矿井安全抗灾型自动化主排水系统.pdf

本发明是矿井安全抗灾型自动化主排水系统，其可以实现矿井的正常排水、突发水灾事故抢险排水及灾后矿井生产恢复排水的功能。该系统由全自动地面远程监测与操控系统、多级离心水泵、水冷或分体风冷防水防爆型电机等组成。所述的全自动地面远程监测与操控系统，通过实时远程监测矿井水位与设备工作状况，实现远程开、停电机功能和井下主泵房排水管网的开、关电动闸阀的功能，由控制开关、传感器、数据总线、数据显示及处理等硬件和软件组成；水泵是普通的矿用多级离心式排水泵，由电机带动水泵工作，实现排水功能；电机结构型式是自动控制的水冷或分体风冷和防水密封的防爆型电机。

1.  一种矿井安全抗灾型自动化主排水系统，其特征在于其包括：
一个具有与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式、多台泵排水管网系统(1)，该排水系统既可以在矿井正常涌水状况下工作，也可以在突发水灾事故抢险排水及灾后矿井生产恢复排水工况下工作；
一个全自动地面远程监测与操控系统(2)，通过实时远程监测矿井水位与设备工作状况，实现远程开、停电机功能以及井下主泵房排水管网的电动闸阀开、关功能，由控制开关、传感器、数据总线、数据显示及处理等硬件和软件组成，实现井下无人值守；
一个具有与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式排水泵(3)，该水泵由电机驱动，实现排水功能，既可以在正常情况下工作，也可以在淹井状态下工作；
一个具有与排水泵配套的电机(4)，电机结构型式是自动控制的水冷或分体风冷和防水密封的防爆型电机。在正常情况下采用风冷或水冷防爆工况工作，事故淹井时由周围水冷却，依靠防水密封，实现潜排水工况工作。在淹井时可以通过远程开启管网闸阀与备用水泵，实现抢险排水的功能。

2.  根据权利要求1所述的矿井安全抗灾型自动化大型排水系统，其特征在于其中所述的矿用多泵、多级离心式排水管网系统(1)，该排水系统既可以在矿井正常涌水状况下工作，也可以在突发水灾事故抢险排水工况下工作。

3.  根据权利要求1所述的全自动地面远程监测与操控系统(2)，通过实时远程监测矿井水位与设备运转工作状况，实现远程开、停电机功能以及井下主泵房排水管网的电动闸阀开、关功能，由控制开关、传感器、数据总线、数据显示及处理等硬件和软件组成，实现井下无人值守。

4.  根据权利要求1所述的矿用多级离心式排水泵(3)，该水泵由电机驱动，实现排水功能，既可以在正常情况下工作，也可以在淹井状态下工作。

5.  根据权利要求1所述的与排水泵配套的电机(4)，电机结构型式是由自动控制的水冷或分体风冷和防水密封的防爆型电机。在正常情况下采用风冷或水冷防爆工况工作，事故淹井时靠周围水冷却，依靠防水密封，实现潜排水工况工作。在淹井时可以通过远程开启管网闸阀与备用电机，实现抢险排水及灾后矿井生产恢复排水的功能。

