基于水泵吊装的变轴距履带车及其排水方法与流程

1.本发明属于矿井透水应急排水技术领域，具体涉及一种用于水泵吊装的变轴距履带车及其排水方法。


背景技术：

2.近些年来随着煤矿开采深度的不断增加，受到地下水的威胁越来越大，透水事故时有发生。透水事故已成为仅次于瓦斯爆炸的第二大生产安全事故，每次事故会造成巨额的生命财产损失。煤矿透水事故的快速救援是挽救生命财产损失的重要举措。
3.目前煤矿透水救援面临的主要有以下几个问题，第一，救援环境恶劣：发生透水事故时，巷道内地面变得湿滑，再加上倾斜巷道本身比较狭窄，人在巷道内行走，物资在巷道内运送都非常困难，而且，巷道内常常设置有轨道，使得吊装水泵的车辆行走困难；第二，救援设备移动困难，追排水效率低：矿山排水救援一般使用大流量，高扬程的潜水泵，体积大，重量重，靠人力来进行潜水泵的移动十分困难，不仅移动速度慢，而且非常的费时费力；第三，管路连接复杂：潜水泵的排水管道接头的连接通常是螺栓连接，而螺栓连接的连接复杂，连接过程慢，并且连接时容易密封不严，发生漏水等现象；第四，排水救援时组织管理效率低下：使用潜水泵排水救援没有一个统一的规章流程来指导这一过程，各救援部门的工作相互交叉，且没有先后顺序，这容易导致工作杂乱无章，救援时间增加，以至于延误救援时机，造成资源浪费和生命财产损失。
4.针对上述提出的几个问题，需要提供一种新的煤矿排水装置及方法。


技术实现要素：

5.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于水泵吊装的变轴距履带车及其排水方法，从而减少救援时工人的工作量，提高抢险应急排水的效率，减少透水事故造成的损失。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于水泵吊装的变轴距履带车，包括车架，所述车架两侧各设置有两个可横向伸长的辅助支腿，所述辅助支腿底部固定设置有履带行走机构，所述车架四角设置有可竖向伸缩的支撑腿，所述车架中心设置有水泵起吊机构，所述水泵起吊机构用于起吊水泵。
7.所述辅助支腿包括横向伸缩液压缸、连接板和l型的活动支腿，所述横向伸缩液压缸固定设置在车架上，其活塞杆通过连接板与活动支腿的水平部固定连接，所述活动支腿的竖直部与履带行走机构固定连接。
8.所述支撑支腿包括支腿外层板、内支撑筒和纵向伸缩液压缸，所述支腿外层板固定设置在车架上，所述内支撑筒和纵向伸缩液压缸依次设置在支腿外层板内，所述内支撑筒底上方设置有沿竖直方向的滑槽，油缸销依次穿过所述支腿外层板和内支撑筒底上的滑槽的滑槽后设置在所述纵向伸缩液压缸上；销轴穿过内支撑筒底底部的销孔与纵向伸缩液压缸的活塞杆连接。
9.所述水泵起吊机构包括两组并列的滑轮起吊装置，每组滑轮起吊装置包括钢丝绳、定滑轮、动滑轮、固定结构和起吊用液压缸，所述定滑轮设置在车架一端，起吊用液压缸固定设置在车架另一端，动滑轮设置在起吊用液压缸的活塞杆上，所述钢丝绳一端固定设置在车架一端，另一端依次经所述动滑轮、定滑轮后与设置在定滑轮下方的固定结构连接，所述固定结构用于固定水泵。
10.所述固定结构为圆环链或夹持机构。
11.所述的一种用于水泵吊装的变轴距履带车，还包括分别设置在车架一侧的升降驱动平台，所述升降驱动台上设置有防爆电机、油泵。
12.，所述升降驱动平台包括套杆结构，涡轮丝杆升降机，升降平台，所述升降平台通过套杆结构和涡轮丝杆升降机设置在车架上。
