隔爆設施滴灌式自動補水裝置的設計及應用

史澤華

(山西高河能源有限公司，山西 長治 047100)

1 隔爆設施滴灌式自動補水裝置提出的背景

近年來，我國煤礦開采技術越來越成熟，實用新型專利也越來越多，促進了煤礦開采向綠色環保高效節能的方向發展，煤礦生產中使用的新技術、新設備及新工藝使得煤礦生產的采掘速度越來越快，所以煤炭產量同期也增長了很多。與此同時，煤礦開采中產生的煤塵，大面積覆蓋了采掘工作面。煤塵的大面積覆蓋為事故的發生埋下了很大的隱患。一旦發生瓦斯煤塵爆炸，爆炸源會迅速擴展到各個采區，甚至會牽連整個礦井，由單獨的爆炸引發多次連續的爆炸，造成不可挽回的損失，因此，必須引起煤礦的高度重視，把災害控制在源頭狀態。

我國煤礦控制瓦斯煤塵爆炸的主要手段是使用礦用阻隔爆裝置。礦用阻隔爆裝置是一種抑爆技術，抑爆技術可分為被動式抑爆和自動式抑爆兩大類。這種技術主要是把爆炸控制住并泯滅在萌芽狀態，從源頭減少災難性事故的發生。

被動式抑爆技術需要使用抑爆劑，通過爆炸波產生的能量作用于抑爆劑，形成特定區域的抑爆地帶，來阻隔隨后到達的傳播火源或者爆炸。被動式抑爆裝置中通常使用隔爆水槽、隔爆水袋、隔爆巖粉棚等。

在煤礦的安全生產中主要使用的是隔爆水槽或者隔爆水袋，隔爆水槽或者水袋因其性價比高，所需費用低且方便使用，所以得到了廣泛應用。但是，水儲存在水槽或者水袋中容易蒸發或者減少，特別在溫度高且風量大的采區情況更是嚴重，這是隔爆水槽或者隔爆水袋不可避免的缺點，因此，需要經常向隔爆水槽或隔爆水袋中注水，保證隔爆水槽或隔爆水袋的水量符合要求。山西高河能源有限公司井下目前安裝永久隔爆水棚180余組，且隨著巷道延伸，數量會越來越多，人工加水效率較低。

自動式抑爆技術的發明和應用就變得很有必要，本文提出了隔爆設施滴灌式自動補水裝置，在氣體和粉塵爆炸聚集量大的危險區域預先安裝，隔爆設施滴灌式補水裝置最大的優點就是可以不使用任何電器設備，節省用電費用的同時，也避免了用電帶來的隱患，自動連續補水裝置保障了水槽的水量處于一種動態的平衡狀態，性價比很高。

2 隔爆設施滴灌式自動補水裝置結構

滴灌式補水裝置主要由可調流量滴頭(0～6 L/h)、配套管路(D6 mm)、塑料快插接頭(D6 mm)、水質過濾器、高壓膠管(D13 mm)、三通(D13 mm)、U型銷、DN50 mm靜壓水管(5.0 m)等材料構成。 模型示意見圖1。

圖1 滴灌式自動補水裝置模型示意

3 滴灌式自動補水裝置現場應用及技術經濟效果

可調滴頭調節范圍為0～6 L/h，一個水槽容積為60 L，可以在最快10 h內補充完畢水槽內水量。結合員工長期的加水經驗，并安排專人對每組隔爆水棚進行定期觀察調研，統計每組隔爆水棚的加水周期、頻率，大致推算出水槽水量的蒸發散失速度基本在3～10 d，再利用可調滴頭對水槽連續補水，可確保水槽內的水量滿足要求。

根據我國《煤礦安全規程》的規定，按照巷道斷面為20 m2的巷道需要安裝60 L水槽或者水袋計算，那么安裝一組水槽或者水袋則需要設置136個水槽或水袋。從以往的經驗來看，用D13 mm規格的軟管向水槽或水袋中加注水，一個水槽或者水袋注滿需要3 min，那么一組136個水槽或者水袋的注滿則需要7 h左右，一個工人一個班只能完成1組隔爆設施的補水工作，山西高河能源有限公司礦井下風速風量大，平均7 d需要向井下所有水槽中注水一次，每月180余組隔爆水槽加水用工大約800個，工人月工資支出約20萬。

制作安裝滴灌式自動補水裝置需要約10個工，材料成本約3 500元，安裝一組需要約5 000元成本，如果170組隔爆水槽全部安裝，前期安裝共需85萬元，后期每天安排4～6名員工負責巡查維護即可，一年工資支出約45萬元，工資支出不到原先人工加水工資成本的1/5。節約了成本，帶來了很大的經濟效益。

4 結 語

隔爆設施滴灌式自動補水裝置不使用任何電氣設備便可實現水槽自動連續補水，可以在回風大巷內使用，真正實現了水槽的自動連續補水，確保水槽水量的損耗和補充始終處于一種大致的動態平衡狀態，另外由于在裝置的總進水口加裝一個水質過濾器，并且管路全為塑膠管路，安裝快速簡單，維護方便，且不易生銹、堵孔。

經過在井下實際安裝使用，效果良好，減人增效效果顯著，適合全礦井隔爆水槽的推廣使用。