代 杰

（棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司柴里煤礦，山東 棗莊 277519）

礦井供水系統(tǒng)是煤礦不可缺少的重要組成部分，在維護(hù)煤礦安全生產(chǎn)中起著十分重要的作用，被稱為礦井的“生命線”。老礦井由于礦井自然條件影響，管路長(zhǎng)期受淋水侵蝕、巷道變形、礦井采動(dòng)壓等影響而出現(xiàn)跑冒滴漏，造成采掘工作面因管路斷裂或水壓力不足影響生產(chǎn)的情況時(shí)有發(fā)生，既浪費(fèi)了水資源，又影響了礦井正常生產(chǎn)，給企業(yè)造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

柴里煤礦目前礦井共敷設(shè)供水管路46 000 m，礦井主要軌道、運(yùn)輸大巷、綜掘工作面及機(jī)采工作面兩巷敷設(shè)供水管路，按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)安設(shè)三通球閥門，主要硐室門口及巷道分叉處均安設(shè)防塵三通閥門，礦井防塵管路覆蓋到礦井的各采掘工作地點(diǎn)及其他巷道。前期礦井主要靠人工巡線的方法進(jìn)行泄漏巡查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，應(yīng)急能力差，不能實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)工作面供水不足查找原因困難、處理不及時(shí)、影響采掘生產(chǎn)等弊端。

棗礦集團(tuán)正在開(kāi)展“三減三提”建設(shè)，減少單班下井人員，大力推廣智能化、自動(dòng)化設(shè)備，傳統(tǒng)的人工巡查方式不能適應(yīng)礦井發(fā)展，需要改變傳統(tǒng)的工作方式，利用科學(xué)技術(shù)來(lái)改變現(xiàn)狀，提高勞動(dòng)效率，科學(xué)分析，安全管控。

1 礦井供水管路流量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理

井下供水管路流量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由礦用管道流量傳感器、系統(tǒng)上傳裝置、傳輸線纜、監(jiān)測(cè)分站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成。井下安裝的主部件水流量傳感器主要由閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、微電腦顯示器組成。水流量傳感器安裝在主供水管路進(jìn)水端，當(dāng)水流過(guò)水流量傳感器時(shí)，流量計(jì)轉(zhuǎn)速隨著流量成線性變化，將輸出的脈沖信號(hào)反饋給控制器，由控制器顯示判斷水流量的大小，同時(shí)與礦井KJ90X監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，利用監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳即能在線檢測(cè)水量的變化情況。井下現(xiàn)場(chǎng)可以查看流量情況，還可以在KJ90X礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站查看流量變化曲線。

1.2 電動(dòng)閥門遠(yuǎn)程控制

在礦用管道流量傳感器前段安裝電動(dòng)控制閥門，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線控制閥門開(kāi)關(guān)，控制管路流量。當(dāng)需要對(duì)管路實(shí)施關(guān)閉或打開(kāi)時(shí)，在地面實(shí)施遠(yuǎn)程控制。

1.3 管道流量傳感器

基于法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在與磁場(chǎng)方向、運(yùn)動(dòng)方向相互垂直方向的導(dǎo)體兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小成正比。管道流量傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道流量情況。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

利用礦井KJ90X型安全監(jiān)控系統(tǒng)和水流量傳感器組成礦井供水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控主供水管路供水流量，根據(jù)流量曲線判定礦井各地點(diǎn)供水情況。根據(jù)日常用水量，在線監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)置各個(gè)地點(diǎn)用水最高值，當(dāng)出現(xiàn)最高值報(bào)警時(shí)，可以快速判定跑水區(qū)段，便于快捷安排人員處理。礦井KJ90X型安全監(jiān)控系統(tǒng)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、安全高效的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)24 h全天候值班監(jiān)控，結(jié)合水流量傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控礦井供水流量。

