1.本實(shí)用新型屬于煤礦井下鉆進(jìn)作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備。

背景技術(shù)：

2.煤礦井下大量采用坑道鉆進(jìn)設(shè)備進(jìn)行鉆孔施工，主要應(yīng)用于瓦斯抽采治理、地質(zhì)溝通探測(cè)、礦井水害防治等，采用的鉆孔方式有鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆具回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及基于孔底動(dòng)力的定向鉆進(jìn)，對(duì)于巖層較硬區(qū)域通常采用孔底沖擊鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中主要采用清水作為沖洗介質(zhì)，鉆孔施工產(chǎn)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(jìn)是采用孔底馬達(dá)作為孔底動(dòng)力，通過泥漿泵對(duì)水進(jìn)行加壓，并通過鉆桿向孔底輸送高壓水，驅(qū)動(dòng)孔底馬達(dá)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)碎巖。與普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)相比，定向鉆進(jìn)需要的清水量更大，以φ73mm、5/6頭孔底馬達(dá)為例，其單根用水量達(dá)15m3/h；近年來隨著煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備的不斷發(fā)展，定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備向大功率、大孔徑和超深孔的方向發(fā)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(guī)格的孔底馬達(dá)用水量高達(dá)40

?

50m3/h。液動(dòng)沖擊鉆進(jìn)與定向鉆進(jìn)原理相似，也是采用泥漿泵對(duì)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(jìn)相當(dāng)。

4.高壓柱塞泵、孔底馬達(dá)和液動(dòng)錘對(duì)水中的固相含量要求非常嚴(yán)格，鉆孔沖洗液中含有大量煤渣或巖屑，如不經(jīng)處理直接經(jīng)高壓柱塞泵泵入孔底馬達(dá)或液動(dòng)錘，非常容易造成其部內(nèi)卡死憋鉆，其壽命均將大幅降低。研究表明：如循環(huán)使用沖洗液，對(duì)其所含的各種硬質(zhì)顆粒必須予以限制，因?yàn)樗鼤?huì)加速軸承、馬達(dá)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(yīng)控制在1％以下(事實(shí)證明，若含砂量達(dá)到5％，孔底馬達(dá)使用壽命會(huì)降低50％)。

5.近年來煤礦井下鉆孔施工技術(shù)與裝備得很到飛速發(fā)展，但是對(duì)于鉆孔沖洗液的循環(huán)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(shí)現(xiàn)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(huán)利用；或采用一級(jí)或多級(jí)振動(dòng)篩分工藝對(duì)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(jī)、旋流器等進(jìn)行二次分離后回用，其工藝過程復(fù)雜，通常需要設(shè)置較大容積的沉淀池，且設(shè)備尺寸總體偏大，功率高，重量重，不適合在巷道狹窄環(huán)境應(yīng)用及煤礦巷道內(nèi)移動(dòng)式作業(yè)，給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)壓力與環(huán)保壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.有鑒于此，本實(shí)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(huán)利用的聯(lián)合裝備，旨在解決現(xiàn)有設(shè)備占地大，運(yùn)輸困難，工作條件惡劣，振動(dòng)噪聲、能耗都較大的問題。

7.為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

8.本實(shí)用新型提供一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，包括行走式作業(yè)臺(tái)，行走式作業(yè)臺(tái)上集成有一級(jí)固液分離裝置、緩沖箱、二級(jí)泵、二級(jí)固液分離裝置、清水箱和回用泵，一級(jí)固液分離裝置上設(shè)有用于接收鉆孔沖洗液的進(jìn)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(jí)泵還與二級(jí)固液分離裝置相連，二級(jí)固液分離裝置上設(shè)有用于分離濾液并與清水箱相連的產(chǎn)水口、及用于分離濃液并連回至緩沖箱或一級(jí)固液分離裝置的排污口，清水箱上設(shè)有用于向清水箱補(bǔ)水的補(bǔ)水口及用于與回用泵相連的出水口a。

