傳統(tǒng)式的人工操作排水系統(tǒng)效率低、可靠性差、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，在充分運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械和自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上，提議采用風(fēng)泵自動(dòng)閥門排水系統(tǒng)裝置實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)排水。文章分析研究了該設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹了該設(shè)備在某煤礦的使用情況、經(jīng)濟(jì)效益和推進(jìn)應(yīng)用前景。

近年來(lái)，隨著煤炭產(chǎn)量日益的增長(zhǎng)以及礦井生產(chǎn)能力的日益擴(kuò)大，相應(yīng)的礦井排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)也更加沉重。過(guò)去，井下大多采用人工排水系統(tǒng)，具有效率低、可靠性差、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。為了妥善解決礦井產(chǎn)能日益增長(zhǎng)和人工操作排水系統(tǒng)的多重弊端，需要對(duì)礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改革，提高整個(gè)礦井排水系統(tǒng)的效果，滿足現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井的安全生產(chǎn)。

1研究背景

某井面積為65.06km2，礦山設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為6.0mt/a，全井田煤層地質(zhì)儲(chǔ)存量為1169.81mt。礦井設(shè)計(jì)正常涌水量為333m3/h，最大涌水量為750m3/h，目前礦井涌水量為180m3/h。隨著礦山巷道的擴(kuò)大，井下排水點(diǎn)增加，距離也越來(lái)越遠(yuǎn)，在各地設(shè)置泵排水時(shí)，需要安排大量人員人工停止泵，管理困難和經(jīng)濟(jì)成本增加。為了節(jié)約人工費(fèi)，便于管理井下排水，筆者特意對(duì)泵閥系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)革新，實(shí)現(xiàn)了泵裝置的自動(dòng)開關(guān)。針對(duì)高河煤礦的特點(diǎn)，初步制定了5種風(fēng)泵自動(dòng)閥排水系統(tǒng)裝置方案，其中3種成功，在3種設(shè)計(jì)方案中選擇最有效的風(fēng)泵自動(dòng)閥排水系統(tǒng)裝置推進(jìn)應(yīng)用。

2自動(dòng)閥排水系統(tǒng)裝置

2.1裝置設(shè)計(jì)原理

該風(fēng)泵自動(dòng)閥排水系統(tǒng)裝置由球閥、浮球、氣動(dòng)電機(jī)、機(jī)械閥、分配器等組成。

2.2裝置運(yùn)行原理，該裝置共使用2臺(tái)風(fēng)泵，形成主輔助泵模式。

(1)正常情況下，主泵的氣動(dòng)電機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，水位上升到指定位置時(shí)，浮球帶動(dòng)杠桿啟動(dòng)1#機(jī)械閥，氣動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)綒鈩?dòng)電機(jī)，氣動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)球閥打開，風(fēng)泵啟動(dòng)，開始抽水。原稿日期:2015-09-28作者介紹:張緣、男性、四川仁壽人、2000年7月畢業(yè)于華北礦業(yè)高等專科學(xué)校，目前在山西華晉漢咀煤業(yè)有限責(zé)任公司工作。

(2)當(dāng)水位下降到一定位置時(shí)，浮球下降啟動(dòng)2#機(jī)械閥，氣動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)綒鈩?dòng)電機(jī)，氣動(dòng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)球閥關(guān)閉，風(fēng)泵停止運(yùn)行，停止抽水。

(3)主泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輔助泵不工作。排水管為軟管，正常排水時(shí)，排水管支撐，3#機(jī)械閥處于關(guān)閉狀態(tài)，主泵故障時(shí)，排水管變平，安裝在排水管上的3#機(jī)械閥將信號(hào)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換開關(guān)，將壓風(fēng)切換到輔助泵，輔助泵立即啟動(dòng)，同時(shí)主泵停止供氣，主泵關(guān)閉。根據(jù)運(yùn)行原理，該泵自動(dòng)閥排水系統(tǒng)裝置具有

(1)運(yùn)行良好，反應(yīng)敏感，可根據(jù)水位實(shí)現(xiàn)泵的自動(dòng)開閉。

(2)使用材料和部件成熟，組裝簡(jiǎn)單，裝置結(jié)構(gòu)緊湊。

(3)保證主泵故障時(shí)繼續(xù)排水。同時(shí)，該裝置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制與手動(dòng)控制的連鎖問(wèn)題，如裝置不能正常工作時(shí)，可以手動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)。

2.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

該泵自動(dòng)閥排水系統(tǒng)裝置的使用材料詳情如表1所示。從表1可以看出，該裝置經(jīng)濟(jì)成本合理，大大降低了人工操作排水的人工成本和管理成本，可以作為礦山的重點(diǎn)推廣產(chǎn)品。

3廠房應(yīng)用

對(duì)該設(shè)備在煤礦井下某排水點(diǎn)進(jìn)行了一周21班共168小時(shí)的廠房工業(yè)性試驗(yàn)，期間該設(shè)備在工作中無(wú)任何故障，運(yùn)行效果良好。試驗(yàn)期間，該設(shè)備可根據(jù)水位變化自動(dòng)停止泵，自動(dòng)高效地完成排水任務(wù)。

4結(jié)語(yǔ)

風(fēng)泵自動(dòng)閥門排水系統(tǒng)裝置自高河煤礦試驗(yàn)成功和正式投入使用以來(lái)，效果非常明顯，該裝置實(shí)現(xiàn)各低洼點(diǎn)泵高水平自動(dòng)打開、低水平自動(dòng)停止，有效提高排水系統(tǒng)的可靠性，無(wú)人值班和值班人員責(zé)任感強(qiáng)消除積水嚴(yán)重時(shí)井下通風(fēng)系統(tǒng)紊亂的安全問(wèn)題。該裝置的應(yīng)用減少了人力投入，提高了管理效率，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本。改造前排水點(diǎn)每天連續(xù)三班護(hù)理，應(yīng)用該裝置后，每班只需兩人巡檢，節(jié)省了大量人力成本，隨著井下巷道的延伸，排水地點(diǎn)的增加，提高了整個(gè)排水系統(tǒng)的效率，提高了礦山的安全系數(shù)，具有良好的推廣意義。