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              > 礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備的制作方法

              礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備的制作方法

              761   編輯:中冶有色技術網   來源:中煤科工集團重慶研究院有限公司  
              2023-11-03 14:33:13


              一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備的制作方法

              1.本實用新型屬于煤礦井下鉆進作業技術領域,具體涉及一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備。

              背景技術:

              2.煤礦井下大量采用坑道鉆進設備進行鉆孔施工,主要應用于瓦斯抽采治理、地質溝通探測、礦井水害防治等,采用的鉆孔方式有鉆機驅動鉆具回轉鉆進及基于孔底動力的定向鉆進,對于巖層較硬區域通常采用孔底沖擊鉆進。鉆進過程中主要采用清水作為沖洗介質,鉆孔施工產生的鉆屑是鉆渣和水的混合物。

              3.煤礦井下近水平定向鉆進是采用孔底馬達作為孔底動力,通過泥漿泵對水進行加壓,并通過鉆桿向孔底輸送高壓水,驅動孔底馬達轉子回轉,帶動鉆頭回轉碎巖。與普通回轉鉆進相比,定向鉆進需要的清水量更大,以φ73mm、5/6頭孔底馬達為例,其單根用水量達15m3/h;近年來隨著煤礦井下定向鉆進技術與裝備的不斷發展,定向鉆進技術與裝備向大功率、大孔徑和超深孔的方向發展,隨之而來的是定向鉆孔施工用水量越來越大,目前使用的φ127mm規格的孔底馬達用水量高達40

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              50m3/h。液動沖擊鉆進與定向鉆進原理相似,也是采用泥漿泵對清水加壓后通過鉆桿向孔底輸送高壓水,其用水量與同孔徑的定向鉆進相當。

              4.高壓柱塞泵、孔底馬達和液動錘對水中的固相含量要求非常嚴格,鉆孔沖洗液中含有大量煤渣或巖屑,如不經處理直接經高壓柱塞泵泵入孔底馬達或液動錘,非常容易造成其部內卡死憋鉆,其壽命均將大幅降低。研究表明:如循環使用沖洗液,對其所含的各種硬質顆粒必須予以限制,因為它會加速軸承、馬達的磨損而降低鉆具的使用壽命。沖洗液中的粒徑小于74微米含砂量應控制在1%以下(事實證明,若含砂量達到5%,孔底馬達使用壽命會降低50%)。

              5.近年來煤礦井下鉆孔施工技術與裝備得很到飛速發展,但是對于鉆孔沖洗液的循環利用卻少有研究,目前絕大部分礦井采用簡單的自然沉淀處理,實現鉆屑的固液粗放式分離,分離后的液相中微小顆粒含量較高,無法循環利用;或采用一級或多級振動篩分工藝對含煤渣水除砂除泥,但需要在井下修建污水倉,然后用泵輸送至地面處理后排放或利用離心機、旋流器等進行二次分離后回用,其工藝過程復雜,通常需要設置較大容積的沉淀池,且設備尺寸總體偏大,功率高,重量重,不適合在巷道狹窄環境應用及煤礦巷道內移動式作業,給煤礦帶來較大的經濟壓力與環保壓力。

              技術實現要素:

              6.有鑒于此,本實用新型的目的在于提供一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,旨在解決現有設備占地大,運輸困難,工作條件惡劣,振動噪聲、能耗都較大的問題。

              7.為達到上述目的,本實用新型提供了如下技術方案:

              8.本實用新型提供一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,包括行走式作業臺,行走式作業臺上集成有一級固液分離裝置、緩沖箱、二級泵、二級固液分離裝置、清水箱和回用泵,一級固液分離裝置上設有用于接收鉆孔沖洗液的進液口、用于分離鉆渣的排渣口及用于分離廢液并與緩沖箱相連的排液口,緩沖箱通過二級泵還與二級固液分離裝置相連,二級固液分離裝置上設有用于分離濾液并與清水箱相連的產水口、及用于分離濃液并連回至緩沖箱或一級固液分離裝置的排污口,清水箱上設有用于向清水箱補水的補水口及用于與回用泵相連的出水口a。

