煤礦水文地質便攜式電控測水裝置的設計應用

閆 靜

（山西省新景礦煤業有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

水害是煤礦五大自然災害之一，煤礦在采掘工程施工前必須詳細了解施工區域水文地質資料，在施工過程中必須采取合理有效探放水施工措施，并對積水區域水壓、水量進行精確測量，才能保證煤礦安全高效生產。

目前，在煤礦生產中，涌水量觀測已經成為煤礦防治水技術工作不可或缺的一項，尤其是對于一些水文地質條件復雜、出水點多的礦井來說，礦井各觀測點測水更加重要。現有的測水容器雖然可以相互累積測量較大涌水量勘測點，但是相鄰兩組測水容器固定不牢固，經常會出現容器分離造成測水數據不真實的問題。對此，新景礦地質測量部設計了一種煤礦用便攜式電控測水裝置[1-2]。

1 便攜式電控測水裝置結構及原理

1.1 裝置結構

1）煤礦用便攜式測水裝置主要包括測量基筒、水位刻度線、固定內螺紋管、塑料連接螺栓、累加管、插接圈槽、插接圈柱、密封圈墊、控制器、進水口、電控進水閘閥、電控放水閘閥、報警器等部分，如圖1所示[3]。

2）測量基桶及累加管主要由PP材料制成。該材料具有材質輕、強度高等優點，基桶及累加管直徑為0.6 m，其中累加管高度為1.0 m，基桶高度為0.5 m。

3）測量基筒左右兩側上部均水平對齊固定連接有第一固定內螺紋管，在其頂部的筒壁開設有與插接圈柱配合插接的第二插接圈槽。

4）累加管安裝在測量基筒頂部，累加管左右兩側的上下兩端均固定連接有第二固定內螺紋管。累加管底部左右兩側的第二固定內螺紋管分別通過塑料連接螺栓與測量基筒左右兩側上部的第一固定內螺紋管固定連接。

5）累加管頂部的管壁開設有第一插接圈槽，同時在累加管底部的管壁固定連接有插接圈柱。

6）報警器安裝在累加管頂部，采用蓄電池進行供電，報警器中安裝水位感應器，當水位升高接觸感應器時報警器及時發出警報。

7）電控進水閘閥安裝在進水口處，電控放水閘閥安裝在基桶底部，進、放水閘閥采用電控模式，具有聯鎖功能[4]。

8）控制器安裝在累加管管壁上，控制器主要包括顯示器、蓄電池、PLC處理器等部分，顯示器可對測水量進行直觀顯示。

圖1 水文地質便攜式電控測水裝置結構示意圖

1.2 工作原理

1）在測水前將測量基桶與累加管進行對接安裝，同時將進水口與探水鉆孔連接管進行連接。

2）在測水時水流進入測水裝置內，當裝置裝滿水后且與報警裝置水位感應器接觸時，報警器發出警報，同時通過控制器中PLC處理器的聯鎖作用后，電控進水閘閥通電及時關閉閥門，防止水流入裝置內，電控放水閘閥通電及時打開閘閥進行放水。

3）當測水裝置內放水完成后，電控放水閘閥斷電自動合閘，并通過聯鎖作用使電控進水閘閥打開繼續對測水裝置進行放水；同時通過PLC處理器計算共計放水量，通過顯示器進行顯示。

4）在測水過程中當水量不足時，可通過裝置上的刻度線直接讀出水量，并累加顯示器顯示水量即可。

2 便攜式電控測水裝置結構優缺點

1）結構簡單、費用低。該裝置具有結構簡單、設備故障率低、便于攜帶等優點，整套裝置成本費用僅需0.24萬元，成本費用低，便于操作維護。

2）測水準確性高。與傳統測水工具相比，該裝置主要采用數控技術進行測水量統計，測量數據準確，避免了傳統測水工具誤差性大、測水效率低等[5]。

3）自動化水平高。該裝置在測水過程中無需專人進行水量計算、統計等工作，通過控制器可直接讀取，而且進水、放水等工序全部采用電控模式，無需人工操作，在測水過程中只需一人操作即可，不僅提高了水文地質測水自動化水平，而且大大降低了勞動作業強度。

4）該裝置在使用過程中還存在一些不足：在測水時需安裝專用支架進行固定，且必須整平裝置；受井下潮濕環境影響，測水工具在長期使用過程中，蓄電池受損嚴重，需定期更換；受測量地點粉塵影響，測水工具控制器經常出現粉塵堵塞現象，降低了裝置安全性能，必須定期對控制器進行維護并清理粉塵。

3 結語

山西省新景礦煤業有限責任公司地質測量部針對當前煤礦水文地質測水工具在使用中測量精度低、效率差、勞動強度大等技術難題，設計了一套便攜式電控測水裝置，通過實際應用效果來看，該裝置大大提高了測水效率，降低了勞動作業強度，保證了測水準確性，得到了礦領導一致認可，并得到推廣應用。