劉佳星

（鄂托克旗天隆機械制造有限責任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000）

1 提出問題

傳統(tǒng)的排水救援方法現(xiàn)已非常成熟，應用十分廣泛，但對于透水量大，且水位極不穩(wěn)定的情況下，如神華烏海能源公司駱駝山煤礦透水事故，該礦井透水水源來自16#煤底板奧灰水，水源壓力大且源源不斷，排水量一旦減小水位迅速上升，將水泵淹沒在巷道中間，非常不利于下一步搶險救援工作的開展，新型兩級懸浮快速排水方法正是克服了傳統(tǒng)排水救援方法的不足和弊端。

2 分析問題

礦山透水事故兩級懸浮快速排水救援新方法正是在克服上述傳統(tǒng)的排水救援方法的弊端基礎(chǔ)上提出的，研制目的是為礦山透水事故救援提供一種科學、高效、準確、成本較低的新方法，為礦山透水事故快速排水救援提供科學依據(jù)和技術(shù)支撐，在降低成本的情況下大幅度地提高了排水效率，為礦井透水事故安全、快速、高效救援保駕護航[1]。與傳統(tǒng)的排水救援方法相比較具有如下優(yōu)勢：①礦山透水事故兩級懸浮快速排水新方法打破了傳統(tǒng)的將水泵直接沉入水中進行排水的方式，利用物理學上阿基米德浮力定律創(chuàng)造了“懸浮排水”的新方法，是物理學的阿基米德浮力定律在工程實踐中的具體應用，充實了水災救援理論和實踐。②傳統(tǒng)的一級水泵排水方法中存在水泵沿著巷道底板布置且人工搬運水泵的弊端，該種兩級懸浮排水救援新方法是依靠浮力伴隨著水位的下降實現(xiàn)水泵自動下降，不需要人工不斷地搬移水泵，克服了傳統(tǒng)的排水方法工作量大、工人勞動強度大、用工多、排水效率低、安全風險大的弊端[2]。③該種礦山透水事故兩級懸浮快速排水新方法工人勞動強度小、施工工藝簡單、成本低，具有非常廣泛的應用前景。

3 解決問題

3.1 礦井概況

神華烏海能源公司駱駝山煤礦屬基建礦井，斜井—立井開拓，有三個井口，主、副、風井，分兩個水平（+920、+870）。煤炭科學研究總院西安研究院鑒定該礦為水文地質(zhì)條件復雜礦井。

3.2 工作原理

該種礦山透水事故后兩級懸浮快速排水救援方法以此為切入點并結(jié)合物理學阿基米德定律“水的浮力”的思想，同時利用兩級排水的模式，將巷道透水迅速、穩(wěn)定排至地面。浮桶及輔助水泵在水中受力。

輔助水泵與浮桶所受的重力G 重等于水的浮力F浮。

即：F浮=G重

輔助水泵與浮桶所受的側(cè)向壓力F1與側(cè)向壓力F2 相等。

即：F1=F2

該種礦山透水事故兩級懸浮快速排水救援新方法充分利用物理學中阿基米德定律“水的浮力”的理論思想，實現(xiàn)輔助水泵在巷道積水中懸浮，避免了支水泵沉在巷道底板，被淤泥、雜物埋沒或堵塞。將主排水泵固定在平板車上，且兩臺輔助水泵的排水能力略大于主水泵排水能力，即：

式中，Q總——主排水泵排水量，m3/h；

Q輔1——1 號輔助水泵排水量，m3/h；

Q輔2——2 號輔助水泵排水量，m3/h。

輔助水泵隨著水位下降而下降，主水泵根據(jù)水位下降情況，絞車司機根據(jù)現(xiàn)場信號工發(fā)出的信號執(zhí)行提放車工作，因此，輔助水泵、主水泵均可以實現(xiàn)連續(xù)排水，這就是兩級懸浮快速排水方法的工作原理和步驟。

4 結(jié)語

該種礦山透水事故兩級懸浮快速排水新方法打破了傳統(tǒng)的將水泵直接沉入水中進行排水的方式，創(chuàng)造性地提出了“兩級”“懸浮”的新方法，既保證了水泵懸浮在水面，又保證了連續(xù)排水的新思路和方法，充實了礦山透水事故排水救援領(lǐng)域技術(shù)和理論。

該種礦山透水事故兩級懸浮快速排水新方法工程量較少、施工工藝簡單、費用低，并且可以根據(jù)具體條件選擇多個支水泵服務(wù)主水泵，安全風險、排水效率比較高。

該種礦山透水事故兩級懸浮快速排水新方法克服了傳統(tǒng)的一級水泵排水方法中因為水泵沿著巷道底板且人工將水泵沿著水位下降而沉入水中的弊端，而且傳統(tǒng)的排水方法工作量大，工人勞動強度大，用工多，排水效率低、安全風險大，而該種兩級懸浮排水救援新方法完全克服了傳統(tǒng)排水救援方法的缺點和不足，為礦山透水事故快速排水救援提供了科學依據(jù)和理論指導。