              9.進一步,一級固液分離裝置采用多級橢疊固液分離機。

              10.進一步,二級固液分離裝置采用陶瓷膜設備。

              11.進一步,緩沖箱內設有隔板,隔板用于將緩沖箱分隔成第一腔體和第二腔體,且兩者在隔板的上方連通。

              12.進一步,緩沖箱在與一級固液分離裝置連接的第一腔體設有液位傳感器a和排泥泵,緩沖箱在與二級固液分離裝置連接的第二腔體設有液位傳感器b。

              13.進一步,二級泵與二級固液分離裝置之間的管道上配置有止回閥、流量計、壓力傳感器a和濁度計a。

              14.進一步,二級固液分離裝置的濃液管道上配置有壓力傳感器c,其濾液管道上配置有壓力傳感器b和濁度計b。

              15.進一步,清水箱上還設有出水口b,出水口b通過反洗泵連回至二級固液分離裝置。

              16.進一步,清水箱上還設有液位傳感器c。

              17.進一步,行走式作業臺的行走形式為輪胎式、履帶式或輪軌式。

              18.本實用新型的有益效果是:

              19.1、本實用新型提及的聯合裝備采用了兩級固液分離處理工藝,第一級粗分離用于快速分離較大粒徑的鉆屑,也可獨立應用于井下其它渣水分離場合,而專用陶瓷膜元件設計成第二級精分離,實現超低濁度產水;并為無池化的簡潔處理工藝,有效的保證了該套聯合裝備的高集成度,可在井下巷道內便捷移位。同時,采用自動控制技術實現專用陶瓷膜設備的連續自動化運行,保證該套裝備在無人值守情況下可自動化運轉,大大降低了施工強度。

              20.2、本實用新型提及的聯合裝備適用于煤礦井下鉆孔沖洗廢液的就地快速處理,能實現鉆渣的回收及廢液的循環利用,并將對井下工作面的環保指標控制、生產運行成本控制起到提升和推動作用,還能夠產生良好的社會效益和經濟效益,具有推廣應用價值。

              21.3、本實用新型提及的聯合裝備能集中在作業臺車上,方便運輸,能耗低,全自動運行,相比較于現有技術,此結構簡單,可靠性強,操作方便,成本低,適用于煤礦井下作業。

              22.本實用新型的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述,并且在某種程度上,基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的,或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

              附圖說明

              23.為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合附圖對本實用

              新型作優選的詳細描述,其中:

              24.圖1為本實用新型聯合裝備的流程系統圖。

              25.附圖標記:1為行走式作業臺、2為一級固液分離裝置、3為緩沖箱、4為二級泵、5為二級固液分離裝置、6為清水箱、7為回用泵、8為反洗泵、9為排泥泵;21為進液口、22為排渣口、23為排液口;31為隔板、32為液位傳感器a、33為液位傳感器b;41為止回閥、42為流量計、43為壓力傳感器a、44為濁度計a;產水口51、排污口52、53為壓力傳感器c、54為壓力傳感器b、55為濁度計b;61為補水口、62為出水口a、63為出水口b、64為液位傳感器c。

              具體實施方式

              26.下面結合具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。其中,附圖僅用于示例性說明,表示的僅是示意圖,而非實物圖,不能理解為對本專利的限制;為了更好地說明本實用新型的實施例,附圖某些部件會有省略、放大或縮小,并不代表實際產品的尺寸;對本領域技術人員來說,附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

              27.針對目前煤礦井下鉆孔、沖孔及水力割縫用水量大且鉆孔沖洗液無法就地循環利用的問題;通過分析鉆屑粒徑分布規律,結合自動控制技術及傳感器技術,研制出一套礦用鉆孔沖洗液固液分離并循環利用的聯合裝備,可實現鉆孔沖洗液的兩級固液分離,最終產水濁度低于1ntu,滿足鉆孔循環利用要求。

