專利名稱:礦井水倉的制作方法
所屬領(lǐng)域礦井和隧道排水系統(tǒng)。
水倉是礦井和隧道排水系統(tǒng)的重要組成部分，國內(nèi)外礦井排水系統(tǒng)中水倉的作用是儲水和沉淀雜質(zhì)。這種水倉清掃十分困難，需要做大量的準(zhǔn)備工作，另設(shè)排水設(shè)施，并且成本高，效率低，特別是大部分人工清理水倉的礦井，更為嚴(yán)重，成為長期無法解決的問題。
本實用新型的目的是提供一種改進(jìn)的水倉，使其既可使水倉儲水量隨時降到零；又可大量減少礦井涌水在水倉的大量沉淀；同時又可提供隨時可以清掃水倉的條件。
本實用新型是通過下述結(jié)構(gòu)來達(dá)到上述目的這種結(jié)構(gòu)包括水泵、清掃裝置、沉井、吸水管、主體水倉、配水倉、水倉水溝、原吸水井等。
如附圖1所示，其中1水泵、2清掃裝置、3吸水管、4主體水倉、5配水倉、6沉井、7水倉水溝、8原吸水井。
本實用新型所提供的水倉是如何在排水系統(tǒng)中實現(xiàn)上述結(jié)果的呢？首先分析一下水倉雜質(zhì)沉淀率和水倉儲水量，有效沉淀時間及沉淀速度之間的關(guān)系。
設(shè)水倉儲水量V，有效沉淀時間為t，雜質(zhì)沉淀速度為u，則水倉任意時刻雜質(zhì)沉淀量為W＝V·t·u (Ⅰ)如果(Ⅰ)式中水倉儲水量V，有效沉淀時間t及雜質(zhì)沉淀速度u任一項趨近于零時，這時的水倉雜質(zhì)沉淀量為W＝0 (Ⅱ)本實用新型所提供的水倉，能在排水系統(tǒng)中實現(xiàn)(Ⅱ)式所需條件。其原理如下
如圖1所示的水倉，在原吸水井(8)的下部，增設(shè)沉井(6)，并將吸水管(3)延長到沉井下部。這樣就提高了水泵的吸水能力，并可以達(dá)到在任意時刻使水倉儲水降為零。
如果這時排水系統(tǒng)繼續(xù)運行，并能保持最高效率，就達(dá)到了礦井排水和水倉使用的最佳狀態(tài)。
隨時使水倉儲水量降為零和大量減少雜質(zhì)在水倉的沉淀量的過程就是這樣實現(xiàn)的。
隨時清掃水倉，則是在隨時消除剩水后，讓礦井涌水集中于水倉水溝(如圖1中的7所示)溢流實現(xiàn)的。
圖1所示的水倉水溝(7)，規(guī)格可以根據(jù)涌水量而定。一般以能溢流全部涌水為好。其坡度與主體水倉相同。圖1所示的配水倉(5)底部以水倉水溝底面為基準(zhǔn)，并與主體水倉坡度相同。
圖1所示的清掃裝置(2)，其作用是用于沉井底部雜質(zhì)的清掃，以保證沉井的正常使用。下面介紹幾種清掃裝置第一種壓力風(fēng)式清掃裝置。
這種清掃裝置效果好，清掃時必須關(guān)閉排水閘門，待清掃完畢，汽泡溢出后，方可正常排水。
第二種壓力水式清掃裝置。
在有壓力水的情況下，可采用壓力水式清掃裝置。這種裝置工作時水泵可正常運行。
第三種自壓力水式清掃裝置。
這種清掃裝置是利用水泵排水自壓，正常排水后，即可進(jìn)行清掃。
另外，還有機械式清掃裝置。
如類似洗衣機波輪式；或螺旋槳式等清掃裝置。
清掃裝置的工作部分，可采用“I”字形，也可以采用“十”形或“井”字形。采用后兩種時，沉井底部需平結(jié)構(gòu)。
另外，在水倉入口處，配水倉入口處，吸水上面，都應(yīng)設(shè)置濾網(wǎng)，以防止能堵泵雜物落入，這樣就可以取消吸水管濾網(wǎng)，減少吸水阻力損失。
本實用新型所提供的水倉，如在傳統(tǒng)水倉上改進(jìn)，則應(yīng)核算吸上高度，因為水倉正常液面可能下降0.8m～1.2m，所以，應(yīng)通過核算確定水泵能否運行在高效區(qū)以內(nèi)。
為了保證水泵能更好的適應(yīng)這種水倉排水，其水泵兩端填料密封可采用外供清水密封冷卻填料箱。這樣必須把平衡軸向力的尾水接至吸水管，以保證水泵填料箱兩側(cè)均成為負(fù)壓狀態(tài)。這樣才能保證外供清水密封冷卻效果良好。使清水泵不但可以排污水，而且技術(shù)指標(biāo)勝過污水泵。
本實用新型所提供的水倉，在最佳狀態(tài)下實施，可以使水倉儲水量降為零；水倉雜質(zhì)沉淀量趨近于零；同時，可以提供隨時可以清掃水倉的條件。
在偏離最佳狀態(tài)下實施，也能達(dá)到下述結(jié)果，現(xiàn)舉一實施例加以說明其礦井正常小時涌水量30m3，最大涌水量60m3小時，測量排水高度270m，設(shè)計按裝150D——30×11型水泵兩臺(11為改裝加段)，揚程338m，流量150m3／小時，按裝吸程5m。
該井水倉容積為1200m3。
正常日涌水量為30m3×24＝720m3／日。
最大涌水量為60m3×24＝1440m3／日。
由于該井用傳統(tǒng)水倉排水，其水倉剩水量很大，加上較長時間的間斷排水，因而水倉雜質(zhì)沉淀率很高，沉淀量高達(dá)1000噸／年以上。因此，必須每年清掃兩次，才能保證正常使用。
根據(jù)上述條件，將該井傳統(tǒng)水倉改為圖1所示的水倉形式，并根據(jù)圖2所示，設(shè)計沉井和清掃裝置。
這個水倉的沉井亦稍大一點，以便清掃水倉時做臨時儲水池用。直徑3m，深取4m。沉井壁強度等于或大于水倉壁強度。