矿井安全抗灾型自动化主排水系统
技术领域
本发明涉及一种矿井安全抗灾型自动化主排水系统，尤其是涉及一种矿井正常排水和突发水灾事故淹井状态下的抢险排水及灾后生产恢复排水及灾后矿井生产恢复排水。
背景技术
矿井排水系统的设计、安装是按照《煤矿安全规程》的要求，有工作水泵、备用水泵和检修水泵，排水管网包括正常排水管路和备用管路，水泵的开、停是在井下泵房现场操作。现有技术只是考虑矿井的正常排水，对突水事故发生后的淹井状态下排水还未曾涉及，尤其是涌水量大或有突发水灾事故的矿井，时刻受到水患的威胁，直接影响着煤矿井下的安全生产，因此，如果能将正常工作的排水泵用于淹井事故状态下的抢险排水及灾后生产恢复排水及灾后矿井生产恢复排水，人员在地面操作，实现矿井安全抗灾自动化型排水系统，既节省了设备的投入，又达到了快速抢险、提高矿井抗灾能力和灾后恢复能力的目的。
发明内容
本发明的目的是在原有排水设备的基础上，通过将操控系统上移至地面，加装水位控制传感器、电机工作状况参数采集系统、改进电机密封结构和冷却方式等技术措施，提供一种既能够满足正常情况下的矿井排水，又能满足发生突水事故淹井状态下的抢险排水及灾后生产恢复排水，所要解决的技术问题是排水设备的自动化远程控制和管网闸阀的远程操控、电机的密封和冷却，通过将井下排水系统的设备和部件实现防水功能，将控制系统从井下移至地面操作，实现并下泵房无人值守，从而实现了排水设备水灾状态下的潜排水功能。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种矿井安全抗灾型自动化主排水系统，其包括：一个具有与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式、多台泵排水管网系统，该排水系统既可以在矿井正常涌水状况下工作，也可以在突发水灾事故抢险排水及灾后生产恢复排水工况下工作；一个全自动地面远程监测与操控系统，通过实时远程监测矿井水位与设备工作状况，实现远程开、停电机功能以及井下主泵房排水管网的电动闸阀开、关功能，由控制开关、传感器、数据总线、数据显示及处理等硬件和软件组成，实现井下无人值守；一个具有与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式排水泵，该水泵由电机驱动，实现排水功能，既可以在正常情况下工作，也可以在淹井状态下工作；一个具有与排水泵配套的电机，电机结构型式是自动控制的水冷或分体风冷和防水密封的防爆型电机，在正常情况下采用水冷或分体风冷防爆工况工作，事故淹井时由周围水冷却，依靠防水密封，实现潜排水工况工作，在淹井时可以通过远程开启管网闸阀与备用水泵，实现抢险排水及灾后生产恢复排水的功能。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的矿井安全抗灾型自动化主排水系统，其中所述的具有与矿井排水设计相适应的矿用多泵、多级离心式排水管网系统，既可以在矿井正常涌水状况下工作，也可以在突发水灾事故抢险排水及灾后生产恢复排水工况下工作；前述的全自动地面远程监测与操控系统，通过实时远程监测矿井水位与设备运转工作状况，实现远程开、停电机功能以及井下主泵房排水管网的电动闸阀开、关功能，由控制开关、传感器、数据总线、数据显示及处理等硬件和软件组成，实现井下无人值守；
前述的与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式排水泵，由电机驱动实现排水功能，既可以在正常情况下工作，也可以在淹井状态下工作；
前述的与排水泵配套的电机，其结构型式是自动控制的水冷或分体风冷和防水密封的防爆型电机，在正常情况下采用水冷或分体风冷防爆工况工作，在电机的后端架设一台带有水位传感器的风机，对电机进行水冷或分体风冷却，事故淹井时，水位到达淹井高度时，风机停止运转，由电机周围的矿井水冷却，电机的密封采用防水式合抱型结构，正常情况下密封装置打开，以减小摩擦阻力和密封的磨损，淹井时根据发送的信号使得密封合抱在轴上，防止外界水进入电机内部，电机轴承润滑油采用防水润滑油，依靠防水密封，实现潜排水工况工作，同时，在淹井时可以通过远程开启管网闸阀与备用水泵，实现抢险排水及灾后生产恢复排水的功能。