              28.如圖1所示,本實施例中提及的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,包括有行走式作業臺1,該行走式作業臺1采用的行走機構可為輪胎式結構,亦可為履帶式或輪軌式結構,方便運輸;而行走式作業臺1上則集成有一級固液分離裝置2、緩沖箱3、二級泵4、二級固液分離裝置5、清水箱6和回用泵7,其中:一級固液分離裝置2采用多級橢疊固液分離機,其能耗低,體積小,無明顯振動噪聲,并能將0.5mm以上固體顆粒攔截,且攔截后的固體鉆渣無自由態水分,其上設有用于接收鉆孔沖洗液的進液口21、用于分離鉆渣的排渣口22及用于分離廢液并與緩沖箱3相連的排液口23;而緩沖箱3則通過二級泵4與二級固液分離裝置5相連,緩沖箱3內設有隔板31,隔板31用于將緩沖箱3分隔成兩腔體,且兩腔體在隔板31的上方連通,即從一級固液分離裝置2的排液口23流入緩沖箱3內的廢液,先經過第一腔體后快速沉淀并將上清液溢流進入第二腔體;而二級固液分離裝置5采用陶瓷膜設備,可根據水質參數設置陶瓷膜運行通量等技術參數,其與二級泵4相連的進水口接有氣動/電動閥(未標記),便于通斷水路,其上設有用于分離濾液并與清水箱6相連的產水口51、及用于分離濃液并連回至緩沖箱3第一腔體的排污口52,當然在不同的實施例中的排污口52還可以與一級固液分離裝置2的進液口21相連;清水箱6上設有用于向清水箱6補水的補水口61及用于與回用泵7相連的出水口a62,其補水口61上還配置有氣動/電動閥(未標記),與井下補水管路連接,當清水箱液位低時,閥門開啟補水,當液位高時,閥門關閉,回用泵7用于將清水箱內的清水輸送至煤礦鉆進中,以作為鉆孔沖洗液使用,從而達到對鉆孔沖洗液的循環利用。

              29.工作時,連接在鉆機上并隨其鉆桿一起工作的鉆孔沖洗液廢水進入到一級固液分離裝置內進行第一次粗分離后,其鉆渣被單獨排除及運輸至指定位置,其濾液則進入緩沖箱內,并在緩沖箱內的第一腔體內沉淀后經隔板上方流至第二腔體;接著利用二級泵運輸至二級固液分離裝置內進行第二次精分離后,其濁液通過管道返回至緩沖箱或一次固液分

              離裝置中進行循環過濾,其清液則進入清水箱內,并被回用泵抽取向鉆機供水,以形成鉆孔沖洗液的循環利用;同時,清水箱內還可以通過補水口進行水量補充,以保證對鉆機的持續供應。

              30.在本實施例中的第一腔體上設有液位傳感器a32,并配置有手動閥(未標記)及排泥泵9,該液位傳感器a用于搜集第一腔體的液位,排泥泵9則用于定期排除第一腔體沉淀的鉆渣,手動閥在排泥泵9運行時打開,在檢修更換排泥泵9時關閉;同時,緩沖箱3的第二腔體設有與二級泵4聯合運行的液位傳感器b33,即該液位傳感器b用于搜集第二腔體的液位,和二級泵4實現聯動,當其液位低時,二級泵4停機,液位高時,二級泵4開機。

              31.在本實施例中的二級泵4與二級固液分離裝置5之間的管道上配置有止回閥41、流量計42、壓力傳感器a43和濁度計a44,用于分別監測流量、壓力和濁度,同時,管道上還設有氣動/電動閥(未標記),用于控制二級固液分離裝置的進水。

              32.在本實施例中的二級固液分離裝置5的濃液管道上配置有壓力傳感器c53,并配置有氣動/電動閥和手動閥并聯結構,實現自動化控制,其濾液管道上配置有壓力傳感器b54和濁度計b55,并配置有氣動/電動閥,實現自動化控制。

