全自动防水闸门在镇城底矿的应用

徐兵奎

（西山煤电股份公司镇城底矿，山西 古交 030203）

全自动防水闸门在镇城底矿的应用

徐兵奎

（西山煤电股份公司镇城底矿，山西 古交 030203）

摘 要镇城底矿地质构造复杂，断层、陷落柱发育，水文地质条件复杂，属带压开采。为防止奥灰突水造成淹井事故，在矿井760轨道大巷建立了防水闸门，但原防水闸门构件复杂，人工操作困难，关闭时间较长。因此，结合矿井实际情况，在原有基础上对其进行了技术改造，建立了全自动防水闸门控制系统。通过几年来的应用，证实了该系统操作方便、简单、迅速、自动化程度高，降低了工人的劳动强度，缩短了防水闸门的关闭时间，提高了防水闸门的功能和作用，能有效防止重大水灾事故的发生，具有较好的经济和社会效益。

关键词防水闸门；技术改造；全自动控制系统；自移式卡轨

西山煤电股份公司镇城底矿位于西山煤田的西北边缘，地处古交市西北，距太原市64 km，距古交市11 km，交通十分便利。矿井原年设计生产能力1.50 Mt／a，服务年限117年。2008年重新核定生产能力1.90 Mt／a.井田面积23.839 6 km2，含煤层地层为二迭系山西组及石炭系太原组，可采煤层8层，现采煤层为2.3＃和8＃.全区煤层总厚度为16.79 m，含煤系数为10.42%，所含煤层煤质以肥煤、焦煤为主。

矿井地质构造复杂，断层、陷落柱发育，自建井以来，在采掘过程中共揭露≥3 m的断层178条，141个陷落柱。水文地质条件复杂，属于带压开采，影响矿井安全生产的主要水患有：奥灰水、小窑水、采空积水、上覆基岩裂隙水和地表水。其中奥灰水为最主要的水患，现采2.3＃和8＃煤层突水系数均小于临界安全突水系数0.06 MPa／m，在没有构造导水的情况下开采是安全的，但矿井地质构造复杂，构造导水不能排除。根据山西省煤炭地质水文勘查研究院编制的《镇城底矿带压开采可行性研究及奥灰水防治措施》，预计矿井奥灰极限涌水量1 168.09m3／h.因此，矿井在760轨道大巷建立了防水闸门，防止重大水灾事故发生。

1　存在的问题

镇城底矿760轨道大巷防水闸门于2006年12月完成建设施工，防水闸门井下位置标高＋762m，设计水头压力2.5 MPa，巷道围岩为砂质泥岩。防水闸门门体采用国标门2.0 m×2.32 m，由于大巷断面大，设计中增加了活门扇、活门柱。根据《煤矿防治水规定》第69条规定：防水闸门应当灵活可靠，并保证每年进行2次关闭试验。在对760轨道大巷防水闸门进行关闭试验过程中，发现存在以下问题：

1）760轨道大巷防水闸门关闭试验方法为人工使用2个5 t倒链牵引关闭，关闭试验1次时间为5 h，关闭试验人员17人，人工操作困难，关闭时间长，费力又费时，若发生水灾事故时，不能充分发挥防水闸门的功能和作用。

2）760轨道大巷防水闸门活门扇、活门柱没有拉紧装置，放下后不能自动到位。

3）760轨道大巷防水闸门活动轨笨重，与原轨道间隙小，不易拆除。

2　防水闸门改造的目的及改造方案

2.1改造目的

解决过去必须有人在现场手工操作的问题，降低工人的劳动强度，缩短防水闸门的关闭时间，提高防水闸门的功能和作用，防止重大水灾事故的发生。

2.2改造方案

760轨道大巷原有防水闸门为人工操作系统，将防水闸门原有活门柱和活门扇拆除，根据现有硐室断面，安装全自动液压和电控操作系统，操作系统分为井下和地面操作系统。

3　方案实施

1）将防水闸门原有活门柱和活门扇拆除，根据现有硐室断面安装2扇门体，门体采用定型设计，规格为宽2.5 m，高2.8 m，型号ML.

