一種新型煤礦供水施救減壓裝置的設計

王 望

(山西機電職業技術學院，山西 長治 046011)

0 引言

供水施救系統作為煤礦應急救援系統的重要組成部分，主要由清潔水源、輸水管路、三通閥門及監測監控等輔助設備組成，在礦井安全生產期間，滿足工作面采煤、降塵、打鉆等環節用水需求；當礦井發生災害時，不僅用于井下消防滅火，而且能向被困人員輸送安全衛生的飲用水和營養液，為救援工作的開展贏得寶貴的時間。供水施救系統是保障礦工生命的基本底線，是井下發生災變時的生命之水。經過深入研究發現，煤礦供水施救系統建設的主要難點在于水壓難以控制。目前，我國大多數礦井的供水施救系統是在現有防塵系統的基礎上改造升級而成的，防塵供水所需水壓較高(管網壓力值約為1 MPa)，而供水施救系統要求水壓穩定在正常自來水管壓力附近(自來水管網末端支管壓力值約為0.14 MPa)，為防止出水口壓力過大對受災人員身體造成傷害，因此需對井下供水管網降壓約0.9 MPa。傳統供水減壓裝置在使用時會產生水流沖擊力大、水流逆流、破壞截流裝置等現象，針對上述問題本文設計了一種能有效降低出水壓力、減緩水流沖擊力、防止水流逆流且安全、可靠的新型煤礦供水施救減壓裝置。

1 新型煤礦供水施救減壓裝置結構設計

為了提高煤礦的安全保障能力和應急救援能力，設計一種能有效降低出水壓力、減緩水流沖擊力，且能防止水流逆流的供水施救減壓裝置是十分必要的，該裝置主要由進水管、控制閥、出水管等組成，如圖1所示。進水管與控制閥的頂部相連，控制閥的底部出水端與出水管的頂部相連，當水流依次進入進水管、控制閥以及出水管內的調壓裝置后，水流的出水壓力和沖擊力得到有效降低。初級減壓截流板、初級緩沖板、次級減壓截流板、次級緩沖板以及末級減壓截流板從上至下依次排列安裝在出水管內，共同組成水流調壓裝置，如圖2所示。

1-進水管；2-控制閥；3-出水管

1-初級減壓截流板；2-出水錐斗A；3-初級緩沖板；4-次級減壓截流板；5-出水錐斗B；6-扇形板；7-異形方孔；8-末級減壓截流板； 9-密封孔

1.1 初級調壓裝置

初級調壓裝置主要由初級減壓截流板、初級緩沖板及其附屬結構組成。其中，初級減壓截流板主要由

減壓隔板和出水錐斗A兩部分組成，出水錐斗A位于減壓隔板中間。初級緩沖板主要由隔板、橡膠錐和通孔組成，橡膠錐設置在隔板頂部中心，出水錐斗A的正下方，4組通孔開設在隔板邊緣處，該設計可使經過出水錐斗A流出的水流能夠流到橡膠錐上，從而達到減緩水流沖擊力的目的。

1.2 次級調壓裝置

次級調壓裝置主要由次級減壓截流板、次級緩沖板(圖2未示出)及其附屬結構組成。其中，次級減壓截流板主要由減壓隔板和出水錐斗B兩部分組成，4組出水錐斗B分別位于初級緩沖板上4組通孔的正下方，次級緩沖板則由向下傾斜的4組扇形板連接組成，扇形板之間密封連接，在次級緩沖板的中心開有異形方孔，該設計不僅可緩沖出水錐斗B流出的水流沖擊力，還可使水流經異形方孔繼續向下流動。

1.3 末級截流裝置

末級截流裝置主要由末級截流板、密封孔、截流逆止橡膠塞和L型出水孔等部分組成，如圖3所示。截流逆止橡膠塞由上下兩組相對的錐臺狀橡膠塞組合而成，安裝在末級減壓截流板中間密封孔內，可上下移動，設置在截流逆止橡膠塞頂端的L型出水孔，從上側橡膠塞的頂部橫穿到上側橡膠塞的下端外側。當水流經過時，該設計使得截流逆止橡膠塞的外壁緊貼在密封孔內，降低出水壓力，而下側的一組橡膠塞還具有防止水流逆流的作用。

1-末級減壓截流板；2-截流逆止橡膠塞；3-L型出水孔

2 結語

近年來，我國各級政府不斷加大煤礦井下供水施救系統的建設力度，強化系統的運行管理，投入大量資金研發先進裝備，保證系統安全、可靠運行。新型煤礦供水施救減壓裝置利用板、孔以及錐斗等特殊結構，采用三級組合調壓截流方式，可以有效地降低出水壓力，減緩水流沖擊力，防止水流逆流，具有操作簡單、工作可靠、成本低廉等特點。該裝置的應用，可為井下受災人員及時提供滿足基本生存需求的水源，進一步完善了供水施救系統，對于提高煤礦安全保障能力和應急救援能力具有十分重要的意義。