一种煤矿透水事故两级悬浮快速排水新方法在工程中的实践与应用

刘佳星

（鄂托克旗天隆机械制造有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯017000）

1 提出问题

传统的排水救援方法现已非常成熟，应用十分广泛，但对于透水量大，且水位极不稳定的情况下，如神华乌海能源公司骆驼山煤矿透水事故，该矿井透水水源来自16#煤底板奥灰水，水源压力大且源源不断，排水量一旦减小水位迅速上升，将水泵淹没在巷道中间，非常不利于下一步抢险救援工作的开展，新型两级悬浮快速排水方法正是克服了传统排水救援方法的不足和弊端。

2 分析问题

矿山透水事故两级悬浮快速排水救援新方法正是在克服上述传统的排水救援方法的弊端基础上提出的，研制目的是为矿山透水事故救援提供一种科学、高效、准确、成本较低的新方法，为矿山透水事故快速排水救援提供科学依据和技术支撑，在降低成本的情况下大幅度地提高了排水效率，为矿井透水事故安全、快速、高效救援保驾护航[1]。与传统的排水救援方法相比较具有如下优势：①矿山透水事故两级悬浮快速排水新方法打破了传统的将水泵直接沉入水中进行排水的方式，利用物理学上阿基米德浮力定律创造了“悬浮排水”的新方法，是物理学的阿基米德浮力定律在工程实践中的具体应用，充实了水灾救援理论和实践。②传统的一级水泵排水方法中存在水泵沿着巷道底板布置且人工搬运水泵的弊端，该种两级悬浮排水救援新方法是依靠浮力伴随着水位的下降实现水泵自动下降，不需要人工不断地搬移水泵，克服了传统的排水方法工作量大、工人劳动强度大、用工多、排水效率低、安全风险大的弊端[2]。③该种矿山透水事故两级悬浮快速排水新方法工人劳动强度小、施工工艺简单、成本低，具有非常广泛的应用前景。

3 解决问题

3.1 矿井概况

神华乌海能源公司骆驼山煤矿属基建矿井，斜井—立井开拓，有三个井口，主、副、风井，分两个水平（+920、+870）。煤炭科学研究总院西安研究院鉴定该矿为水文地质条件复杂矿井。

3.2 工作原理

该种矿山透水事故后两级悬浮快速排水救援方法以此为切入点并结合物理学阿基米德定律“水的浮力”的思想，同时利用两级排水的模式，将巷道透水迅速、稳定排至地面。浮桶及辅助水泵在水中受力。

辅助水泵与浮桶所受的重力G 重等于水的浮力F浮。

即：F浮=G重

辅助水泵与浮桶所受的侧向压力F1与侧向压力F2 相等。

即：F1=F2

该种矿山透水事故两级悬浮快速排水救援新方法充分利用物理学中阿基米德定律“水的浮力”的理论思想，实现辅助水泵在巷道积水中悬浮，避免了支水泵沉在巷道底板，被淤泥、杂物埋没或堵塞。将主排水泵固定在平板车上，且两台辅助水泵的排水能力略大于主水泵排水能力，即：

式中，Q总——主排水泵排水量，m3/h；

Q辅1——1 号辅助水泵排水量，m3/h；

Q辅2——2 号辅助水泵排水量，m3/h。

辅助水泵随着水位下降而下降，主水泵根据水位下降情况，绞车司机根据现场信号工发出的信号执行提放车工作，因此，辅助水泵、主水泵均可以实现连续排水，这就是两级悬浮快速排水方法的工作原理和步骤。

4 结语

该种矿山透水事故两级悬浮快速排水新方法打破了传统的将水泵直接沉入水中进行排水的方式，创造性地提出了“两级”“悬浮”的新方法，既保证了水泵悬浮在水面，又保证了连续排水的新思路和方法，充实了矿山透水事故排水救援领域技术和理论。

该种矿山透水事故两级悬浮快速排水新方法工程量较少、施工工艺简单、费用低，并且可以根据具体条件选择多个支水泵服务主水泵，安全风险、排水效率比较高。

该种矿山透水事故两级悬浮快速排水新方法克服了传统的一级水泵排水方法中因为水泵沿着巷道底板且人工将水泵沿着水位下降而沉入水中的弊端，而且传统的排水方法工作量大，工人劳动强度大，用工多，排水效率低、安全风险大，而该种两级悬浮排水救援新方法完全克服了传统排水救援方法的缺点和不足，为矿山透水事故快速排水救援提供了科学依据和理论指导。