当矿井安全抗灾型自动化主排水系统准备工作时，由地面控制系统操作井下电控阀门对水泵进行灌泵，然后启动冷却风机对水泵电机冷却，开启水泵电机，最后打开管路闸阀，实现正常排水，井下监测装置将监测到的水位变化和设备运转的有关参数通过井下数据接受与传输分站及时传输到地面控制系统总站，然后分析整理，超限报警；当矿井安全抗灾型自动化主排水系统处于事故淹井状态时，首先由安装在不同部位的水位传感器报警，当水位高达设定位置时即认为处于淹井状态，此时，打开管路上所有的闸阀，开启备用泵，实现多泵、多趟管路同时排水，缩短排水过程、延缓淹井时间；当突发水量过大，矿井排水设备被淹，由于电机采用防水合抱型结构密封，可有效防止矿井水进入电机内部，此时的卧式排水泵就变成了潜水泵，水泵及电机依靠周围水冷却，同样保证了矿井排水设备的正常运转，为后续的事故处理奠定基础。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
改造成为卧潜两用型矿井自动化排水系统，使得矿井具有了安全抗灾的能力，该系统能够将矿井突发出水事故造成的损失降到最低程度。该新型排水系统具有操作简便、自动化程度高、监测手段齐全、预防与处理事故及时等优点。
本发明矿井安全抗灾型自动化主排水系统可以在原有排水系统的基础上进行技术改造，也可以在新安装的矿井排水系统中使用，因而，投入少、成本低，特别适用于地质条件复杂、涌水量大、涌水量不稳定的矿井。
附图说明
图1是本发明矿井安全抗灾型自动化主排水系统示意图。图2是本发明矿井安全抗灾型自动化主排水系统设备安装与传感器布置示意图。
具体实施方式
请参阅图1、图2所示，是本发明矿井安全抗灾型自动化主排水系统示意图。本发明矿井安全抗灾型自动化主排水系统具有一个与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式、多台泵排水管网系统(1)，一个全自动地面远程监测与操控系统(2)，一个具有与矿井排水设计相适应的矿用多级离心式排水泵(3)，一个具有与排水泵配套的电机(4)。
矿用多级离心式、多台泵排水管网系统(1)既可以在矿井正常涌水状况下工作，也可以在突发水灾事故抢险排水及灾后生产恢复排水工况下工作；
全自动地面远程监测与操控系统(2)，是通过实时远程监测矿井水位与设备工作状况，实现远程开、停电机功能以及井下主泵房排水管网的电动闸阀开、关功能，由控制开关、传感器、数据总线、数据显示及处理等硬件和软件组成，实现井下无人值守；
矿用多级离心式排水泵(3)是由电机驱动，实现排水功能，既可以在正常情况下工作，也可以在淹井状态下工作；
与排水泵配套的电机(4)结构型式是自动控制的水冷或分体风冷和防水密封的防爆型电机。在正常情况下采用水冷或分体风冷防爆工况工作，事故淹井时由周围水冷却，依靠防水密封，实现潜排水工况工作。在淹井时可以通过远程开启管网闸阀与备用水泵，实现抢险排水及灾后生产恢复排水的功能。
工作原理：当矿井安全抗灾型自动化主排水系统准备工作时，由地面控制系统通过电控阀门对水泵进行灌泵，然后启动冷却风机对电机冷却，开启水泵电机，打开管路闸阀，实现正常排水，井下监测装置将监测到的水位变化和设备运转的有关参数通过井下数据接受与传输分站及时传输到地面控制系统总站，然后分析整理，超限报警；当矿井安全抗灾型自动化主排水系统处于事故淹井状态时，首先由安装在不同部位的水位传感器报警，当水位高达设定位置时即认为处于淹井状态，此时，打开管路上所有的闸阀，开启备用泵，实现多泵、多趟管路同时排水，缩短排水过程、延缓淹井时间；当突发水量过大，矿井排水设备被淹，由于电机采用防水合抱型结构密封，可有效防止矿井水进入电机内部，此时的卧式排水泵就变成了潜水泵，水泵及电机依靠周围水冷却，同样保证了矿井排水设备的正常运转，为事故的后续处理奠定基础。