9.進(jìn)一步，一級(jí)固液分離裝置采用多級(jí)橢疊固液分離機(jī)。

10.進(jìn)一步，二級(jí)固液分離裝置采用陶瓷膜設(shè)備。

11.進(jìn)一步，緩沖箱內(nèi)設(shè)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(jìn)一步，緩沖箱在與一級(jí)固液分離裝置連接的第一腔體設(shè)有液位傳感器a和排泥泵，緩沖箱在與二級(jí)固液分離裝置連接的第二腔體設(shè)有液位傳感器b。

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

14.進(jìn)一步，二級(jí)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(jì)b。

15.進(jìn)一步，清水箱上還設(shè)有出水口b，出水口b通過反洗泵連回至二級(jí)固液分離裝置。

16.進(jìn)一步，清水箱上還設(shè)有液位傳感器c。

17.進(jìn)一步，行走式作業(yè)臺(tái)的行走形式為輪胎式、履帶式或輪軌式。

18.本實(shí)用新型的有益效果是：

19.1、本實(shí)用新型提及的聯(lián)合裝備采用了兩級(jí)固液分離處理工藝，第一級(jí)粗分離用于快速分離較大粒徑的鉆屑，也可獨(dú)立應(yīng)用于井下其它渣水分離場合，而專用陶瓷膜元件設(shè)計(jì)成第二級(jí)精分離，實(shí)現(xiàn)超低濁度產(chǎn)水；并為無池化的簡潔處理工藝，有效的保證了該套聯(lián)合裝備的高集成度，可在井下巷道內(nèi)便捷移位。同時(shí)，采用自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)專用陶瓷膜設(shè)備的連續(xù)自動(dòng)化運(yùn)行，保證該套裝備在無人值守情況下可自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，大大降低了施工強(qiáng)度。

20.2、本實(shí)用新型提及的聯(lián)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(shí)現(xiàn)鉆渣的回收及廢液的循環(huán)利用，并將對(duì)井下工作面的環(huán)保指標(biāo)控制、生產(chǎn)運(yùn)行成本控制起到提升和推動(dòng)作用，還能夠產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

21.3、本實(shí)用新型提及的聯(lián)合裝備能集中在作業(yè)臺(tái)車上，方便運(yùn)輸，能耗低，全自動(dòng)運(yùn)行，相比較于現(xiàn)有技術(shù)，此結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，操作方便，成本低，適用于煤礦井下作業(yè)。

22.本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

23.為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用

新型作優(yōu)選的詳細(xì)描述，其中：

24.圖1為本實(shí)用新型聯(lián)合裝備的流程系統(tǒng)圖。

25.附圖標(biāo)記：1為行走式作業(yè)臺(tái)、2為一級(jí)固液分離裝置、3為緩沖箱、4為二級(jí)泵、5為二級(jí)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(jìn)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(jì)、43為壓力傳感器a、44為濁度計(jì)a；產(chǎn)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(jì)b；61為補(bǔ)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(shí)施方式

26.下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)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(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好地說明本實(shí)用新型的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

27.針對(duì)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(huán)利用的問題；通過分析鉆屑粒徑分布規(guī)律，結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)及傳感器技術(shù)，研制出一套礦用鉆孔沖洗液固液分離并循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，可實(shí)現(xiàn)鉆孔沖洗液的兩級(jí)固液分離，最終產(chǎn)水濁度低于1ntu，滿足鉆孔循環(huán)利用要求。

