述主泵排水子系统包括主泵、包覆主泵的吸水罩，以及设置在吸水罩下方的托泵车；所述主泵出水口通过法兰盘依次串联有缓闭阀门、放水控制短节、过渡弯头；所述吸水罩与过渡短节的出水口通过法兰盘连通；所述过渡弯头出水口通过快速连接方式串联有多段组合式软体管路；所述牵引移动子系统包括矿用双速绞车、钢丝绳及逐段拼接的应急轻便轨道；所述矿用双速绞车设置有高低两种调速档位；所述钢丝绳一端固定安装在矿用双速绞车上，另一端连接浮泵或托泵车；所述应急轻便轨道用于承接托泵车在沿巷道斜坡方向上移动。2.根据权利要求1所述的矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，其特征在于：还包括供配电子系统，所述供配电子系统包括用于检测水位和温度的浮泵检测装置和主泵检测装置，以及经浮泵动力电缆、主泵动力电缆分别向浮泵、主泵提供动力驱动的交流电能和经浮泵控制电缆、主泵控制电缆分别获取浮泵检测装置、主泵检测装置对运行工况的反馈信号，并分别调控浮泵、主泵运行状态的浮泵电控设备、主泵电控设备。3.根据权利要求2所述的矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，其特征在于：还包括斜井语音信号传输子系统；所述斜井语音信号传输子系统包括位于浮泵位置的浮泵语音通话装置、位于主泵位置的主泵语音通话装置、位于矿用双速绞车位置的绞车语音通话装置，以及位于浮泵电控设备和主泵电控设备位置的电控设备语音通话装置。4.根据权利要求2所述的矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，其特征在于：所述浮泵电控设备和主泵电控设备为非防爆型起动控制柜或防爆真空开关和防爆低压软起动器分项串接的矿用单体，集成有配电开关、供电保护、相序鉴别和平滑起动功能。5.根据权利要求1所述的矿山无轨斜井浮泵式应急排水系统，其特征在于：所述软体管路为矿用可扁平盘卷热塑性聚氨酯非金属软管或可拖式不锈钢金属软管；所述软体管路包括管体和管尾；所述管体的端部内表面套于管尾外表面形成圆筒状，且其端部外表面设置有使管体和管尾贴合紧固的抱箍；相邻两管尾端部分别设置组合锁扣经相互咬合连接固定，所述管尾端面开设有沟槽且嵌入有轴向挤压的密封圈，其外圆表面设置有凸台端面和凹槽内卡入的挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛亮，张广勋，蒋德献，张世涛，陈波，刘林，廖树芸，井婷婷，舒远，余秀清，陈于金，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：