基于浮球式的煤礦井下自動排水裝置設計與應用分析

康馬超

（晟泰能源投資有限公司，山西 晉城 048000）

引言

隨著現代礦井開采深度的增加，礦井排水工作越來越重要。在煤礦井下安裝有大量的隔膜泵和潛水泵等排水設備，可保證礦井安全生產[1-3]。在煤礦井下主要水源有老窯積水、采掘工作面積水、采空區積水、打鉆過程中鉆孔放出來的水，潛水泵如果長時間在淤泥污水中抽水，就容易被堵塞，造成排水不暢甚至燒毀潛水泵，增大了安全隱患。若采用自動排水方式，可有效縮短排水時間，減輕人力、物力的投入[4-6]。浮球式自動排水裝置便能夠實現隔膜泵和潛水泵的自動開停，同時能夠實現隔膜泵和潛水泵高水位自動開啟、低水位自動停止。

1 浮球式自動排水裝置的設計分析

1.1 工作原理

浮球式自動排水裝置的設計原理是重力與浮力原理（見圖1），其結構簡單合理，主要包括浮漂體，設置在浮漂體內的大容量微型開關和能將開關處于通、斷狀態的驅動機構，以及與開關相連的三芯電纜，可與各種液泵配套，被廣泛用于給水、排水及含腐蝕性液體的液位自動控制。

圖1 浮球式自動排水裝置原理圖

1.2 性能與特點

1）便于操作，性能穩定可靠，不因液面波動而引起誤動作。

2）結構簡單，成本低，使用方便，能夠有效提高排水能力。

3）具有無毒、耐腐蝕、安裝方便、使用壽命長等特點。

4）節省安裝時間，減少安全隱患。

5）可實現無人值守、自動排水、定期維護檢修。

6）減小失爆和對電源的依賴性，尤其適用于回風巷。

2 浮球式自動排水裝置的應用

2.1 礦井概況

晟泰能源投資有限公司青洼煤礦2205綜放工作面位于一水平二采區，主采煤層為2號煤層，煤層厚度3.7~4 m，平均煤厚3.82 m，工作面標高最低+913 m、最高+994.3 m。工作面采高2.6 m，放頂煤厚度1.22 m。煤層傾角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。本工作面采用傾斜長壁采煤法與綜采放頂煤采煤工藝。

2.2 應用效果

浮球式自動排水裝置主要被應用于該礦井下南、北盤區采煤、掘進工作面、輔運巷、皮帶巷水倉、集中水倉的排水以及各個排水點的排水。

由于浮球式自動排水裝置結構簡單、安全適用、實用性強，一方面完全實現了井下積水的無人管理自動抽排，安全性能高，提高了安全質量標準化水平，減少了人員操作維護管理工作，大大減少了水泵燒毀數量，減少了人員配置，另一方面有效解決了各區隊點多、線長、面廣而造成的人手嚴重不足的問題，減輕了工人的勞動強度，僅人工費就可為礦井節約大量資金。

3 結論

除上述應用效果外，該裝置可被回收到別處重復利用，操作安全，開關、水泵均為防爆電氣設備，各種保護齊全可靠，適用范圍廣，具有廣闊的應用前景和極為廣泛的推廣價值。