煤矿井下用固液分离及净化装置

技术领域

本发明涉及煤矿井下煤水混合物分离技术领域，尤其涉及一种煤矿井下用固液分离及净化装置。

背景技术

在采煤工作面的溜煤井、掘进工作面的溜矸小井、以及主井箕斗装煤的下井口，都存在着散落煤、矸石颗粒与井下顶板淋水或井筒涌水混合在一起的流体，称之为煤(矸)、水混合物。煤(矸)、水混合物由放煤（矸）嘴流出后直接造成巷道水沟淤堵，进而淤堵运输轨道；当煤(矸)、水混合物装入矿车而固体颗粒瘀滞在矿车底则造成矿车容积率下降；主井箕斗装煤的散落煤与井筒涌水混合物则必须在箕斗提升时辅以专人清理。一直以来，煤矿井下生产中产生的煤(矸)、水混合物中固体物质淤积后都是依靠人工清理，劳动强度大，安全系数低。这种情况已不适应目前煤矿减人提效、安全第一的生产形式，为了解决这个问题，有必要开发出一种有利于减人提效、有利于安全生产，满足煤矿生产环境，能实现自动化控制从源头上治理煤(矸)、水混合物的煤(矸)、水混合物分离及净化器。

同时，煤矿在生产的过程中，采掘工作面因降尘、设备降温以及工作面涌水等原因，存在大量煤（矸）泥水，在排水的过程中造成水沟、水仓淤堵，清挖水沟、水仓耗费大量人力财力，并且淤堵水仓水沟给矿井造成隐患，该设备可用于煤矿煤（矸）导致的污水源头治理。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤矿井下用固液分离及净化装置，结构简单、使用方便、性能可靠，符合煤矿生产要求，达到用机械替代繁重的人工体力劳动，收集煤(矸)水混合物的目的。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：煤矿井下用固液分离及净化装置，包括收集管路、扩散器、沉淀箱、排出机构、驱动机构和控制机构；收集管路一端与煤水混合物来源连通，收集管路的另一端与扩散器连接，扩散器为箱体结构，箱体的中部和下端面分别设置有紊流板，箱体的侧壁与收集管路连接；扩散器设置在沉淀箱的上部，沉淀箱侧面设置有溢流水槽，溢流水槽的下部设置有排水管，溢流水槽的一侧壁设置有滤网结构；沉淀箱的下部设置排出机构，排出机构与驱动机构连接，驱动机构与控制机构连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明适用于煤矿井下、有污水的矿山等环境，特别适用于煤矿井下存在煤(矸)、水混合物的源头处理。通过简单的结构装置，将高压水泵给入的高速（10m/s）混合水紊流减速到低流速(0.1m/s)，使煤水混合物稳速下沉，解决远距离运输难题，实现高扬程、远距离的煤水混合物直接输送到固液分离装置中，实现煤水混合物固液分离；通过扩散器和溢流水槽两次截面流量扩展，将收集管路给入流速降低12000倍，给混合物的重力沉降提供了充足的时间，沉淀效果更佳；本发明简化设备，使用方便，性能可靠，符合煤矿生产要求，用机械代替繁重的人工体力劳动，收集煤水混合物，分离并排除固体颗粒物，实现减人提效、安全生产的目的。

本发明的优选方案为：

排出机构包括链轮、链条、刮板、驱动机构和控制机构，链轮设置在沉淀箱下部，链轮上套装链条，链条上间隔设置有刮板，刮板抵接在沉淀箱的下端面，链轮与驱动机构连接。通过刮板和链轮将沉积物缓慢移动排出，减少对沉积物的搅动。

驱动机构包括减速机和电机，链轮与减速机连接，减速机与电机连接。

上部回转的链条位于沉淀箱的液面以上，避免链条运动对沉淀箱内液体的搅动。

沉淀箱的下端面设置有倾斜提升面，缓慢提升沉积物，减少对沉积物的搅动。

沉淀箱前端设置有排泥板，排泥板与倾斜提升面的上端连接。

控制机构为防爆电气控制箱。

收集管路位于扩散器内的管路为收集管路排水段，收集管路排水段的侧壁均布有通孔，改变混合物流动方向，起到减速的作用。

溢流水槽滤网结构的滤网目数为325目，遮挡悬浮物，减少水污染。

沉淀箱的端面为倒置的等腰梯形结构，便于上方沉淀下沉到刮板处，减少堆积死角。

附图说明

图1为本发明实施例提供的煤矿井下用固液分离及净化装置的侧视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的煤矿井下用固液分离及净化装置的主视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的扩散器的结构示意图；

