[发明专利]一种矿用多级智能排水装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井领域，特别涉及一种矿用多级智能排水装置及方法。

背景技术

矿井下的地下岩体中绝大多数存在裂隙、节理、断层结构面，并且存在地下水层，这就造成工作面渗水、涌水、突水事件时常发生，为现场生产带来了不便，为员工生命安全带来了威胁。

目前，虽有部分文章提出了使用地面控制井下排水的措施，但由于成本较高且不适用于井下的恶劣环境，许多矿井依然使用人工操控电泵、风泵、离心泵进行排水。在矿产行业不景气的大背景下，节约生产成本、人力资源显然是重中之重。传统的人工排水就是有水就排，无水不排。一方面，考虑到电价有峰、平、谷之分，而峰值时段的电价大约是谷值时的2倍左右。现如今的排水方法在电能方面造成了一定的不必要浪费。另一方面，频繁地启停电动机，会造成过流、过载、开关损坏等现象，大大缩短了机械的使用寿命，在一定程度上加大了设备成本的投入。渗水情况时多时少，在工人懈怠或者排水不及时的情况下，很可能影响到工作面的正常生产。尤其是目前国内对于突水事件的紧急处理措施依然匮乏，严重影响到员工生命安全以及企业经济效益。

在排水系统的控制端，离心泵的操作流程依旧比较繁琐。尤其是在泵体的上水阶段，对于阀门的调节，有经验的老工人情况较好，但对于新人，掌控不好很可能引起烧泵现象，从而影响工作面正常生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种成本低、排水效果好、安全性能高的矿用多级智能排水装置，并提供一种矿用多级智能排水方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种矿用多级智能排水装置，包括工作面水速控制排水装置，所述工作面水速控制排水装置包括水速数据采集单元、水速数据处理单元、控制单元和水速预警单元，所述水速数据采集单元、控制单元、水速预警单元分别与水速数据处理单元相连。

上述矿用多级智能排水装置中，所述水速数据处理单元包括上位机和PLC，PLC与上位机相连，所述水速数据采集单元包括中空管道Ⅰ、中空管道Ⅱ、木块、铁块、皮带、荧光带、探照灯Ⅰ、探照灯Ⅱ、摄像头Ⅰ、摄像头Ⅱ、摄像头Ⅲ、管道底座Ⅰ、管道底座Ⅱ，管道底座Ⅰ、管道底座Ⅱ安装在水仓底部，中空管道Ⅰ底部设有渗水孔，中空管道Ⅱ底部塞有密封橡皮塞，中空管道Ⅰ与中空管道Ⅱ相互平行且分别垂直插入管道底座Ⅰ、管道底座Ⅱ中，木块垂直悬挂于中空管道Ⅰ中，铁块垂直悬挂于中空管道Ⅱ内，皮带两端分别固定在木块、铁块上，且皮带中部与水平面保持平行，摄像头Ⅰ、探照灯Ⅰ、摄像头Ⅱ、探照灯Ⅱ、摄像头Ⅲ依次布置在水仓上方的横梁上，摄像头Ⅰ、摄像头Ⅱ、摄像头Ⅲ信号输出端与PLC相连，荧光带喷置在皮带上，并处于摄像头Ⅰ、摄像头Ⅱ、摄像头Ⅲ拍摄范围内。

上述矿用多级智能排水装置中，所述控制单元包括主排水管、副排水管、排空管路和多路控制装置，每路控制装置均包括离心泵、离心泵电动机、自动阀门电动机、自动阀门、手动阀门、进水管、电磁阀门，离心泵电动机与离心泵连接，所述进水管的下端位于水仓内，进水管内部底端设有进水管水位传感器，进水管上端与离心泵进水口连接，离心泵的排气口经电磁阀门与排空管路相连，离心泵的出水口经手动阀门与副排水管相连，主排水管经自动阀门连接在离心泵的出水口与手动阀门之间的管路上，所述自动阀门电动机与自动阀门相连，所述水速预警单元包括设置在水仓上方横梁上的预警水速报警器，离心泵电动机、自动阀门电动机、电磁阀门、预警水速报警器与PLC相连。

上述矿用多级智能排水装置中，所述自动阀门包括阀门手柄、咬合端、接触端、轴承，咬合端与阀门手柄恰好咬合，接触端与咬合端背部紧密相连且与阀门手柄平齐，轴承与接触端背部中心紧密相连。

上述矿用多级智能排水装置还包括工作面水位控制装置，所述工作面水位控制装置包括水位数据采集单元和水位预警单元，水位数据采集单元包括上水位传感器Ⅰ、上水位传感器Ⅱ、下水位传感器Ⅰ、下水位传感器Ⅱ、预警水位传感器Ⅰ、预警水位传感器Ⅱ，上水位传感器Ⅰ、上水位传感器Ⅱ与水面等距且相对嵌于中空管道Ⅰ上部表面两端，下水位传感器Ⅰ、下水位传感器Ⅱ与进水管底部平齐且相对嵌于中空管道Ⅰ下部表面两端，预警水位传感器Ⅰ和预警水位传感器Ⅱ位于上水位传感器Ⅰ上方且相对嵌于中空管道Ⅰ表面两端，预警水位传感器Ⅰ和预警水位传感器Ⅱ所在直线平行于上水位传感器Ⅰ和上水位传感器Ⅱ所在直线，水位预警单元包括设置在水仓上方横梁上的预警水位报警器，上水位传感器Ⅰ、上水位传感器Ⅱ、下水位传感器Ⅰ、下水位传感器Ⅱ、预警水位传感器Ⅰ、预警水位传感器Ⅱ、预警水位报警器分别与PLC相连。