矿井隔爆设施自动化注水与在线预警技术的应用

路建军

（山西长治郊区煤炭工业局，山西 长治 046000）

煤炭规模化生产过程中的瓦斯、煤尘依然是安全管理的重心，一旦发生瓦斯、煤尘爆炸，产生的爆炸冲击波往往会沿着巷道延伸的方向继续扩大范围，从而引发多次连续爆炸，危及整个矿井[1]。

煤矿主要采用隔爆水槽、水袋、岩粉棚等隔爆设施来阻止或减弱瓦斯、煤尘爆炸危害[2]。但隔爆设施需要经常性维护，人的不确定性往往造成工作滞后，在实际生产过程中经常发现隔爆设施内无水现象。隔爆设施新技术的研究与应用，可以大大节约人工费用，提高矿井自动化水平，具有较好的社会效益和经济效益。

1 隔爆水槽自动加水及在线监测报警装置

1.1 装置组成

隔爆水槽自动加水及在线监测报警装置由KJ90N监测分站、电磁球阀、普通高分子管路、液位传感器等物件组成。

1.2 装置制作及工作原理

隔爆设施进水引自大巷防尘管，在进水管路的中部安装电磁球阀，通过分站给出的不同信号分别控制球阀的开与关，从进水管路上根据需要引出多个分支，保证各个分支均能接到隔爆设施的上方，加水支管分别钻有不同口径的出水孔，根据水槽水量的不同，自动选取合适位置的出水孔出水，这样保证在加水时所有水槽可以同时灌满。

为保证系统能实时监测水槽水量的变化情况，分别在水槽的头、中、尾三排安设两台液位控制器，并与KJ90监测分站相连接，分站将信息处理后传输到地面监控系统，电磁阀的开与关由监测分站收到液位控制器的不同信息分别处理。

液位传感器系统由多个部件组成，其中主要部件为液位控制器，当隔爆设施内的水位正常时，控制器上浮球与控制器上环部位接通构成回路，催动电磁继电器动作，信号经分站处理后使电磁球阀关闭，从而停止注水。当水位经过一段时间下降后，浮球也随水位下降，与水位传感器金属电极分离，分站接受到不同的信号后激发电磁继电器复位，同时将信号传输到地面监控中心，实现水量不足预警，之后供水电磁阀打开实现正常供水，当水位达到正常规定要求时，控制器上浮球与控制器上环部位接通重新构成回路停止注水[3]。

1.3 在线显示设置

本系统通过KJ90N瓦斯监控系统实现了对隔爆水槽水位的在线监测，隔爆水槽装置加水时，信号经分站处理后上传到地面监控系统显示为“正在加水”，加水完成后信号经分站处理后上传到地面监控系统显示为“水量正常”，通过隔爆设施在线监测技术的使用，实现了地面实时对井下隔爆设施的重点管理，确保了矿井的安全生产。隔爆水槽自动加水及在线监测报警装置示意图如图1所示。

图1 隔爆水槽自动加水及在线监测报警装置示意图

2 现场应用

2.1 试验矿井概况

吉安煤业矿井位于山西省长治市郊区，矿井设计生产能力为60万t/a，矿井主要进回风巷采用红外线自动喷雾进行降尘，综放工作面采用机组红外喷雾进行降尘，各转载点均安设了手动喷雾，这些防尘设施的应用，在一定程度上起到了降尘作用，为矿井井下职工创造了良好的工作环境。矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井，现采的3号煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，为不易自燃煤层，煤尘具有爆炸性[4]。因此，防治煤尘爆炸成为矿井安全工作的重中之重，该矿采用隔爆水槽作为抑制煤尘爆炸的主要方法之一。

2.2 现场应用

吉安煤业共安装隔爆水槽11组，本项研究成果主要在轨道大巷进行了试验应用，通过现场近半年的观察使用，本装置灵敏可靠，误动作率低，若在全矿推广应用，将极大减少人工成本，按全矿11组计算，实际每班维护2组，用工2人/组，维护一次用工11个，按150元/工计算，维护一次用工工资为1650元，一年用工工资将近8万元，而隔爆水槽自动监测注水系统的应用，保证了全矿井所安装的隔爆水槽时时处于水满状态，创造了较好的经济效益和社会效益。

3 隔爆设施自动注水与在线预警技术的优点

（1）节省了人工。传统加水工作至少需要2个工人同时作业，且一个班次最多能完成两组隔爆设施的加水工作，采用新技术后，加水工作随时完成，无需再进行人工加水，实现了隔爆设施加水自动化作业。

（2）提高工作效率和安全保证。传统人工在大巷加水作业时，一旦有行人和机车通过，就会给作业造成极大的不便，且在加水时，隔爆水槽容易发生脱落，采用自动加水在线监测技术后，较大地提高了工作效率，安全系数也大大提高。

（3）实现了隔爆水槽数字化管理，地面监控人员能随时掌握水量的变化情况，避免了因加水不及时而导致水量不足问题的出现。

4 结语

通过应用隔爆水槽自动加水与在线预警系统后，矿井实现了全天候自动化加注水、保证了隔爆水槽水位实时处于正常状态，使矿井安全生产得到重要保障，具有极大的推广应用价值。