基于浮球式的煤矿井下自动排水装置设计与应用分析

2021-07-28康马超

机械管理开发 2021年6期

康马超

（晟泰能源投资有限公司，山西晋城 048000）

引言

随着现代矿井开采深度的增加，矿井排水工作越来越重要。在煤矿井下安装有大量的隔膜泵和潜水泵等排水设备，可保证矿井安全生产[1-3]。在煤矿井下主要水源有老窑积水、采掘工作面积水、采空区积水、打钻过程中钻孔放出来的水，潜水泵如果长时间在淤泥污水中抽水，就容易被堵塞，造成排水不畅甚至烧毁潜水泵，增大了安全隐患。若采用自动排水方式，可有效缩短排水时间，减轻人力、物力的投入[4-6]。浮球式自动排水装置便能够实现隔膜泵和潜水泵的自动开停，同时能够实现隔膜泵和潜水泵高水位自动开启、低水位自动停止。

1 浮球式自动排水装置的设计分析

1.1 工作原理

浮球式自动排水装置的设计原理是重力与浮力原理（见图1），其结构简单合理，主要包括浮漂体，设置在浮漂体内的大容量微型开关和能将开关处于通、断状态的驱动机构，以及与开关相连的三芯电缆，可与各种液泵配套，被广泛用于给水、排水及含腐蚀性液体的液位自动控制。

图1 浮球式自动排水装置原理图

1.2 性能与特点

1）便于操作，性能稳定可靠，不因液面波动而引起误动作。

2）结构简单，成本低，使用方便，能够有效提高排水能力。

3）具有无毒、耐腐蚀、安装方便、使用寿命长等特点。

4）节省安装时间，减少安全隐患。

5）可实现无人值守、自动排水、定期维护检修。

6）减小失爆和对电源的依赖性，尤其适用于回风巷。

2 浮球式自动排水装置的应用

2.1 矿井概况

晟泰能源投资有限公司青洼煤矿2205综放工作面位于一水平二采区，主采煤层为2号煤层，煤层厚度3.7~4 m，平均煤厚3.82 m，工作面标高最低+913 m、最高+994.3 m。工作面采高2.6 m，放顶煤厚度1.22 m。煤层倾角5.69°~6.69°，平均6.33°左右。工作面正常涌水量5~10 m3/h，最大涌水量20 m3/h。本工作面采用倾斜长壁采煤法与综采放顶煤采煤工艺。

2.2 应用效果

浮球式自动排水装置主要被应用于该矿井下南、北盘区采煤、掘进工作面、辅运巷、皮带巷水仓、集中水仓的排水以及各个排水点的排水。

由于浮球式自动排水装置结构简单、安全适用、实用性强，一方面完全实现了井下积水的无人管理自动抽排，安全性能高，提高了安全质量标准化水平，减少了人员操作维护管理工作，大大减少了水泵烧毁数量，减少了人员配置，另一方面有效解决了各区队点多、线长、面广而造成的人手严重不足的问题，减轻了工人的劳动强度，仅人工费就可为矿井节约大量资金。