礦井隔爆設施自動化注水與在線預警技術的應用

路建軍

（山西長治郊區煤炭工業局，山西 長治 046000）

煤炭規模化生產過程中的瓦斯、煤塵依然是安全管理的重心，一旦發生瓦斯、煤塵爆炸，產生的爆炸沖擊波往往會沿著巷道延伸的方向繼續擴大范圍，從而引發多次連續爆炸，危及整個礦井[1]。

煤礦主要采用隔爆水槽、水袋、巖粉棚等隔爆設施來阻止或減弱瓦斯、煤塵爆炸危害[2]。但隔爆設施需要經常性維護，人的不確定性往往造成工作滯后，在實際生產過程中經常發現隔爆設施內無水現象。隔爆設施新技術的研究與應用，可以大大節約人工費用，提高礦井自動化水平，具有較好的社會效益和經濟效益。

1 隔爆水槽自動加水及在線監測報警裝置

1.1 裝置組成

隔爆水槽自動加水及在線監測報警裝置由KJ90N監測分站、電磁球閥、普通高分子管路、液位傳感器等物件組成。

1.2 裝置制作及工作原理

隔爆設施進水引自大巷防塵管，在進水管路的中部安裝電磁球閥，通過分站給出的不同信號分別控制球閥的開與關，從進水管路上根據需要引出多個分支，保證各個分支均能接到隔爆設施的上方，加水支管分別鉆有不同口徑的出水孔，根據水槽水量的不同，自動選取合適位置的出水孔出水，這樣保證在加水時所有水槽可以同時灌滿。

為保證系統能實時監測水槽水量的變化情況，分別在水槽的頭、中、尾三排安設兩臺液位控制器，并與KJ90監測分站相連接，分站將信息處理后傳輸到地面監控系統，電磁閥的開與關由監測分站收到液位控制器的不同信息分別處理。

液位傳感器系統由多個部件組成，其中主要部件為液位控制器，當隔爆設施內的水位正常時，控制器上浮球與控制器上環部位接通構成回路，催動電磁繼電器動作，信號經分站處理后使電磁球閥關閉，從而停止注水。當水位經過一段時間下降后，浮球也隨水位下降，與水位傳感器金屬電極分離，分站接受到不同的信號后激發電磁繼電器復位，同時將信號傳輸到地面監控中心，實現水量不足預警，之后供水電磁閥打開實現正常供水，當水位達到正常規定要求時，控制器上浮球與控制器上環部位接通重新構成回路停止注水[3]。

1.3 在線顯示設置

本系統通過KJ90N瓦斯監控系統實現了對隔爆水槽水位的在線監測，隔爆水槽裝置加水時，信號經分站處理后上傳到地面監控系統顯示為“正在加水”，加水完成后信號經分站處理后上傳到地面監控系統顯示為“水量正常”，通過隔爆設施在線監測技術的使用，實現了地面實時對井下隔爆設施的重點管理，確保了礦井的安全生產。隔爆水槽自動加水及在線監測報警裝置示意圖如圖1所示。

圖1 隔爆水槽自動加水及在線監測報警裝置示意圖

2 現場應用

2.1 試驗礦井概況

吉安煤業礦井位于山西省長治市郊區，礦井設計生產能力為60萬t/a，礦井主要進回風巷采用紅外線自動噴霧進行降塵，綜放工作面采用機組紅外噴霧進行降塵，各轉載點均安設了手動噴霧，這些防塵設施的應用，在一定程度上起到了降塵作用，為礦井井下職工創造了良好的工作環境。礦井瓦斯等級為低瓦斯礦井，現采的3號煤層自燃傾向性等級為Ⅲ級，為不易自燃煤層，煤塵具有爆炸性[4]。因此，防治煤塵爆炸成為礦井安全工作的重中之重，該礦采用隔爆水槽作為抑制煤塵爆炸的主要方法之一。

2.2 現場應用

吉安煤業共安裝隔爆水槽11組，本項研究成果主要在軌道大巷進行了試驗應用，通過現場近半年的觀察使用，本裝置靈敏可靠，誤動作率低，若在全礦推廣應用，將極大減少人工成本，按全礦11組計算，實際每班維護2組，用工2人/組，維護一次用工11個，按150元/工計算，維護一次用工工資為1650元，一年用工工資將近8萬元，而隔爆水槽自動監測注水系統的應用，保證了全礦井所安裝的隔爆水槽時時處于水滿狀態，創造了較好的經濟效益和社會效益。

3 隔爆設施自動注水與在線預警技術的優點

（1）節省了人工。傳統加水工作至少需要2個工人同時作業，且一個班次最多能完成兩組隔爆設施的加水工作，采用新技術后，加水工作隨時完成，無需再進行人工加水，實現了隔爆設施加水自動化作業。

（2）提高工作效率和安全保證。傳統人工在大巷加水作業時，一旦有行人和機車通過，就會給作業造成極大的不便，且在加水時，隔爆水槽容易發生脫落，采用自動加水在線監測技術后，較大地提高了工作效率，安全系數也大大提高。

（3）實現了隔爆水槽數字化管理，地面監控人員能隨時掌握水量的變化情況，避免了因加水不及時而導致水量不足問題的出現。

4 結語

通過應用隔爆水槽自動加水與在線預警系統后，礦井實現了全天候自動化加注水、保證了隔爆水槽水位實時處于正常狀態，使礦井安全生產得到重要保障，具有極大的推廣應用價值。