沉井容積為( 3/2 )2×3.14＝28m3有效容積為28m3× 3/4 ＝21m3以正常涌水量30m3／小時計算，沉井可以容納21m3的礦井涌水量?？晒?50D型水泵正常排水10分鐘。由此可見，只要水倉有永久軌道，有與水倉坡度相同的能容納全部涌水的水倉水溝，就完全可以不用增加任何排水設(shè)施，隨時清掃水倉。
沉井清掃裝置采用自壓式清掃裝置。其排水壓力為33kg／cm2，清掃裝置工作部分采用“I”字形，如圖2所示。
清掃裝置管采用2″無縫鋼管。其所需壁厚和管內(nèi)流速均按常法計算(計算略)。清掃裝置的安裝也由圖2所示。
經(jīng)計算清掃裝置工作時，每分鐘耗水量為0.9m3左右，電費按0.1元／m3計算，一般清掃裝置每班工作3次即可，每次1分鐘即可，每班總計電費0.27元，成本0.81元／日；計入其它費用，也不過1元左右。
為了比較改進(jìn)前后水倉清掃成本，統(tǒng)計了該井歷年來清掃水倉平均消耗如下每年清倉用工1778工時工資津貼總額6305.39元電費 總額20883.44元材料費總額約1000元累計 總成本28138.83元／年清掃水倉回收可用煤泥400噸～500噸售價按每噸12元計算收入4800～6000元清掃水倉凈消耗28138.83－(4800～6000)＝23338.83～22138.83元／年。
經(jīng)計算，該井傳統(tǒng)水倉日平均清掃費用高達(dá)60.65～63.94元／日，以上統(tǒng)計的平均消耗均為直接消耗。未計入清掃水倉占用人力，絞車對其它工作的影響，代噴射泵的水泵的大修理費用，也未計算。
改進(jìn)后的水倉沉井清掃裝置正常使費每日1元左右，水倉雜質(zhì)沉淀率降到原來的 1/5 ～ 1/3 左右，由于有了隨時可以清掃水倉的條件，使清掃水倉成本大幅度下降，大約降到原來的 1/10 ～ 1/6 左右。即改進(jìn)后水倉每年的清掃成本只有2000元～4000元，日平均費用約為6元～10元。只有傳統(tǒng)水倉清掃成本的10％～20％左右。為什么節(jié)支這樣多呢？主要是大部分雜質(zhì)隨水排走，成本極少，排走每噸雜質(zhì)和排走每噸水的成本一樣多，所以，排走每噸雜質(zhì)的成本只有0.1元～0.15元。因此，這種水倉與傳統(tǒng)水倉相比，每年可節(jié)支近2萬元，經(jīng)濟效果非常顯著。
綜上所述，本實用新型所提供的水倉，不僅適用于煤礦(隧道)排水系統(tǒng)傳統(tǒng)水倉的改進(jìn)，同樣也適用于金屬和非金屬礦井水倉改進(jìn)。特別是在人工清掃水倉的礦井，尤為適用。這種水倉，同樣適用上述水倉的設(shè)計。
由于這種水倉能最大限度地提高水倉有效容積，所以，對防止礦井，水患危害以及防止礦井意外突水，對提高排水系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性，效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種有主體水倉、配水倉和吸水井所構(gòu)成的礦井和隧道水倉。其特征在于吸水井底部增設(shè)沉井、清掃裝置和水倉水溝，并將水泵吸水管延伸到沉井下部與排水系統(tǒng)相配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水倉，其特征在于沉井底部呈弧形結(jié)構(gòu)或平結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水倉，其特征在于清掃裝置有壓力水式、壓力風(fēng)式、自壓力水式和機械式構(gòu)成。其前三種清掃裝置的工作部分有“I”字形、“十”字形或“井”字形所構(gòu)成。其后兩種清掃裝置的工作部分有波輪式、螺旋槳式所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水倉，其水倉水溝的特征是與主體水倉坡度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水倉，用于該系統(tǒng)排水所用水泵的特征是采用清水密封冷卻填料箱。
專利摘要
一種用于礦井和隧道排水系統(tǒng)的水倉，主要解決傳統(tǒng)水倉雜質(zhì)沉淀率高；水倉清掃十分困難的問題。這種水倉的特征是即可以使水倉儲水量降為零；又可以大幅度減少雜質(zhì)在水倉中的大量沉淀；同時又可以提供隨時可以清掃水倉的條件。以解決傳統(tǒng)水倉清掃十分困難的問題。這種水倉即能保證最大的有效容積，又能大幅度減少水倉清掃成本。對提高礦井排水系統(tǒng)的經(jīng)濟性和安全性，效果顯著。
文檔編號E21F16/00GK85200593SQ85200593
公開日1986年3月26日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者隋忠良 申請人:隋忠良導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan