全自動防水閘門在鎮城底礦的應用

徐兵奎

（西山煤電股份公司鎮城底礦，山西 古交 030203）

全自動防水閘門在鎮城底礦的應用

徐兵奎

（西山煤電股份公司鎮城底礦，山西 古交 030203）

摘 要鎮城底礦地質構造復雜，斷層、陷落柱發育，水文地質條件復雜，屬帶壓開采。為防止奧灰突水造成淹井事故，在礦井760軌道大巷建立了防水閘門，但原防水閘門構件復雜，人工操作困難，關閉時間較長。因此，結合礦井實際情況，在原有基礎上對其進行了技術改造，建立了全自動防水閘門控制系統。通過幾年來的應用，證實了該系統操作方便、簡單、迅速、自動化程度高，降低了工人的勞動強度，縮短了防水閘門的關閉時間，提高了防水閘門的功能和作用，能有效防止重大水災事故的發生，具有較好的經濟和社會效益。

關鍵詞防水閘門；技術改造；全自動控制系統；自移式卡軌

西山煤電股份公司鎮城底礦位于西山煤田的西北邊緣，地處古交市西北，距太原市64 km，距古交市11 km，交通十分便利。礦井原年設計生產能力1.50 Mt／a，服務年限117年。2008年重新核定生產能力1.90 Mt／a.井田面積23.839 6 km2，含煤層地層為二迭系山西組及石炭系太原組，可采煤層8層，現采煤層為2.3＃和8＃.全區煤層總厚度為16.79 m，含煤系數為10.42%，所含煤層煤質以肥煤、焦煤為主。

礦井地質構造復雜，斷層、陷落柱發育，自建井以來，在采掘過程中共揭露≥3 m的斷層178條，141個陷落柱。水文地質條件復雜，屬于帶壓開采，影響礦井安全生產的主要水患有：奧灰水、小窯水、采空積水、上覆基巖裂隙水和地表水。其中奧灰水為最主要的水患，現采2.3＃和8＃煤層突水系數均小于臨界安全突水系數0.06 MPa／m，在沒有構造導水的情況下開采是安全的，但礦井地質構造復雜，構造導水不能排除。根據山西省煤炭地質水文勘查研究院編制的《鎮城底礦帶壓開采可行性研究及奧灰水防治措施》，預計礦井奧灰極限涌水量1 168.09m3／h.因此，礦井在760軌道大巷建立了防水閘門，防止重大水災事故發生。

1　存在的問題

鎮城底礦760軌道大巷防水閘門于2006年12月完成建設施工，防水閘門井下位置標高＋762m，設計水頭壓力2.5 MPa，巷道圍巖為砂質泥巖。防水閘門門體采用國標門2.0 m×2.32 m，由于大巷斷面大，設計中增加了活門扇、活門柱。根據《煤礦防治水規定》第69條規定：防水閘門應當靈活可靠，并保證每年進行2次關閉試驗。在對760軌道大巷防水閘門進行關閉試驗過程中，發現存在以下問題：

1）760軌道大巷防水閘門關閉試驗方法為人工使用2個5 t倒鏈牽引關閉，關閉試驗1次時間為5 h，關閉試驗人員17人，人工操作困難，關閉時間長，費力又費時，若發生水災事故時，不能充分發揮防水閘門的功能和作用。

2）760軌道大巷防水閘門活門扇、活門柱沒有拉緊裝置，放下后不能自動到位。

3）760軌道大巷防水閘門活動軌笨重，與原軌道間隙小，不易拆除。

2　防水閘門改造的目的及改造方案

2.1改造目的

解決過去必須有人在現場手工操作的問題，降低工人的勞動強度，縮短防水閘門的關閉時間，提高防水閘門的功能和作用，防止重大水災事故的發生。

2.2改造方案

760軌道大巷原有防水閘門為人工操作系統，將防水閘門原有活門柱和活門扇拆除，根據現有硐室斷面，安裝全自動液壓和電控操作系統，操作系統分為井下和地面操作系統。

3　方案實施

1）將防水閘門原有活門柱和活門扇拆除，根據現有硐室斷面安裝2扇門體，門體采用定型設計，規格為寬2.5 m，高2.8 m，型號ML.

2）在軌道下方挖坑用于安裝油缸、管路等設備設施。

3）將防水閘門附近軌道改為自移式卡軌，自移式軌道在透水量大、水深達1 m時能自動拆除軌道。

自移式卡軌由平移側鋼軌臂、旋轉側鋼軌臂及驅動裝置組成；鋼軌臂部分是由鋼軌與底梁組成的框式結構，該型號搖臂剛性好，抗彎能力強，結構緊湊，工作時液壓驅動裝置驅動旋轉側鋼軌臂轉動70°角，同時旋轉臂帶動平移側鋼軌臂沿卡軌軌道平移，讓出防水閘門旋轉空間，以便防水閘門的打開與關閉。設備同時具有機械和液壓自鎖能力。設備留置手動操作短手把，用作緊急狀態下使用。與巷道內鋼軌搭接時，卡軌與鋼軌搭接內導軌襯的結構能保證側向定位可靠，從而保證內、外基本軌道不會因錯位而引起礦車掉道事故。

4）在760軌道大巷一側施工1個控制硐室，用于安裝全自動防水閘門液壓和電控操作系統。

a）液壓和電控操作系統工作原理，分就地和遠程控制兩部分。就地控制：通過手動操作就地控制箱，控制液壓站實現對防水閘門的開、關操作。遠程控制：系統通過光纜傳輸，實現在地面調度室對防水閘門進行開、關操作。

具體的操作流程：（1）關門。遠程發出關門指令或就地按下關門按鈕，就地控制箱首先啟動語音報警器，發出“防水閘門關閉，請注意安全”警示，同時液壓站開始工作，自移式卡軌收回，位置傳感器收到信號后，防水閘門液壓缸收回，將防水閘門關閉。防水閘門關閉，位置傳感器收到信號后，液壓站停止工作，同時語音指示關閉。（2）開門。遠程發出開門指令或就地按下開門按鈕，就地控制機首先啟動語音報警器，發出“防水閘門打開，請注意安全”警示，液壓站開始工作，防水閘門液壓缸伸出，將防水閘門推開，防水閘門打開后，自移式卡軌放下，位置傳感器收到信號后，液壓站停止工作，語音報警停止。

b）液壓和電控操作系統主要組成部分。

（1）液壓站。液壓系統選用優質的液壓元件，保證工作穩定、無滲漏，系統安全可靠，且容易維護；液壓站采用雙機雙泵雙系統工作，一套工作，一套備用，并可實現兩泵的自動切換，具有超壓、超溫、過載保護等功能。設置蓄能器，緊急狀態下保證防水閘門手動關閉；液壓站相同功能的換向閥采用相同型號，設置電液換向閥與手動換向閥，主閥與備用閥之間切換方便。

（2）防爆電控系統。就地控制系統設置在防水閘門附近，為防水閘門就地開、關操作以及向遠處監控系統輸出控制信號。系統配置：PLC選用德國西門子S7－200型號，主要技術參數為工作電壓：AC85 V－265 V，50 Hz，控制電壓：DC24 V.就地控制設備動作靈敏可靠，接線規范，符合防爆要求。

（3）遠程監控系統。在防水閘門附近上方安裝1臺工業電視攝像頭，視頻信號傳到地面集控室中。視頻監視系統能夠對所要求的監控范圍進行視頻監控，遠程監視控制系統能夠隨意進行圖像的切換或控制。

就地控制系統將控制信號傳輸到控制分站中，再通過光纜傳輸到地面集中控制室的集中控制上位機上，在地面上位機上可以進行防水閘門的開、關操作，預警時間10 s.

4　實施效果

鎮城底礦760軌道大巷防水閘門技術改造后，全自動防水閘門控制系統具有以下優點：

1）760軌道大巷防水閘門改造后，關閉方法由人工使用倒鏈關閉變為全自動液壓和電控操作系統關閉，操作方便、簡單，關閉試驗1次僅需30 min，縮短了關閉時間。

2）760軌道大巷防水閘門改造后在地面調度室由技術人員按編定程序進行遠程控制關閉，解決了過去必須人工現場操作的問題，降低了工人的勞動強度。

3）760軌道大巷防水閘門改造后采用自移式卡軌，自移式軌道在透水量大、水深達1 m時能自動拆除軌道。

近幾年來，760軌道大巷全自動防水閘門控制系統的應用，證實了該系統操作方便、簡單、迅速，自動化程度高，降低了工人的勞動強度，縮短了防水閘門的關閉時間，提高了防水閘門的功能和作用，能有效防止重大水災事故的發生，具有較好的經濟和社會效益。

參 考 文 獻

［1］王克嶺.礦井防水閘門易關閉優化設計［J］.山東煤炭科技，2011（1）：218－219.

［2］栗玉華.自動防水閘門的研制開發［J］.煤炭工程，2007（5）：93－94.

中圖分類號：TD745＋.25

文獻標識碼：B

文章編號：1672－0652（2015）02－0019－02

收稿日期：2014－01－09

作者簡介：徐兵奎（1976—），男，山西永濟人，2011年畢業于山西大同大學，工程師，主要從事煤礦地質工作（E－mail）994368515＠qq.com

Application of Automatic Waterproof Gate in Zhenchengdi Coal Mine

XU Bingkui

AbstractIn Zhenchengdi coal mine，the geological structure is complex，fault and collapse column are developing，hydrogeological condition is also complex，belonging to the mining with pressure.In order to prevent the mine flooding accident that caused by Ordovician limestone water outburst，establishes the waterproof gate in 760 track roadway of mine，but the component of original waterproof gate is complex，shut down takes a long time.Therefore，combines with the practical situation of the mine，set out a new technical proposal，carries out the technical reform on the basis of original，sets up automatic waterproof gate control system.After a few years application，confirms that the system is easy to operate，simple，rapid and highly automatic，reduces the labor intensity of workers and the waterproof gate shut time，improves the function and efficiency of waterproof gate，it can effectively prevent the occurrence of major flooding accident，has great economic and social benefits.

Key wordsWaterproof gate；Technical transformation；Automatic control system；Self moving type clamping rail