隔爆設(shè)施滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

史澤華

(山西高河能源有限公司，山西 長治 047100)

1 隔爆設(shè)施滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置提出的背景

近年來，我國煤礦開采技術(shù)越來越成熟，實(shí)用新型專利也越來越多，促進(jìn)了煤礦開采向綠色環(huán)保高效節(jié)能的方向發(fā)展，煤礦生產(chǎn)中使用的新技術(shù)、新設(shè)備及新工藝使得煤礦生產(chǎn)的采掘速度越來越快，所以煤炭產(chǎn)量同期也增長了很多。與此同時(shí)，煤礦開采中產(chǎn)生的煤塵，大面積覆蓋了采掘工作面。煤塵的大面積覆蓋為事故的發(fā)生埋下了很大的隱患。一旦發(fā)生瓦斯煤塵爆炸，爆炸源會(huì)迅速擴(kuò)展到各個(gè)采區(qū)，甚至?xí)窟B整個(gè)礦井，由單獨(dú)的爆炸引發(fā)多次連續(xù)的爆炸，造成不可挽回的損失，因此，必須引起煤礦的高度重視，把災(zāi)害控制在源頭狀態(tài)。

我國煤礦控制瓦斯煤塵爆炸的主要手段是使用礦用阻隔爆裝置。礦用阻隔爆裝置是一種抑爆技術(shù)，抑爆技術(shù)可分為被動(dòng)式抑爆和自動(dòng)式抑爆兩大類。這種技術(shù)主要是把爆炸控制住并泯滅在萌芽狀態(tài)，從源頭減少災(zāi)難性事故的發(fā)生。

被動(dòng)式抑爆技術(shù)需要使用抑爆劑，通過爆炸波產(chǎn)生的能量作用于抑爆劑，形成特定區(qū)域的抑爆地帶，來阻隔隨后到達(dá)的傳播火源或者爆炸。被動(dòng)式抑爆裝置中通常使用隔爆水槽、隔爆水袋、隔爆巖粉棚等。

在煤礦的安全生產(chǎn)中主要使用的是隔爆水槽或者隔爆水袋，隔爆水槽或者水袋因其性價(jià)比高，所需費(fèi)用低且方便使用，所以得到了廣泛應(yīng)用。但是，水儲存在水槽或者水袋中容易蒸發(fā)或者減少，特別在溫度高且風(fēng)量大的采區(qū)情況更是嚴(yán)重，這是隔爆水槽或者隔爆水袋不可避免的缺點(diǎn)，因此，需要經(jīng)常向隔爆水槽或隔爆水袋中注水，保證隔爆水槽或隔爆水袋的水量符合要求。山西高河能源有限公司井下目前安裝永久隔爆水棚180余組，且隨著巷道延伸，數(shù)量會(huì)越來越多，人工加水效率較低。

自動(dòng)式抑爆技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用就變得很有必要，本文提出了隔爆設(shè)施滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，在氣體和粉塵爆炸聚集量大的危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)先安裝，隔爆設(shè)施滴灌式補(bǔ)水裝置最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以不使用任何電器設(shè)備，節(jié)省用電費(fèi)用的同時(shí)，也避免了用電帶來的隱患，自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)水裝置保障了水槽的水量處于一種動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)，性價(jià)比很高。

2 隔爆設(shè)施滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置結(jié)構(gòu)

滴灌式補(bǔ)水裝置主要由可調(diào)流量滴頭(0～6 L/h)、配套管路(D6 mm)、塑料快插接頭(D6 mm)、水質(zhì)過濾器、高壓膠管(D13 mm)、三通(D13 mm)、U型銷、DN50 mm靜壓水管(5.0 m)等材料構(gòu)成。 模型示意見圖1。

圖1 滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置模型示意

3 滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置現(xiàn)場應(yīng)用及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

可調(diào)滴頭調(diào)節(jié)范圍為0～6 L/h，一個(gè)水槽容積為60 L，可以在最快10 h內(nèi)補(bǔ)充完畢水槽內(nèi)水量。結(jié)合員工長期的加水經(jīng)驗(yàn)，并安排專人對每組隔爆水棚進(jìn)行定期觀察調(diào)研，統(tǒng)計(jì)每組隔爆水棚的加水周期、頻率，大致推算出水槽水量的蒸發(fā)散失速度基本在3～10 d，再利用可調(diào)滴頭對水槽連續(xù)補(bǔ)水，可確保水槽內(nèi)的水量滿足要求。

根據(jù)我國《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，按照巷道斷面為20 m2的巷道需要安裝60 L水槽或者水袋計(jì)算，那么安裝一組水槽或者水袋則需要設(shè)置136個(gè)水槽或水袋。從以往的經(jīng)驗(yàn)來看，用D13 mm規(guī)格的軟管向水槽或水袋中加注水，一個(gè)水槽或者水袋注滿需要3 min，那么一組136個(gè)水槽或者水袋的注滿則需要7 h左右，一個(gè)工人一個(gè)班只能完成1組隔爆設(shè)施的補(bǔ)水工作，山西高河能源有限公司礦井下風(fēng)速風(fēng)量大，平均7 d需要向井下所有水槽中注水一次，每月180余組隔爆水槽加水用工大約800個(gè)，工人月工資支出約20萬。

制作安裝滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置需要約10個(gè)工，材料成本約3 500元，安裝一組需要約5 000元成本，如果170組隔爆水槽全部安裝，前期安裝共需85萬元，后期每天安排4～6名員工負(fù)責(zé)巡查維護(hù)即可，一年工資支出約45萬元，工資支出不到原先人工加水工資成本的1/5。節(jié)約了成本，帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 語

隔爆設(shè)施滴灌式自動(dòng)補(bǔ)水裝置不使用任何電氣設(shè)備便可實(shí)現(xiàn)水槽自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)水，可以在回風(fēng)大巷內(nèi)使用，真正實(shí)現(xiàn)了水槽的自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)水，確保水槽水量的損耗和補(bǔ)充始終處于一種大致的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，另外由于在裝置的總進(jìn)水口加裝一個(gè)水質(zhì)過濾器，并且管路全為塑膠管路，安裝快速簡單，維護(hù)方便，且不易生銹、堵孔。

經(jīng)過在井下實(shí)際安裝使用，效果良好，減人增效效果顯著，適合全礦井隔爆水槽的推廣使用。