13.此外，本发明还提供了一种应急排水方法，基于所述的一种用于水泵吊装的变轴距履带车实现，包括以下步骤：s1、调整履带宽度，改变轴距以适应巷道现场；s2、吊装潜水泵；s3、控制履带车行走至积水水面以下，把潜水泵完全没入水中，连接管路并控制履带车将支撑支腿伸出，保证排水车平稳排水；s4、当水位降低到水泵高度时，重新连接新的管路，然后将支撑支腿收回，重复步骤s3，直至排水完成。
14.所述步骤s1具体包括以下步骤：s101、伸出支撑支腿，使履带车保持平稳；s102、控制辅助支腿横向移动，进而控制两个履带行走机构的间距，使其适应巷道的宽度或者巷道内的行走轨道的宽度；s103、收回支撑支腿。
15.所述的一种应急排水方法，还包括在地面安装绞车的步骤，所述绞车的钢丝绳绑定在车架后部中心处的圆环吊钩上。
16.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提出了一种用于水泵吊装的变轴距履带车及其排水方法，变轴距履带车通过设置履带调节油缸，可以在遇到铁轨时调整履带之间的距离，适应安装不同宽度的轨道的巷道环境，使得履带车可以在煤矿井下稳定行走，适用于倾斜巷道，而且，通过在履带车上吊装水泵，可以降低救援设备的移动难度，提高追排水效率，从而减少救援时工人的工作量，提高抢险应急排水的效率，减少透水事故造成的损失，能够达到煤矿透水快速救援的效果。
附图说明
17.图1为本发明实施例一提供的一种水泵吊装的变轴距履带车的主视结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。
18.图3为图1的左视结构示意图。
19.图4为本实施例中变轴距履带车在轨道外侧行走的示意图。
20.图5为本实施例中辅助支腿的结构示意图。
21.图6为图5的俯视图；图7为实施例一中支撑支腿的结构示意图；图8为图7中支撑支腿局部结构的结构示意图；图9为实施例一中支撑支腿的内部的纵向伸缩液压缸的结构示意图；图10为实施例一中水泵起吊机构的结构示意图；图11为实施例一中水泵固定的结构示意图；图12为本发明实施例二提供的一种应急排水方法的流程示意图；图13为本发明实施例二中吊装水泵的示意图；图14为本发明实施例二中进行首次排水的示意图；图15为本发明实施例二中继续进行排水的示意图；图16为本发明实施例二中多泵串联的连接示意图；其中，1履带行走机构，2支撑系统，2
‑
1销轴，2
‑
2支腿外层板、2
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3油缸销、2
‑
4滑槽、2
‑
5内支撑筒、2
‑
6纵向伸缩液压缸，3、车架：3
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1前架，3
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2中架，3
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3后架，4，水泵起吊系统：4
‑
1油缸固定板，4
‑
2圆环链，4
‑
3起吊用液压缸，4
‑
4滑轮座，4
‑
5动滑轮，4
‑
6钢丝绳，4
‑
7u形夹头，4
‑
8销轴，4
‑
9定滑轮，4
‑
10环扣，5排水系统，5
‑
1潜水泵，5
‑
2连接管，5
‑
3逆止阀，5
‑
4放水阀，5
‑
5流量计，5
‑
6聚氨酯织物增强软管，5
‑
7消防快速接头，5
‑
8截断阀，6辅助支腿，6
‑
1活动支腿，6
‑
2连接板，6
‑
3横向伸缩液压缸，7，多路阀组控制箱：7
‑
1阀组控制手柄，7
‑
2多路阀组，7
‑
3多路阀架，8，液压油箱：8
‑
1油箱油量标示器，8
‑
2控制阀，8
‑
3压力表，8
‑
4液压过滤器，8
‑
