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(shè)探放水孔，將管口處安裝有閥門的2寸鋼管插入孔內(nèi)，閥門可調(diào)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(dǎo)致工作面內(nèi)刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機電機、液壓支架底座、采煤機等設(shè)備底座被淤煤和積水淹沒，影響設(shè)備的正常運行和安全生產(chǎn)，同時防礙巷道內(nèi)設(shè)備、材料的運輸，給礦井安全生產(chǎn)帶來極大安全隱患。因此，設(shè)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(shè)備造成的安全隱患，是非常迫切的。

1 自動排水系統(tǒng)的設(shè)計思路與方案

1.1 設(shè)計思路

借鑒工作面瓦斯抽放系統(tǒng)工作原理，設(shè)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(guān)、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(jié)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(gòu)成，從而保證工作面的正常安全生產(chǎn)。

圖1 傾斜巷道自動排水系統(tǒng)示意

1.2 設(shè)計方案

如圖1所示：將巷道內(nèi)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(shè)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(zhì)制成的封閉式積水箱，積水箱5內(nèi)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(guān)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(guān)3的信號線與磁力啟動器16相連接，用于檢測積水箱內(nèi)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(shè)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(nèi)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(dǎo)致無法排水及便于排除積水箱內(nèi)產(chǎn)生的雜物，積水箱5的最低處設(shè)置有專用排渣閥門2，用于系統(tǒng)故障狀態(tài)下的應(yīng)急放水和日常排放積水箱內(nèi)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(jīng)聯(lián)通管9進入積水箱5，當(dāng)積水箱5中的水位達到設(shè)定的高度時，壓力開關(guān)3動作，控制磁力啟動器16啟動，積水箱5內(nèi)的潛水泵1開始啟動排水。當(dāng)探放水出水量等于排水量時，系統(tǒng)內(nèi)壓力不變，壓力開關(guān)不動作，水泵連續(xù)運轉(zhuǎn)排水；當(dāng)探放水出水量小于排水量，積水箱內(nèi)的水位開始下降，當(dāng)水位接近積水箱底部時，壓力開關(guān)動作，此時磁力啟動器停止?jié)撍玫倪\轉(zhuǎn)。當(dāng)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(zhuǎn)損壞水泵，實現(xiàn)探放水的自動外排。

當(dāng)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(guān)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(guān)閉或關(guān)小部分探放水孔的閥門15。

當(dāng)系統(tǒng)壓力開關(guān)或潛水泵等有故障而不能及時修復(fù)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(yīng)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(shè)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(shè)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(nèi)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(shè)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(guān)閉或調(diào)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(shè)備的損害，大大提高了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平，保證了工作面的正常生產(chǎn)。

3 結(jié) 語

經(jīng)過在該礦7105工作面的應(yīng)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(shè)備造成的安全生產(chǎn)隱患，在提高工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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。