2）在轨道下方挖坑用于安装油缸、管路等设备设施。

3）将防水闸门附近轨道改为自移式卡轨，自移式轨道在透水量大、水深达1 m时能自动拆除轨道。

自移式卡轨由平移侧钢轨臂、旋转侧钢轨臂及驱动装置组成；钢轨臂部分是由钢轨与底梁组成的框式结构，该型号摇臂刚性好，抗弯能力强，结构紧凑，工作时液压驱动装置驱动旋转侧钢轨臂转动70°角，同时旋转臂带动平移侧钢轨臂沿卡轨轨道平移，让出防水闸门旋转空间，以便防水闸门的打开与关闭。设备同时具有机械和液压自锁能力。设备留置手动操作短手把，用作紧急状态下使用。与巷道内钢轨搭接时，卡轨与钢轨搭接内导轨衬的结构能保证侧向定位可靠，从而保证内、外基本轨道不会因错位而引起矿车掉道事故。

4）在760轨道大巷一侧施工1个控制硐室，用于安装全自动防水闸门液压和电控操作系统。

a）液压和电控操作系统工作原理，分就地和远程控制两部分。就地控制：通过手动操作就地控制箱，控制液压站实现对防水闸门的开、关操作。远程控制：系统通过光缆传输，实现在地面调度室对防水闸门进行开、关操作。

具体的操作流程：（1）关门。远程发出关门指令或就地按下关门按钮，就地控制箱首先启动语音报警器，发出“防水闸门关闭，请注意安全”警示，同时液压站开始工作，自移式卡轨收回，位置传感器收到信号后，防水闸门液压缸收回，将防水闸门关闭。防水闸门关闭，位置传感器收到信号后，液压站停止工作，同时语音指示关闭。（2）开门。远程发出开门指令或就地按下开门按钮，就地控制机首先启动语音报警器，发出“防水闸门打开，请注意安全”警示，液压站开始工作，防水闸门液压缸伸出，将防水闸门推开，防水闸门打开后，自移式卡轨放下，位置传感器收到信号后，液压站停止工作，语音报警停止。

b）液压和电控操作系统主要组成部分。

（1）液压站。液压系统选用优质的液压元件，保证工作稳定、无渗漏，系统安全可靠，且容易维护；液压站采用双机双泵双系统工作，一套工作，一套备用，并可实现两泵的自动切换，具有超压、超温、过载保护等功能。设置蓄能器，紧急状态下保证防水闸门手动关闭；液压站相同功能的换向阀采用相同型号，设置电液换向阀与手动换向阀，主阀与备用阀之间切换方便。

（2）防爆电控系统。就地控制系统设置在防水闸门附近，为防水闸门就地开、关操作以及向远处监控系统输出控制信号。系统配置：PLC选用德国西门子S7－200型号，主要技术参数为工作电压：AC85 V－265 V，50 Hz，控制电压：DC24 V.就地控制设备动作灵敏可靠，接线规范，符合防爆要求。

（3）远程监控系统。在防水闸门附近上方安装1台工业电视摄像头，视频信号传到地面集控室中。视频监视系统能够对所要求的监控范围进行视频监控，远程监视控制系统能够随意进行图像的切换或控制。

就地控制系统将控制信号传输到控制分站中，再通过光缆传输到地面集中控制室的集中控制上位机上，在地面上位机上可以进行防水闸门的开、关操作，预警时间10 s.

4　实施效果

镇城底矿760轨道大巷防水闸门技术改造后，全自动防水闸门控制系统具有以下优点：

1）760轨道大巷防水闸门改造后，关闭方法由人工使用倒链关闭变为全自动液压和电控操作系统关闭，操作方便、简单，关闭试验1次仅需30 min，缩短了关闭时间。

2）760轨道大巷防水闸门改造后在地面调度室由技术人员按编定程序进行远程控制关闭，解决了过去必须人工现场操作的问题，降低了工人的劳动强度。

3）760轨道大巷防水闸门改造后采用自移式卡轨，自移式轨道在透水量大、水深达1 m时能自动拆除轨道。

近几年来，760轨道大巷全自动防水闸门控制系统的应用，证实了该系统操作方便、简单、迅速，自动化程度高，降低了工人的劳动强度，缩短了防水闸门的关闭时间，提高了防水闸门的功能和作用，能有效防止重大水灾事故的发生，具有较好的经济和社会效益。

参 考 文 献

［1］王克岭.矿井防水闸门易关闭优化设计［J］.山东煤炭科技，2011（1）：218－219.

［2］栗玉华.自动防水闸门的研制开发［J］.煤炭工程，2007（5）：93－94.

中图分类号：TD745＋.25

文献标识码：B

文章编号：1672－0652（2015）02－0019－02

收稿日期：2014－01－09

作者简介：徐兵奎（1976—），男，山西永济人，2011年毕业于山西大同大学，工程师，主要从事煤矿地质工作（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