5存油箱，9，升降驱动台：9
‑
1防爆电机，9
‑
2油泵，9
‑
3升降平台，9
‑
4涡轮丝杆升降机，10绞车，11备用潜水泵，12轨道行走机构：12
‑
1轨道轮，13铁轨，14为水面，15为倾斜巷道。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例一如图1~3所示，本发明实施例一提供了一种用于水泵吊装的变轴距履带车，包括车架3，所述车架3两侧各设置有两个可横向伸长的辅助支腿6，所述辅助支腿6底部固定设置有履带行走机构1，所述车架3四角设置有可竖向伸缩的支撑支腿2，所述车架3中心设置有水泵起吊机构4，所述水泵起吊机构4用于起吊水泵。
24.本实施例中，履带行走机构1通过辅助支腿6设置在车架3上，则需要调节履带车轴距时，只需通过伸长支撑支腿2，将履带行走机构1架空，然后通过调节辅助支腿横向移动，即可以调节两个履带行走机构1之间的距离，适应不同宽度的巷道和巷道内行走轨道。例如，在遇到600mm的轨道时，履带车履带之间的距离调整为650mm，履带车的履带在铁轨两侧，如图4所示。在遇到900mm轨道时，履带车会伸出辅助支腿6，使履带之间的距离从650mm变为950mm，再次使履带车的履带在铁轨两侧。此外履带车也可以通过改变履带间的宽度从而适应不同路况的路面，大大增加了履带车行走时的稳定性和适应性。
25.进一步地，如图5~6所示，所述辅助支腿6包括横向伸缩液压缸6
‑
3、连接板6
‑
2和l
型的活动支腿6
‑
1，所述横向伸缩液压缸6
‑
3固定设置在车架3上，其活塞杆通过连接板6
‑
2与活动支腿6
‑
1的水平部固定连接，所述活动支腿6
‑
1的竖直部与履带行走机构1固定连接。通过控制横向伸缩液压缸6
‑
3，使其伸出活塞杆可以实现履带车的变轨距操作。
26.进一步地，如图7~9所示，本实施例中，所述支撑支腿2包括支腿外层板2
‑
2、内支撑筒2
‑
5和纵向伸缩液压缸2
‑
6，所述支腿外层板2
‑
2固定设置在车架3上，所述内支撑筒2
‑
5和纵向伸缩液压缸2
‑
6依次设置在支腿外层板2
‑
2内，所述内支撑筒底2
‑
5上方设置有沿竖直方向的滑槽2
‑
4，油缸销2
‑
3依次穿过所述支腿外层板2
‑
2和内支撑筒底2
‑
5上的滑槽2
‑
4的滑槽后设置在所述纵向伸缩液压缸2
‑
6上；销轴2
‑
1穿过内支撑筒底2
‑
5底部的销孔，与纵向伸缩液压缸2
‑
6的活塞杆连接。
27.进一步地，如图10所示，本实施例中，所述水泵起吊机构4包括两组并列的滑轮起吊装置，每组滑轮起吊装置包括钢丝绳4
‑
6、定滑轮4
‑
9、动滑轮4
‑
5、固定结构和起吊用液压缸4
‑
3，所述定滑轮4
‑
9设置在车架3一端，起吊用液压缸4
‑
3固定设置在车架3另一端，动滑轮4
‑
5设置在起吊用液压缸4
‑
3的活塞杆上，所述钢丝绳4
‑
6一端固定设置在车架3一端，另一端依次经所述动滑轮4
‑
5、定滑轮4
‑
9后与设置在定滑轮4
‑
9下方的固定结构连接，所述固定结构用于固定水泵。此外，本实施例中，滑轮起吊装置还包括油缸固定板4
‑
1，滑轮座4
‑
4，u形夹头4
‑
7，销轴4
‑
8和环扣4
‑
10，车架3内侧设置有环扣4
‑
10，钢丝绳一端穿过环扣4
‑
10并通过u形夹头4
‑
7固定在车架3上，定滑轮和动滑轮设置在滑轮座4
‑
4上，并通过销轴4
‑
8以及开口销固定。
28.具体地，本实施例中，所述固定结构为圆环链4
‑
2，如图11所示，此外，固定结构也可以为其它类型的夹持机构，例如c型夹，或圆箍。起吊时，将两个圆环链4
‑
2分别套在潜水泵5
‑
