[發(fā)明專利]煤礦安全抽除瓦斯和提升地下水雙功能真空裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710074147.5
• 申請日: 2007-04-25
• 公開（公告）號: CN101294499A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慶玉;穆玉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 張慶玉
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21F16/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明煤礦安全抽除瓦斯和提升地下水雙功能真空裝置是一種利用由水柱塞式真空泵和壓縮機規(guī)模獲得的真空能量和由鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣為動力，形成應(yīng)急規(guī)模抽除瓦斯氣體和提升地下水能力，并具備應(yīng)急儲水能力的系統(tǒng)真空裝置。主要用于煤礦安全生產(chǎn)方面，達到井下發(fā)生瓦斯突出時能及時規(guī)模真空抽除防止瓦斯爆炸；發(fā)生透水時能夠具備應(yīng)急規(guī)模提水和應(yīng)急儲水能力，防止發(fā)生淹井災(zāi)難，亦可應(yīng)用于水力采煤和井下負壓通風方面。

二、背景技術(shù)

目前我國煤炭工業(yè)不安全生產(chǎn)形勢非常嚴峻，致使礦工重大傷亡的井下瓦斯爆炸和透水淹井事故時有發(fā)生，造成這種嚴峻不安全生產(chǎn)形勢的主要技術(shù)原因是，在煤礦井下發(fā)生瓦斯突出和透水事故時的應(yīng)急處理能力不足所造成。如目前煤礦抽除井下瓦斯氣體的設(shè)備，大都采用水環(huán)式真空泵，因其真空泵存有工作性能不穩(wěn)定、效率低、真空度低、能耗高、排出抽除氣體壓力低、等缺點，所以用水環(huán)式真空泵抽除瓦斯氣體，難以達到應(yīng)急規(guī)模抽除突出瓦斯氣體的要求；再如，目前煤礦井下水的提升大都采用離心式水泵來完成，由于受離心泵吸程高度的限制和要經(jīng)過兩級配水過程，使井下儲水倉高度一般都不能超過4米，使井下儲水倉的儲水容量受到限制，不具備應(yīng)急儲水能力，所以井下發(fā)生透水事故后，大都造成淹井災(zāi)難。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的：利用發(fā)明的水柱塞式真空泵和壓縮機構(gòu)成瓦斯真空抽除系統(tǒng)，形成應(yīng)急規(guī)模抽取瓦斯氣體能力，防止在瓦斯突出時發(fā)生爆炸災(zāi)難；利用發(fā)明的真空蒸汽深井提水機構(gòu)成以鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣為動力地下水真空蒸汽提升系統(tǒng)，形成應(yīng)急規(guī)模提水和應(yīng)急規(guī)模儲水能力，防止在透水時發(fā)生淹井災(zāi)難。在正常工況下：利用瓦斯真空抽除系統(tǒng)作為井下高效負壓通風系統(tǒng)；利用地下水真空蒸汽提升系統(tǒng)作為不用電力的規(guī)模廉價地下水提水系統(tǒng)。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)：包括由水柱塞式真空泵和壓縮機、真空管路、排氣管路、放氣管路、二個電動閥、儲氣罐等，水柱塞式真空泵和壓縮機安裝在主巷道地面上，通過真空管路與采煤工作面相連通，通過排氣管路與安裝在地面上的儲氣罐相連通，組成的瓦斯氣體真空抽除系統(tǒng)；包括由兩臺并聯(lián)真空蒸汽深井提水機、兩個連通水池、上位水倉、下位水倉、多個配水閥門、鍋爐、蒸汽管路等，上位水倉位于主巷道地面下，通過多個配水閥門與位于下面洞室內(nèi)的下位水倉相連通，兩臺并聯(lián)真空蒸汽深井提水機分別安裝在下位水倉內(nèi)的兩個連通水池內(nèi)的基礎(chǔ)上面，通過蒸汽管路將與安裝在地面上的鍋爐相連通，組成地下水真空蒸汽提升系統(tǒng)。

水柱塞式真空泵和壓縮機的結(jié)構(gòu)：包括由多個真空獲得器、真空制冷器、氣水分離器、水泵、輸水管路、電器控制箱、循環(huán)水池、溫度傳感器、工作平臺等組成，其中真空獲得器是由真空室、尾管、真空閥、排氣閥、水位傳感器、給水泵、真空管、兩個電動閥、等組成；真空制冷器是由真空室、制冷室、尾管、真空閥、排氣閥、水位傳感器、給水泵、放水管、真空管、電動真空閥、兩個電動閥等組成；氣水分離器是由分離室、水位傳感器、壓力表、放水管、電動閥等組成。

真空蒸汽深井提水機的結(jié)構(gòu)：包括由真空提水器、多個壓力輸水器、輸水管路、凝汽器、水蒸氣噴射真空泵、蒸汽管路、真空管路、電器控制箱、連通水池等組成，其中真空提水器是由真空儲水室、吸水管、壓力輸水管、電動真空閥、電動閥、兩個底閥、水位傳感器等組成；壓力輸水器是由壓力儲水室、壓力輸水管、底閥、兩個電動閥等組成。

本發(fā)明的工作原理：利用發(fā)明的具備規(guī)模獲得真空和壓力排放被抽除氣體功能的水柱塞式真空泵和壓縮機，構(gòu)成瓦斯真空抽除系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)急規(guī)模抽除和儲存瓦斯氣體，防止瓦斯氣體爆炸；以鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣為動力，利用發(fā)明的具備規(guī)模提升深層地下水功能的真空蒸汽深井提水機，構(gòu)成地下水真空蒸汽提升系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)急規(guī)模提升地下水和應(yīng)急規(guī)模儲水，防止發(fā)生淹井災(zāi)難。

水柱塞式真空泵和壓縮機的工作原理：真空獲得器的真空室安裝在工作平臺上面，工作平臺高于下面循環(huán)水池水面10.33米，真空室下部的尾管伸入到循環(huán)水池水中，利用在常壓下真空吸上水柱的極限高度不超過10.33米的原理，通過水泵和輸水管路將循環(huán)水池內(nèi)的水壓入真空室內(nèi)，壓入真空室內(nèi)的水量在上升的過程中便形成水柱塞的工況，將真空室內(nèi)水面以上的氣體壓縮，壓縮氣體將真空室內(nèi)上部的真空閥壓緊封嚴并壓開排氣閥排入大氣中，壓入的水量注滿真空室后便完成了排除氣體的工作，其后由真空室內(nèi)的水位傳感器發(fā)出電信號使輸水管路上的電動閥關(guān)閉，同時使真空室尾管上的電動閥開啟，這樣真空室內(nèi)的水量便通過尾管壓入循環(huán)水池內(nèi)，真空室在放水的過程中便形成真空，排氣閥被大氣壓力壓緊封嚴，被抽除的氣體通過真空管路壓開真空閥壓入真空室內(nèi)，完成抽除氣體獲得真空的工作。