2.2 礦用管道流量傳感器安裝

根據(jù)井下各采區(qū)供水管路系統(tǒng)布置情況及主、分支管路情況，經(jīng)過(guò)對(duì)供水系統(tǒng)管網(wǎng)研判，分為三個(gè)層級(jí)安裝礦用管路流量傳感器，選擇監(jiān)測(cè)最準(zhǔn)確、安裝簡(jiǎn)便、對(duì)流量傳感器不利影響最小的地點(diǎn)進(jìn)行安裝。第一層級(jí)為柴里煤礦大井污水處理站水管入井工程孔和袁堂水源水管入井工程孔管路下口安裝流量壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)主水源情況；第二層級(jí)為各采區(qū)主供水管路末端安裝流量壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)主供水管路水量情況；第三層級(jí)為主分支管路上安裝流量壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)供水分支管路水量情況。整個(gè)供水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控成為一個(gè)樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠更為直觀地掌握各主、支管路的水量變化情況。借助于KJ90X煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上傳，并形成獨(dú)立顯示頁(yè)面，能夠清晰準(zhǔn)確地查看井下各供水主、支管路的水量情況，并實(shí)現(xiàn)超流量等異常情況的預(yù)警功能。

2.3 電動(dòng)閥門遠(yuǎn)程控制

在每一個(gè)礦用管道流量傳感器前端安裝電動(dòng)控制閥門，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線控制閥門開(kāi)關(guān)，當(dāng)需要對(duì)管路實(shí)施關(guān)閉時(shí)，在地面可以實(shí)施遠(yuǎn)程控制，能第一時(shí)間對(duì)出現(xiàn)流量異常的管路遠(yuǎn)程關(guān)閉閥門，減少用水浪費(fèi)。

2.4 供水流量上下限值確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在礦井供水管路網(wǎng)絡(luò)中，由于各管路的供水流向是固定的，在工作面生產(chǎn)期間，管路的流量基本保持在一定的范圍之內(nèi)波動(dòng)，通過(guò)對(duì)比每日的流量變化數(shù)據(jù)并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的積累分析，就可以得出工作面正常生產(chǎn)期間供水量的波動(dòng)范圍。而當(dāng)出現(xiàn)管路破裂或管路閥門被關(guān)閉時(shí)，管路流量也會(huì)隨之增大或減少，偏離正常水量的波動(dòng)范圍，工作人員就可以根據(jù)管路流量的變化情況準(zhǔn)確了解管路出現(xiàn)的狀況并準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)及時(shí)處理。

2.5 供水事故判定

礦井供水管路流量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)安裝在管道上的流量傳感器對(duì)管道風(fēng)水流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)人工分析和計(jì)算機(jī)推理得出礦井管路是否存在管路因斷裂或閥門誤關(guān)等原因造成的采煤工作面、掘進(jìn)迎頭供水不足的問(wèn)題。

2.6 動(dòng)態(tài)監(jiān)控

采用重慶煤科院研發(fā)的礦用管路流量傳感器，以KJ90X礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線，供水流量更為直觀，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立頁(yè)面顯示及遠(yuǎn)程控制。礦井供水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)各主要供水地點(diǎn)實(shí)施全面監(jiān)控，對(duì)分析礦井供水狀況提供相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

3 結(jié)論

（1）礦井供水管路流量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)礦井主要供水管路在線監(jiān)測(cè)，實(shí)施動(dòng)態(tài)觀測(cè)，做到全面掌控礦井供水實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了礦井安全供水和科學(xué)供水。

（2）采用對(duì)供水管路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，測(cè)定礦井井下供水管網(wǎng)主、支路流量變化情況，綜合分析不同時(shí)間段（生產(chǎn)期間和檢修期間）的水量變化進(jìn)行對(duì)比，掌握不同時(shí)間段的用水量。

（3）礦井供水管路流量智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)比每日的流量變化數(shù)據(jù)并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的積累分析，就可以得出工作面正常生產(chǎn)期間供水量的波動(dòng)范圍，為供水設(shè)計(jì)提供可靠技術(shù)參數(shù)。

（4）而當(dāng)出現(xiàn)管路破裂或管路閥門被關(guān)閉時(shí)，管路流量也會(huì)隨之增大或減少，偏離正常水量的波動(dòng)范圍，工作人員就可以根據(jù)管路流量的變化情況準(zhǔn)確了解管路出現(xiàn)的狀況，準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，及時(shí)供水處理，保障采掘工作面安全生產(chǎn)。