1两端，之后由液压系统驱动两边的起吊用液压缸4
‑
3，起吊用液压缸4
‑
3的活塞杆收缩，两端的圆环链4
‑
2同时被吊起。
29.进一步地，如图2所示，本实施例的一种用于水泵吊装的变轴距履带车，还包括分别设置在车架3一侧的升降驱动平台9，如图12所示，本实施例中，所述升降驱动平台9包括套杆结构9
‑
5，涡轮丝杆升降机9
‑
4，升降平台9
‑
3，所述升降平台通过套杆结构9
‑
5和涡轮丝杆升降机9
‑
4设置在车架3上。所述升降驱动台9上设置有防爆电机9
‑
1、油泵9
‑
2。，防爆电机9
‑
1为标准电机，电机连着电缆，由地面进行供电。油泵9
‑
2为标准油泵，电机驱动油泵9
‑
2为履带车上的行走部分和支撑支腿2提供动力。其中，套杆结构9
‑
5可以为大方钢柱套小方钢柱的结构，大方钢柱和小方钢柱分别固定在升降驱动平台9
‑
3和车架3上，当转动涡轮丝杆升降机9
‑
4的手柄时，丝杠上升带动着大方钢架上升，从而抬升防爆电机9
‑
1和油泵9
‑
2，这样可以在潜水泵没入水中时防止水大量进入电机和油泵，从而影响履带车的工作。
30.进一步地，如图2所示，本实施例中，所述变轴距履带车的车架3另一侧还设置有液压油箱8和多路阀组控制箱7。多路阀组控制箱7包括阀组控制手柄7
‑
1、多路阀组7
‑
2、多路阀架7
‑
3。其中，操控阀组控制手柄7
‑
1可以改变多路阀组7
‑
2的液压油路，从而改变工作状态。液压油箱8包括油箱油量标示器8
‑
1、控制阀8
‑
2、压力表8
‑
3、液压过滤器8
‑
4、存油箱8
‑
5。如图一所示，油箱油量标示器8
‑
1可以显示当前油箱内油量的多少。控制阀8
‑
2通过液压管道与多路阀组控制箱7连接，压力表8
‑
3可以测出油箱内油液压力。液压过滤器8
‑
4为标准件，可以对液压油进行过滤．清除液压油的杂质，控制油的洁净程度。存油箱8
‑
5用来存储液压油，存油箱上有油压管路，用来连接升降驱动台9。
31.进一步地，如图3所示，本实施例中，履带车的车架顶部可以携带一个备用潜水泵11，当工作用潜水泵5
‑
1损坏时可以及时更换。
32.具体地，本实施例中，还包括排水系统5，排水系统5包括潜水泵5
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1、连接管5
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2、逆止阀5
‑
3、放水阀5
‑
4、流量计5
‑
5、聚氨酯织物增强软管5
‑
6、消防快速接头5
‑
7、截断阀5
‑
8。如图1所示，潜水泵5
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1为标准水泵，更换很方便。连接管5
‑
2连接潜水泵5
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1和逆止阀5
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3，可以根据实际环境选择不同长度的管子。流量计5
‑
5可以实现排水量的检测。截断阀5
‑
8可以快速截断水流，安装在聚氨酯织物增强软管5
‑
6上。
33.实施例二如图12所示，本发明实施例二提供了一种应急排水方法，其特征在于，基于实施例一所述的一种用于水泵吊装的变轴距履带车实现，包括以下步骤：s1、调整履带宽度，改变轴距以适应巷道现场。