28.如圖1所示，本實(shí)施例中提及的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，包括有行走式作業(yè)臺(tái)1，該行走式作業(yè)臺(tái)1采用的行走機(jī)構(gòu)可為輪胎式結(jié)構(gòu)，亦可為履帶式或輪軌式結(jié)構(gòu)，方便運(yùn)輸；而行走式作業(yè)臺(tái)1上則集成有一級(jí)固液分離裝置2、緩沖箱3、二級(jí)泵4、二級(jí)固液分離裝置5、清水箱6和回用泵7，其中：一級(jí)固液分離裝置2采用多級(jí)橢疊固液分離機(jī)，其能耗低，體積小，無明顯振動(dòng)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(tài)水分，其上設(shè)有用于接收鉆孔沖洗液的進(jìn)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(jí)泵4與二級(jí)固液分離裝置5相連，緩沖箱3內(nèi)設(shè)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(jí)固液分離裝置2的排液口23流入緩沖箱3內(nèi)的廢液，先經(jīng)過第一腔體后快速沉淀并將上清液溢流進(jìn)入第二腔體；而二級(jí)固液分離裝置5采用陶瓷膜設(shè)備，可根據(jù)水質(zhì)參數(shù)設(shè)置陶瓷膜運(yùn)行通量等技術(shù)參數(shù)，其與二級(jí)泵4相連的進(jìn)水口接有氣動(dòng)/電動(dòng)閥(未標(biāo)記)，便于通斷水路，其上設(shè)有用于分離濾液并與清水箱6相連的產(chǎn)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(dāng)然在不同的實(shí)施例中的排污口52還可以與一級(jí)固液分離裝置2的進(jìn)液口21相連；清水箱6上設(shè)有用于向清水箱6補(bǔ)水的補(bǔ)水口61及用于與回用泵7相連的出水口a62，其補(bǔ)水口61上還配置有氣動(dòng)/電動(dòng)閥(未標(biāo)記)，與井下補(bǔ)水管路連接，當(dāng)清水箱液位低時(shí)，閥門開啟補(bǔ)水，當(dāng)液位高時(shí)，閥門關(guān)閉，回用泵7用于將清水箱內(nèi)的清水輸送至煤礦鉆進(jìn)中，以作為鉆孔沖洗液使用，從而達(dá)到對(duì)鉆孔沖洗液的循環(huán)利用。

29.工作時(shí)，連接在鉆機(jī)上并隨其鉆桿一起工作的鉆孔沖洗液廢水進(jìn)入到一級(jí)固液分離裝置內(nèi)進(jìn)行第一次粗分離后，其鉆渣被單獨(dú)排除及運(yùn)輸至指定位置，其濾液則進(jìn)入緩沖箱內(nèi)，并在緩沖箱內(nèi)的第一腔體內(nèi)沉淀后經(jīng)隔板上方流至第二腔體；接著利用二級(jí)泵運(yùn)輸至二級(jí)固液分離裝置內(nèi)進(jìn)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(jìn)行循環(huán)過濾，其清液則進(jìn)入清水箱內(nèi)，并被回用泵抽取向鉆機(jī)供水，以形成鉆孔沖洗液的循環(huán)利用；同時(shí)，清水箱內(nèi)還可以通過補(bǔ)水口進(jìn)行水量補(bǔ)充，以保證對(duì)鉆機(jī)的持續(xù)供應(yīng)。

30.在本實(shí)施例中的第一腔體上設(shè)有液位傳感器a32，并配置有手動(dòng)閥(未標(biāo)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(dòng)閥在排泥泵9運(yùn)行時(shí)打開，在檢修更換排泥泵9時(shí)關(guān)閉；同時(shí)，緩沖箱3的第二腔體設(shè)有與二級(jí)泵4聯(lián)合運(yùn)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(jí)泵4實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)其液位低時(shí)，二級(jí)泵4停機(jī)，液位高時(shí)，二級(jí)泵4開機(jī)。

31.在本實(shí)施例中的二級(jí)泵4與二級(jí)固液分離裝置5之間的管道上配置有止回閥41、流量計(jì)42、壓力傳感器a43和濁度計(jì)a44，用于分別監(jiān)測(cè)流量、壓力和濁度，同時(shí)，管道上還設(shè)有氣動(dòng)/電動(dòng)閥(未標(biāo)記)，用于控制二級(jí)固液分離裝置的進(jìn)水。