图中标记为：收集管路1，溢流水槽2，收集管路出水段3，扩散器4，第一紊流板41，第二紊流板42，沉淀箱5，刮板6，出水管7，驱动装置8，链条9，倾斜提升面10，链轮11，排泥板12，滤网13。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种煤矿井下用固液分离及净化装置，由收集管路1、扩散器4、沉淀箱5和排出机构等组成，收集管路1一端与煤矸水混合物来源连通，收集管路1另一端与扩散器4的侧壁连通，伸入扩散器4内的收集管路出水段3的侧壁上均布有通孔，收集管路1水平设置，煤矸水混合物通过通孔改变流动方向，向下沉积。

请参阅图3，扩散器4设置在沉淀箱5的中上部，扩散器4为长方体的箱体结构，箱体的上端面和四周侧壁分别为密封板结构，箱体的中部设置有第一紊流板41，箱体的下端面设置有第二紊流板42。煤矸水混合物通过扩散器4起到减速紊流的作用，将高流速（10m/s）降低到低流速（0.1m/s），减少对沉淀箱5液体的搅动，固体颗粒物受重力作用均匀向下沉积。

沉淀箱5的端面为倒置的等腰梯形结构，有助于颗粒物向下滑动沉积。沉淀箱5的上端两侧分别设置有溢流水槽2，溢流水槽2与沉淀箱5的连接面设置有滤网13结构，优选的滤网13目数为325目，更好地将溢流水中大于0.03mm的颗粒物过滤留在沉淀箱5内，起到净化水作用。溢流水槽2底部设置有排水管7。由于扩散器4的上端面和侧壁为封闭板，有效避免新进混合物对溢流水的污染。

扩散器4的第二紊流板42实现扩散器4与沉淀箱5的连通，沉淀箱5的下端面设置有倾斜提升面10，沉淀箱5上端设置有排泥板12，倾斜提升面10的上端与排泥板12连接，有利于固体物质的排出，同时减少对沉积物的搅动。扩散器4下端面的高度低于溢流水槽2底面高度。

沉淀箱5内设置有排出机构，排出机构由链轮11、链条9和刮板6等组成，链轮11安装在沉淀箱5内，链条9套装在链轮11上，链条9上设置有刮板6，刮板6与沉淀箱5的下端面抵接。刮板6与沉淀箱5下端面的宽度一致。前端链轮为上下对称设置，其中上链轮的高度使得回转的链条9高于沉淀箱5内液面高度，避免链条9对液体的搅动。后端链轮分别设置在倾斜提升面10的上下端，倾斜提升面10上端的链轮与驱动机构8连接，驱动机构8由减速机和电机组成，电机与减速机连接，减速机与链轮11连接，电机与控制机构连接，控制机构为防爆电气控制箱。

本发明优选实施例中沉淀箱5的长度为18m，扩散器4、溢流水槽2的长度与沉淀箱5的长度相同，收集管路1的管径为65mm，收集管路1进入的液体经过扩散器4和溢流水槽2的两次截面流量扩展流速降低12000倍，为混合物的重力沉积提供了充足时间。

本装置的工作过程为：粒度小于30mm煤矸水混合物经过收集管路1水平进入扩散器4内，扩散器4改变并减慢煤矸水混合物的流动速度。扩散器4内的混合物经过双层紊流板板向下沉降，经过第二紊流板42后液体向四周流动，30mm至0.5mm颗粒物沉降到沉淀箱5的底部。

沉淀箱5溢流的液体经过325目滤网13，进行过滤沉积，过滤沉积的颗粒物为0.03~0.5mm粒度，颗粒物通过梯形面落到沉淀箱5的底部。含有粒度小于0.03mm的颗粒物的水符合排放要求，水经溢流水槽2和排水管7静压排出进入排水沟。底部沉积的固体颗粒物通过刮板6缓慢带动向前移动，并通过坡度提升面10提升至排泥板12排出。驱动机构8在实现动力输出和速度控制的防爆电气控制箱控制下，带动链轮11工作。

本发明适用于煤矿井下、有污水的矿山等环境，特别适用于煤矿井下存在煤(矸)、水混合物的源头处理。通过简单的结构装置，将高压水泵给入的高速（10m/s）混合水紊流减速到低流速(0.1m/s)，使煤水混合物稳速下沉，解决远距离运输难题，实现高扬程、远距离的煤水混合物直接输送到固液分离装置中，实现煤水混合物固液分离；通过扩散器和溢流水槽两次截面流量扩展，将收集管路给入流速降低12000倍，给混合物的重力沉降提供了充足的时间，沉淀效果更佳；本发明简化设备，使用方便，性能可靠，符合煤矿生产要求，用机械代替繁重的人工体力劳动，收集煤水混合物，分离并排除固体颗粒物，实现减人提效、安全生产的目的。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。