34.所述步骤s1具体包括以下步骤：s101、伸出支撑支腿2，使履带车保持平稳；s102、控制辅助支腿6横向移动，进而控制两个履带行走机构1的间距，使其适应巷道的宽度或者巷道内的行走轨道的宽度。工作时液压系统控制车架两侧的横向伸缩液压缸同时伸出活塞杆，活塞杆推动履带行走机构1横向移动，进而使两个履带之间的横向距离增大。通过辅助支腿6的作用，可以迅速且平稳的改变两边履带之间的距离，从而适应不同宽度的巷道和巷道内行走轨道。
35.s103、收回支撑支腿。收回支撑系统2的四个支撑支腿，履带车继续行走。
36.s2、吊装潜水泵；所述步骤s2具体可以包括以下步骤：s201、移动履带车。如图13所示，将履带车移动到潜水泵的正上方，操作液压缸4
‑
3伸出活塞杆，从而降低圆环链4
‑
2到正好套进潜水泵5
‑
1的高度。
37.s202、将圆环链套到潜水泵上。如图13所示，将圆环链4
‑
2套到潜水泵两侧，操作液压缸4
‑
3收缩活塞杆，调整圆环链4
‑
2使之牢牢套在潜水泵5
‑
1上。
38.s203、提升潜水泵。之后继续收缩活塞杆4
‑
3，把潜水泵提高一定高度。
39.s204、安装连接弯管。如图14所示，安装连接弯管5
‑
2到潜水泵进水口处，要求弯管的高度稍稍高过地面。
40.s205、安装逆止阀。如图14所示，在连接弯管5
‑
2后安装逆止阀5
‑
3。
41.s206、安装绞车。如图14所示，在地面安装绞车10，将钢丝绳绑到后架中心处的圆环吊钩上，防止履带车在进入巷道时溜坡而发生意外。
42.s3、控制履带车行走至积水水面以下，把潜水泵完全没入水中，连接管路并控制履带车将支撑支腿伸出，保证排水车平稳排水；所述步骤s3具体可以包括以下步骤：s301、调整潜水泵在水中的位置。如图14所示，控制履带行走机构1使履带车行走到积水水面以下，把潜水泵5
‑
1完全没入水中。
43.s302、连接管路。如图14所示，按照管路连接顺序，依次连接管路，并把截断阀5
‑
8套在聚氨酯织物增强软管5
‑
6外。
44.s303、伸出支撑支腿。启动支撑系统2，控制液压系统把四个支撑支腿伸出，然后调
整支腿位置，保证履带车平稳。
45.s304、启动潜水泵5
‑
1，开始排水。
46.s4、当水位降低到水泵高度时，重新连接新的管路，然后将支撑支腿收回，重复步骤s3，直至排水完成。
47.如图15所示，所述步骤s4具体可以包括以下步骤：s401、停泵。当水面降低到水泵高度时，若潜水泵出现抽空气现象则停止排水。
48.s402、关闭截断阀。关闭截断阀5
‑
8，使其截断水流。
49.s403、打开软管的快速接头。打开其中两个聚氨酯织物增强软管5
‑
6之间的快速接头，准备好新的一节聚氨酯织物增强软管。
50.s404、移动排水车。移动履带车再次行走到积水水面以下，把潜水泵5
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1完全没入水中。
51.s405、接上新的软管。把新的聚氨酯织物增强软管连接到打开的聚氨酯织物增强软管之间，连接好快速接头。
52.s406、打开截断阀。当压力达到排水高度时，打开截断阀5
‑
8。
53.s407、开泵。打开潜水泵5
‑
1，实现快速排水。
54.s408、重复步骤s401~s407，直至完成排水。
55.上述为履带车应急排水的工艺流程的全过程，此工艺流程需要现场技术员和工人严格配合。
56.当遇到斜巷较深，水泵需要串联时，管道可以连接有多个串联的水泵，同时采用多台履带车进行运输，此时可以实现排水的接力，如图16所示。需要注意的是在这里并没有配履带车搭载串联水泵的示意图，其连接方式与履带车搭载单个潜水泵的示意图类似。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。