              33.在本實施例中的清水箱6上還設有出水口b63,出水口b63則通過反洗泵8連回至二級固液分離裝置5,其反洗管路上還配置有氣動/電動閥(未畫出),實現自動化控制,并用于沖洗二級固液分離裝置。

              34.在本實施例中的清水箱6上還設有液位傳感器c64,以獲取清水箱內的液位,便于控制從補水口補水,并使回用泵與清水箱的液位傳感器c實現高低液位聯動控制。

              35.最后說明的是,以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制,盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換,而不脫離本技術方案的宗旨和范圍,其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。技術特征:

              1.一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,包括行走式作業臺(1),其特征在于,所述行走式作業臺上集成有一級固液分離裝置(2)、緩沖箱(3)、二級泵(4)、二級固液分離裝置(5)、清水箱(6)和回用泵(7),一級固液分離裝置上設有用于接收鉆孔沖洗液的進液口(21)、用于分離鉆渣的排渣口(22)及用于分離廢液并與緩沖箱相連的排液口(23),緩沖箱通過二級泵還與二級固液分離裝置相連,二級固液分離裝置上設有用于分離濾液并與清水箱相連的產水口(51)、及用于分離濃液并連回至緩沖箱或一級固液分離裝置的排污口(52),清水箱上設有用于向清水箱補水的補水口(61)及用于與回用泵相連的出水口a(62)。2.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述一級固液分離裝置采用多級橢疊固液分離機。3.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述二級固液分離裝置采用陶瓷膜設備。4.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述緩沖箱內設有隔板(31),所述隔板用于將緩沖箱分隔成第一腔體和第二腔體,且兩者在隔板的上方連通。5.根據權利要求4所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述緩沖箱在與一級固液分離裝置連接的第一腔體設有液位傳感器a(32)和排泥泵(9),所述緩沖箱在與二級固液分離裝置連接的第二腔體設有液位傳感器b(33)。6.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述二級泵與二級固液分離裝置之間的管道上配置有止回閥(41)、流量計(42)、壓力傳感器a(43)和濁度計a(44)。7.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述二級固液分離裝置的濃液管道上配置有壓力傳感器c(53),其濾液管道上配置有壓力傳感器b(54)和濁度計b(55)。8.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述清水箱上還設有出水口b(63),所述出水口b通過反洗泵(8)連回至二級固液分離裝置。9.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述清水箱上還設有液位傳感器c(64)。10.根據權利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,其特征在于,所述行走式作業臺的行走形式為輪胎式、履帶式或輪軌式。

              技術總結

              本實用新型屬于煤礦井下鉆進作業技術領域,公開了一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備,包括行走式作業臺及在行走式作業臺上集成有一級固液分離裝置、緩沖箱、二級泵、二級固液分離裝置、清水箱和回用泵,一級固液分離裝置上設有進液口、排渣口及與緩沖箱相連的排液口,緩沖箱通過二級泵還與二級固液分離裝置相連,二級固液分離裝置上設有與清水箱相連的產水口、及連回至緩沖箱或一級固液分離裝置的排污口,清水箱上設有補水口及與回用泵相連的出水口A。本實用新型的聯合裝備集成有兩級固液分離處理工序,能實現鉆渣的回收及廢液的循環利用,對井下工作面的環保指標控制、生產運行成本控制起到提升和推動作用。用。用。

              技術研發人員:龍威 陳果 史春寶 辛德忠 王清峰 羅華 萬軍 李和祥 周濤 謝杰 杜漁舟

              受保護的技術使用者:中煤科工集團重慶研究院有限公司

              技術研發日:2021.01.19

              技術公布日:2021/10/8
              聲明:
              “礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環利用的聯合裝備的制作方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業用途,請聯系該技術所有人。
              我是此專利(論文)的發明人(作者)
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