王向陽

(潞安集團 潞安新疆煤化工(集團)有限公司，新疆 哈密 839000)

王莊煤礦7105工作面巷道長1 700 m，其中里端有800 m是傾斜巷道，按照傳統(tǒng)的探放水施工方法，是在巷道煤墻上打設探放水孔，將管口處安裝有閥門的2寸鋼管插入孔內，閥門可調節(jié)放水量，而所排放的水或者順著巷道地面，沿傾斜的巷道一路沖刷到切眼后，在切眼的最低處用排水泵外排到大巷；又或者在傾斜巷道砌筑數(shù)道攔水墻，分別用水泵將積水排到大巷。工作面沿線巷道被水沖刷后到處是積水泥濘、坑坑洼洼，導致工作面內刮板輸送機、轉載機電機、液壓支架底座、采煤機等設備底座被淤煤和積水淹沒，影響設備的正常運行和安全生產，同時防礙巷道內設備、材料的運輸，給礦井安全生產帶來極大安全隱患。因此，設計一種合適的探放水“自動排水系統(tǒng)”，以消除探放水對工作面設備造成的安全隱患，是非常迫切的。

1 自動排水系統(tǒng)的設計思路與方案

1.1 設計思路

借鑒工作面瓦斯抽放系統(tǒng)工作原理，設計一種適用于煤礦傾斜巷道探放水的自動排水裝置，將煤墻排放出的水直接排出工作面。以5～6個探放水孔出水管路為一組聯(lián)集在一起，將探放出的水匯集在一個封閉的積水箱中。在積水箱中安裝1個由壓力控制開關、潛水泵等形成的獨立的自動排水裝置，見圖1(a)；多個獨立的自動排水裝置通過聯(lián)通管聯(lián)結在一起，就形成了如圖1(b)中所示的自動排水系統(tǒng)。系統(tǒng)的排水能力由每個探放水孔的涌水量和探放水孔數(shù)量確定，整個探放水自動排放系統(tǒng)由若干組自動排放裝置構成，從而保證工作面的正常安全生產。

圖1 傾斜巷道自動排水系統(tǒng)示意

1.2 設計方案

如圖1所示：將巷道內5～6個探放水出水管7，通過呈L型并聯(lián)布置的管路8連接在一起形成聯(lián)通管路9，在聯(lián)通管路9的最低處設置一個積水箱5，聯(lián)通管路9與積水箱5連接成為密閉的排水裝置。積水箱5是由薄鋼板等材質制成的封閉式積水箱，積水箱5內部安裝有自動排水裝置，自動排水裝置由防爆潛水泵1、壓力控制開關3等裝置組成，積水箱的大小以及潛水泵的揚程、流量、功率等參數(shù)，根據(jù)一組探放水孔的涌水量計算確定，以保證排水量需要。壓力控制開關3的信號線與磁力啟動器16相連接，用于檢測積水箱內的水壓情況，其上、下限參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行設定。每一個自動排水裝置的排水管通過單向截止閥與巷道內總排水管13連接，這樣可以保證所排出的水單向自動流入總排水管13。由多個自動排水裝置組成一個自動排水系統(tǒng)，可實現(xiàn)巷道探放水排放的自動化。為防止自動排水裝置因故障導致無法排水及便于排除積水箱內產生的雜物，積水箱5的最低處設置有專用排渣閥門2，用于系統(tǒng)故障狀態(tài)下的應急放水和日常排放積水箱內沉積的煤泥、雜物等，保持積水箱清潔。

2 系統(tǒng)的排水過程及創(chuàng)新點

2.1 自動排水系統(tǒng)的排水過程

探放水出水管7涌出的水，經聯(lián)通管9進入積水箱5，當積水箱5中的水位達到設定的高度時，壓力開關3動作，控制磁力啟動器16啟動，積水箱5內的潛水泵1開始啟動排水。當探放水出水量等于排水量時，系統(tǒng)內壓力不變，壓力開關不動作，水泵連續(xù)運轉排水；當探放水出水量小于排水量，積水箱內的水位開始下降，當水位接近積水箱底部時，壓力開關動作，此時磁力啟動器停止?jié)撍玫倪\轉。當水位再次升高到上限位時，水泵再次啟動排水，如此循環(huán)自動工作，保證系統(tǒng)既不會造成壓力過大排水困難，也不會造成負壓運轉損壞水泵，實現(xiàn)探放水的自動外排。

當探放水孔的涌水量過大時，即探放水量大于排水量時，壓力開關會持續(xù)動作，潛水泵仍繼續(xù)排水，磁力啟動器會發(fā)出聲光告警信號，提醒維護人員進行檢查處理，此時可臨時關閉或關小部分探放水孔的閥門15。

當系統(tǒng)壓力開關或潛水泵等有故障而不能及時修復時，磁力啟動器會發(fā)出聲光告警信號，提醒維護人員進行檢查處理。此時，可先通過軟管10連接閥門2與下一組積水箱的應急進水口4，然后打開有故障一組的積水箱的排污閥門，將上一組積水箱中的水臨時連接到下一組積水箱中進行排水。

這樣，整個下山巷道巷壁排出的水不落地就直接排到指定地點，不會流向工作面形成積水、淤泥、淤煤，也不會影響運輸、行人，損壞工作面設備，不僅保證了巷道的正常安全作業(yè)，還實現(xiàn)了自動化排水、節(jié)省了用工、提高了效率、消除了隱患。

2.2 自動排水系統(tǒng)的創(chuàng)新點

與傳統(tǒng)的探放水施工方法相比，自動排水系統(tǒng)具有以下創(chuàng)新點：

1) 借鑒工作面瓦斯抽排系統(tǒng)的工作原理，設計了探放水自動排放系統(tǒng)，若干個探放水孔組成一個自動排放裝置，整個傾斜巷道內若干個自動排放裝置組成一個探放水自動排放系統(tǒng)。

2) 該系統(tǒng)中探放水口設置有閥門和透明短管，在保留了原來探放水裝置功能的同時，既可關閉或調節(jié)出水水量，也可通過透明管直接觀察每個探放水孔出水量的大小。

3) 該系統(tǒng)實現(xiàn)了探放水排放的自動控制，節(jié)約了勞動成本，提高了工作效率。

4) 該系統(tǒng)采用密閉排放裝置，使探放水不落地，杜絕探放水沖刷對巷道造成損壞，減少了對運輸和行人安全的影響，杜絕了淤煤和積水對工作面設備的損害，大大提高了質量標準化水平，保證了工作面的正常生產。

3 結 語

經過在該礦7105工作面的應用，證明該自動排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)探放水系統(tǒng)相比排水效率提高了90%；由于工作面的淤煤和積水大大減少，不僅減少了人力物力的浪費，還排除了其對工作面設備造成的安全生產隱患，在提高工作面質量標準化水平、改善工作面作業(yè)條件、降低工人勞動強度等方面，綜合效益較高。