煤矿水文地质便携式电控测水装置的设计应用

闫 静

（山西省新景矿煤业有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

引言

水害是煤矿五大自然灾害之一，煤矿在采掘工程施工前必须详细了解施工区域水文地质资料，在施工过程中必须采取合理有效探放水施工措施，并对积水区域水压、水量进行精确测量，才能保证煤矿安全高效生产。

目前，在煤矿生产中，涌水量观测已经成为煤矿防治水技术工作不可或缺的一项，尤其是对于一些水文地质条件复杂、出水点多的矿井来说，矿井各观测点测水更加重要。现有的测水容器虽然可以相互累积测量较大涌水量勘测点，但是相邻两组测水容器固定不牢固，经常会出现容器分离造成测水数据不真实的问题。对此，新景矿地质测量部设计了一种煤矿用便携式电控测水装置[1-2]。

1 便携式电控测水装置结构及原理

1.1 装置结构

1）煤矿用便携式测水装置主要包括测量基筒、水位刻度线、固定内螺纹管、塑料连接螺栓、累加管、插接圈槽、插接圈柱、密封圈垫、控制器、进水口、电控进水闸阀、电控放水闸阀、报警器等部分，如图1所示[3]。

2）测量基桶及累加管主要由PP材料制成。该材料具有材质轻、强度高等优点，基桶及累加管直径为0.6 m，其中累加管高度为1.0 m，基桶高度为0.5 m。

3）测量基筒左右两侧上部均水平对齐固定连接有第一固定内螺纹管，在其顶部的筒壁开设有与插接圈柱配合插接的第二插接圈槽。

4）累加管安装在测量基筒顶部，累加管左右两侧的上下两端均固定连接有第二固定内螺纹管。累加管底部左右两侧的第二固定内螺纹管分别通过塑料连接螺栓与测量基筒左右两侧上部的第一固定内螺纹管固定连接。

5）累加管顶部的管壁开设有第一插接圈槽，同时在累加管底部的管壁固定连接有插接圈柱。

6）报警器安装在累加管顶部，采用蓄电池进行供电，报警器中安装水位感应器，当水位升高接触感应器时报警器及时发出警报。

7）电控进水闸阀安装在进水口处，电控放水闸阀安装在基桶底部，进、放水闸阀采用电控模式，具有联锁功能[4]。

8）控制器安装在累加管管壁上，控制器主要包括显示器、蓄电池、PLC处理器等部分，显示器可对测水量进行直观显示。

图1 水文地质便携式电控测水装置结构示意图

1.2 工作原理

1）在测水前将测量基桶与累加管进行对接安装，同时将进水口与探水钻孔连接管进行连接。

2）在测水时水流进入测水装置内，当装置装满水后且与报警装置水位感应器接触时，报警器发出警报，同时通过控制器中PLC处理器的联锁作用后，电控进水闸阀通电及时关闭阀门，防止水流入装置内，电控放水闸阀通电及时打开闸阀进行放水。

3）当测水装置内放水完成后，电控放水闸阀断电自动合闸，并通过联锁作用使电控进水闸阀打开继续对测水装置进行放水；同时通过PLC处理器计算共计放水量，通过显示器进行显示。

4）在测水过程中当水量不足时，可通过装置上的刻度线直接读出水量，并累加显示器显示水量即可。

2 便携式电控测水装置结构优缺点

1）结构简单、费用低。该装置具有结构简单、设备故障率低、便于携带等优点，整套装置成本费用仅需0.24万元，成本费用低，便于操作维护。

2）测水准确性高。与传统测水工具相比，该装置主要采用数控技术进行测水量统计，测量数据准确，避免了传统测水工具误差性大、测水效率低等[5]。

3）自动化水平高。该装置在测水过程中无需专人进行水量计算、统计等工作，通过控制器可直接读取，而且进水、放水等工序全部采用电控模式，无需人工操作，在测水过程中只需一人操作即可，不仅提高了水文地质测水自动化水平，而且大大降低了劳动作业强度。

4）该装置在使用过程中还存在一些不足：在测水时需安装专用支架进行固定，且必须整平装置；受井下潮湿环境影响，测水工具在长期使用过程中，蓄电池受损严重，需定期更换；受测量地点粉尘影响，测水工具控制器经常出现粉尘堵塞现象，降低了装置安全性能，必须定期对控制器进行维护并清理粉尘。

3 结语

山西省新景矿煤业有限责任公司地质测量部针对当前煤矿水文地质测水工具在使用中测量精度低、效率差、劳动强度大等技术难题，设计了一套便携式电控测水装置，通过实际应用效果来看，该装置大大提高了测水效率，降低了劳动作业强度，保证了测水准确性，得到了矿领导一致认可，并得到推广应用。