煤礦水文地質(zhì)便攜式電控測(cè)水裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用

閆 靜

（山西省新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

水害是煤礦五大自然災(zāi)害之一，煤礦在采掘工程施工前必須詳細(xì)了解施工區(qū)域水文地質(zhì)資料，在施工過(guò)程中必須采取合理有效探放水施工措施，并對(duì)積水區(qū)域水壓、水量進(jìn)行精確測(cè)量，才能保證煤礦安全高效生產(chǎn)。

目前，在煤礦生產(chǎn)中，涌水量觀測(cè)已經(jīng)成為煤礦防治水技術(shù)工作不可或缺的一項(xiàng)，尤其是對(duì)于一些水文地質(zhì)條件復(fù)雜、出水點(diǎn)多的礦井來(lái)說(shuō)，礦井各觀測(cè)點(diǎn)測(cè)水更加重要?，F(xiàn)有的測(cè)水容器雖然可以相互累積測(cè)量較大涌水量勘測(cè)點(diǎn)，但是相鄰兩組測(cè)水容器固定不牢固，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)容器分離造成測(cè)水?dāng)?shù)據(jù)不真實(shí)的問(wèn)題。對(duì)此，新景礦地質(zhì)測(cè)量部設(shè)計(jì)了一種煤礦用便攜式電控測(cè)水裝置[1-2]。

1 便攜式電控測(cè)水裝置結(jié)構(gòu)及原理

1.1 裝置結(jié)構(gòu)

1）煤礦用便攜式測(cè)水裝置主要包括測(cè)量基筒、水位刻度線、固定內(nèi)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(jìn)水口、電控進(jìn)水閘閥、電控放水閘閥、報(bào)警器等部分，如圖1所示[3]。

2）測(cè)量基桶及累加管主要由PP材料制成。該材料具有材質(zhì)輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，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(cè)量基筒左右兩側(cè)上部均水平對(duì)齊固定連接有第一固定內(nèi)螺紋管，在其頂部的筒壁開設(shè)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(cè)量基筒頂部，累加管左右兩側(cè)的上下兩端均固定連接有第二固定內(nèi)螺紋管。累加管底部左右兩側(cè)的第二固定內(nèi)螺紋管分別通過(guò)塑料連接螺栓與測(cè)量基筒左右兩側(cè)上部的第一固定內(nèi)螺紋管固定連接。

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

6）報(bào)警器安裝在累加管頂部，采用蓄電池進(jìn)行供電，報(bào)警器中安裝水位感應(yīng)器，當(dāng)水位升高接觸感應(yīng)器時(shí)報(bào)警器及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

7）電控進(jìn)水閘閥安裝在進(jìn)水口處，電控放水閘閥安裝在基桶底部，進(jìn)、放水閘閥采用電控模式，具有聯(lián)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(duì)測(cè)水量進(jìn)行直觀顯示。

圖1 水文地質(zhì)便攜式電控測(cè)水裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

1）在測(cè)水前將測(cè)量基桶與累加管進(jìn)行對(duì)接安裝，同時(shí)將進(jìn)水口與探水鉆孔連接管進(jìn)行連接。

2）在測(cè)水時(shí)水流進(jìn)入測(cè)水裝置內(nèi)，當(dāng)裝置裝滿水后且與報(bào)警裝置水位感應(yīng)器接觸時(shí)，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，同時(shí)通過(guò)控制器中PLC處理器的聯(lián)鎖作用后，電控進(jìn)水閘閥通電及時(shí)關(guān)閉閥門，防止水流入裝置內(nèi)，電控放水閘閥通電及時(shí)打開閘閥進(jìn)行放水。

3）當(dāng)測(cè)水裝置內(nèi)放水完成后，電控放水閘閥斷電自動(dòng)合閘，并通過(guò)聯(lián)鎖作用使電控進(jìn)水閘閥打開繼續(xù)對(duì)測(cè)水裝置進(jìn)行放水；同時(shí)通過(guò)PLC處理器計(jì)算共計(jì)放水量，通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示。

4）在測(cè)水過(guò)程中當(dāng)水量不足時(shí)，可通過(guò)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(cè)水裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備故障率低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，整套裝置成本費(fèi)用僅需0.24萬(wàn)元，成本費(fèi)用低，便于操作維護(hù)。

2）測(cè)水準(zhǔn)確性高。與傳統(tǒng)測(cè)水工具相比，該裝置主要采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行測(cè)水量統(tǒng)計(jì)，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，避免了傳統(tǒng)測(cè)水工具誤差性大、測(cè)水效率低等[5]。

3）自動(dòng)化水平高。該裝置在測(cè)水過(guò)程中無(wú)需專人進(jìn)行水量計(jì)算、統(tǒng)計(jì)等工作，通過(guò)控制器可直接讀取，而且進(jìn)水、放水等工序全部采用電控模式，無(wú)需人工操作，在測(cè)水過(guò)程中只需一人操作即可，不僅提高了水文地質(zhì)測(cè)水自動(dòng)化水平，而且大大降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

4）該裝置在使用過(guò)程中還存在一些不足：在測(cè)水時(shí)需安裝專用支架進(jìn)行固定，且必須整平裝置；受井下潮濕環(huán)境影響，測(cè)水工具在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，蓄電池受損嚴(yán)重，需定期更換；受測(cè)量地點(diǎn)粉塵影響，測(cè)水工具控制器經(jīng)常出現(xiàn)粉塵堵塞現(xiàn)象，降低了裝置安全性能，必須定期對(duì)控制器進(jìn)行維護(hù)并清理粉塵。

3 結(jié)語(yǔ)

山西省新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司地質(zhì)測(cè)量部針對(duì)當(dāng)前煤礦水文地質(zhì)測(cè)水工具在使用中測(cè)量精度低、效率差、勞動(dòng)強(qiáng)度大等技術(shù)難題，設(shè)計(jì)了一套便攜式電控測(cè)水裝置，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該裝置大大提高了測(cè)水效率，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，保證了測(cè)水準(zhǔn)確性，得到了礦領(lǐng)導(dǎo)一致認(rèn)可，并得到推廣應(yīng)用。