倾斜巷道煤墙探放水自动排水系统设计

2021-09-15王向阳

煤 2021年9期

王向阳

(潞安集团潞安新疆煤化工(集团)有限公司，新疆哈密 839000)

王庄煤矿7105工作面巷道长1 700 m，其中里端有800 m是倾斜巷道，按照传统的探放水施工方法，是在巷道煤墙上打设探放水孔，将管口处安装有阀门的2寸钢管插入孔内，阀门可调节放水量，而所排放的水或者顺着巷道地面，沿倾斜的巷道一路冲刷到切眼后，在切眼的最低处用排水泵外排到大巷；又或者在倾斜巷道砌筑数道拦水墙，分别用水泵将积水排到大巷。工作面沿线巷道被水冲刷后到处是积水泥泞、坑坑洼洼，导致工作面内刮板输送机、转载机电机、液压支架底座、采煤机等设备底座被淤煤和积水淹没，影响设备的正常运行和安全生产，同时防碍巷道内设备、材料的运输，给矿井安全生产带来极大安全隐患。因此，设计一种合适的探放水“自动排水系统”，以消除探放水对工作面设备造成的安全隐患，是非常迫切的。

1 自动排水系统的设计思路与方案

1.1 设计思路

借鉴工作面瓦斯抽放系统工作原理，设计一种适用于煤矿倾斜巷道探放水的自动排水装置，将煤墙排放出的水直接排出工作面。以5～6个探放水孔出水管路为一组联集在一起，将探放出的水汇集在一个封闭的积水箱中。在积水箱中安装1个由压力控制开关、潜水泵等形成的独立的自动排水装置，见图1(a)；多个独立的自动排水装置通过联通管联结在一起，就形成了如图1(b)中所示的自动排水系统。系统的排水能力由每个探放水孔的涌水量和探放水孔数量确定，整个探放水自动排放系统由若干组自动排放装置构成，从而保证工作面的正常安全生产。

图1 倾斜巷道自动排水系统示意

1.2 设计方案

如图1所示：将巷道内5～6个探放水出水管7，通过呈L型并联布置的管路8连接在一起形成联通管路9，在联通管路9的最低处设置一个积水箱5，联通管路9与积水箱5连接成为密闭的排水装置。积水箱5是由薄钢板等材质制成的封闭式积水箱，积水箱5内部安装有自动排水装置，自动排水装置由防爆潜水泵1、压力控制开关3等装置组成，积水箱的大小以及潜水泵的扬程、流量、功率等参数，根据一组探放水孔的涌水量计算确定，以保证排水量需要。压力控制开关3的信号线与磁力启动器16相连接，用于检测积水箱内的水压情况，其上、下限参数可根据现场实际情况进行设定。每一个自动排水装置的排水管通过单向截止阀与巷道内总排水管13连接，这样可以保证所排出的水单向自动流入总排水管13。由多个自动排水装置组成一个自动排水系统，可实现巷道探放水排放的自动化。为防止自动排水装置因故障导致无法排水及便于排除积水箱内产生的杂物，积水箱5的最低处设置有专用排渣阀门2，用于系统故障状态下的应急放水和日常排放积水箱内沉积的煤泥、杂物等，保持积水箱清洁。

2 系统的排水过程及创新点

2.1 自动排水系统的排水过程

探放水出水管7涌出的水，经联通管9进入积水箱5，当积水箱5中的水位达到设定的高度时，压力开关3动作，控制磁力启动器16启动，积水箱5内的潜水泵1开始启动排水。当探放水出水量等于排水量时，系统内压力不变，压力开关不动作，水泵连续运转排水；当探放水出水量小于排水量，积水箱内的水位开始下降，当水位接近积水箱底部时，压力开关动作，此时磁力启动器停止潜水泵的运转。当水位再次升高到上限位时，水泵再次启动排水，如此循环自动工作，保证系统既不会造成压力过大排水困难，也不会造成负压运转损坏水泵，实现探放水的自动外排。

当探放水孔的涌水量过大时，即探放水量大于排水量时，压力开关会持续动作，潜水泵仍继续排水，磁力启动器会发出声光告警信号，提醒维护人员进行检查处理，此时可临时关闭或关小部分探放水孔的阀门15。

当系统压力开关或潜水泵等有故障而不能及时修复时，磁力启动器会发出声光告警信号，提醒维护人员进行检查处理。此时，可先通过软管10连接阀门2与下一组积水箱的应急进水口4，然后打开有故障一组的积水箱的排污阀门，将上一组积水箱中的水临时连接到下一组积水箱中进行排水。

这样，整个下山巷道巷壁排出的水不落地就直接排到指定地点，不会流向工作面形成积水、淤泥、淤煤，也不会影响运输、行人，损坏工作面设备，不仅保证了巷道的正常安全作业，还实现了自动化排水、节省了用工、提高了效率、消除了隐患。