32.在本實(shí)施例中的二級(jí)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(dòng)/電動(dòng)閥和手動(dòng)閥并聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，其濾液管道上配置有壓力傳感器b54和濁度計(jì)b55，并配置有氣動(dòng)/電動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

33.在本實(shí)施例中的清水箱6上還設(shè)有出水口b63，出水口b63則通過反洗泵8連回至二級(jí)固液分離裝置5，其反洗管路上還配置有氣動(dòng)/電動(dòng)閥(未畫出)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并用于沖洗二級(jí)固液分離裝置。

34.在本實(shí)施例中的清水箱6上還設(shè)有液位傳感器c64，以獲取清水箱內(nèi)的液位，便于控制從補(bǔ)水口補(bǔ)水，并使回用泵與清水箱的液位傳感器c實(shí)現(xiàn)高低液位聯(lián)動(dòng)控制。

35.最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。技術(shù)特征：

1.一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，包括行走式作業(yè)臺(tái)(1)，其特征在于，所述行走式作業(yè)臺(tái)上集成有一級(jí)固液分離裝置(2)、緩沖箱(3)、二級(jí)泵(4)、二級(jí)固液分離裝置(5)、清水箱(6)和回用泵(7)，一級(jí)固液分離裝置上設(shè)有用于接收鉆孔沖洗液的進(jìn)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(jí)泵還與二級(jí)固液分離裝置相連，二級(jí)固液分離裝置上設(shè)有用于分離濾液并與清水箱相連的產(chǎn)水口(51)、及用于分離濃液并連回至緩沖箱或一級(jí)固液分離裝置的排污口(52)，清水箱上設(shè)有用于向清水箱補(bǔ)水的補(bǔ)水口(61)及用于與回用泵相連的出水口a(62)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述一級(jí)固液分離裝置采用多級(jí)橢疊固液分離機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述二級(jí)固液分離裝置采用陶瓷膜設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述緩沖箱內(nèi)設(shè)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(jù)權(quán)利要求4所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述緩沖箱在與一級(jí)固液分離裝置連接的第一腔體設(shè)有液位傳感器a(32)和排泥泵(9)，所述緩沖箱在與二級(jí)固液分離裝置連接的第二腔體設(shè)有液位傳感器b(33)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述二級(jí)泵與二級(jí)固液分離裝置之間的管道上配置有止回閥(41)、流量計(jì)(42)、壓力傳感器a(43)和濁度計(jì)a(44)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述二級(jí)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(jì)b(55)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述清水箱上還設(shè)有出水口b(63)，所述出水口b通過反洗泵(8)連回至二級(jí)固液分離裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述清水箱上還設(shè)有液位傳感器c(64)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，其特征在于，所述行走式作業(yè)臺(tái)的行走形式為輪胎式、履帶式或輪軌式。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型屬于煤礦井下鉆進(jìn)作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種礦用鉆孔沖洗液渣水分離并廢水循環(huán)利用的聯(lián)合裝備，包括行走式作業(yè)臺(tái)及在行走式作業(yè)臺(tái)上集成有一級(jí)固液分離裝置、緩沖箱、二級(jí)泵、二級(jí)固液分離裝置、清水箱和回用泵，一級(jí)固液分離裝置上設(shè)有進(jìn)液口、排渣口及與緩沖箱相連的排液口，緩沖箱通過二級(jí)泵還與二級(jí)固液分離裝置相連，二級(jí)固液分離裝置上設(shè)有與清水箱相連的產(chǎn)水口、及連回至緩沖箱或一級(jí)固液分離裝置的排污口，清水箱上設(shè)有補(bǔ)水口及與回用泵相連的出水口A。本實(shí)用新型的聯(lián)合裝備集成有兩級(jí)固液分離處理工序，能實(shí)現(xiàn)鉆渣的回收及廢液的循環(huán)利用，對(duì)井下工作面的環(huán)保指標(biāo)控制、生產(chǎn)運(yùn)行成本控制起到提升和推動(dòng)作用。用。用。

技術(shù)研發(fā)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(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.19

技術(shù)公布日：2021/10/8