微阻緩閉止回閥在排水管路上的應(yīng)用

熊治國

（天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部， 北京 100013）

煤礦是我國的主要能源，其用途十分廣泛，主要用途為發(fā)電用煤、蒸汽機車用煤、建材用煤、一般工業(yè)鍋爐用煤、生活用煤、冶金用動力煤等。在今后相當長的時間內(nèi)，我國以煤炭為主的格局基本不會發(fā)生根本變化。

在挖掘富含煤炭的地質(zhì)層時所挖掘的合理空間，通常包括大巷、井硐和采掘面等，它們形成了錯綜復(fù)雜的井下空間網(wǎng)絡(luò)。同時，在煤礦開采過程中，更離不開煤礦四大設(shè)備，主要包括排水設(shè)備、通風設(shè)備、空氣壓縮設(shè)備、提升設(shè)備[1]。在國家煤礦安全部門的管理、檢查下，全國煤礦企業(yè)通過堅持“安全第一、預(yù)防為主”的方針、使用先進的科技產(chǎn)品、應(yīng)用智能化、推進安全綜合治理、重視安全思想教育、強化安全技術(shù)培訓(xùn)和開展各種形式的安全宣傳活動等，與之前相比，全國煤礦生產(chǎn)中的事故在逐漸減少。

本文主要對排水系統(tǒng)中微閉緩沖止回閥在排水管路上的應(yīng)用作為研究的重點，同時也是排水系統(tǒng)的一種安全保障。

1 井下涌水的產(chǎn)生

礦井在生產(chǎn)過程中，雨季的降水和地下水都會通過各種途徑、通道滲入或涌入井下，這些涌入礦井巷道內(nèi)的水稱為礦井涌水。

礦井涌水量的大小及涌入狀態(tài)直接影響礦井的建設(shè)和生產(chǎn)。通常情況下，礦井涌水是持續(xù)、緩慢地涌入井下，通過井下排水設(shè)備將其排至地面，不會影響礦井建設(shè)和生產(chǎn)的正常進行。然而，有些情況下這些水會在短時間內(nèi)突然大量涌入井下作業(yè)空間，輕者沖毀設(shè)備，造成局部區(qū)域生產(chǎn)中斷，重者造成人員傷亡，甚至導(dǎo)致淹井事故，產(chǎn)生極為嚴重的后果。因此，必須對礦井水害采取防范措施，以確保安全生產(chǎn)[2-3]。

《煤礦安全規(guī)程》[4]第五百八十九條：每年雨季前必須對防排水設(shè)施作全面檢查，并制定當年的防排水措施。檢修防排水設(shè)施，新建的重要防排水工程必須在雨季前完工。

2 開采深度

近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國對礦產(chǎn)資源的需求量大幅提高，進而使我國地下礦產(chǎn)資源的開采不斷向深層擴展，目前能達到千米以上的礦井比比皆是。開采越深，礦井涌水量相對越大，這就對排水系統(tǒng)的要求不斷加大，綜合考慮，制定安全可靠、經(jīng)濟合理、智能的礦井防排水措施，可保證排水設(shè)備的安全可靠、實現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)。

水文地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，受水害威脅程度就會加大。隨著開采技術(shù)水平及智能化水平的提高，同時進行突水監(jiān)控，出現(xiàn)異常進行有效處理。

3 排水系統(tǒng)中的水錘

排水系統(tǒng)中的水錘是指涌水在輸送過程中，由于突然斷電造成的水泵驟停、水泵閥門的突然關(guān)閉等特殊原因，造成管道中的流速突然變化且壓強大幅波動的現(xiàn)象。

通過經(jīng)驗，總結(jié)水錘對排水管路系統(tǒng)造成的危害，包括如下內(nèi)容：

1）造成管道晃動，管道連接方式選擇不會理，會在管道接頭處漏水、斷開；

2）造成閥門瞬間承受過高的壓強，嚴重過高會造成管道爆管；

3）未在產(chǎn)生水錘力的地方設(shè)置直管座梁，過大的水錘力會導(dǎo)致排水管路的損壞；

4）引起水泵反轉(zhuǎn)，破壞泵房內(nèi)設(shè)備或燒毀電機。

所以，防止排水系統(tǒng)的水錘是排水系統(tǒng)中必須要解決的問題。因此，《煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50451—2017）[5]有明確規(guī)定：水泵的出水管上應(yīng)裝設(shè)止回閥或微阻緩閉止回閥和閘閥；采用潛水電泵時微阻緩閉止回閥應(yīng)為防水型；應(yīng)給出微阻緩閉止回閥消除水錘的關(guān)閉時間整定值。

4 微阻緩閉止回閥適用場合及特點

微阻緩閉止回閥適用于排水管道，安裝在水泵出口處，用來防止水錘對排水系統(tǒng)造成的破壞，保障排水系統(tǒng)管網(wǎng)安全可靠地運行。

微阻緩閉止回閥，具有適應(yīng)水質(zhì)能力強、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、密封性能可靠、耐磨損、使用壽命長、運行平穩(wěn)、無振動、無噪聲等特點，適用于公稱壓力PN1.0～42.0 MPa，公稱通徑DN15～1 200 mm，可適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、強氧化性介質(zhì)及尿素等介質(zhì)。

每個排水系統(tǒng)都有各自的特點，如平硐管路坡度平緩、排水距離較長、垂高較低；主斜井管路坡度變化小、排水距離、垂高適中；采區(qū)泵房排水系統(tǒng)，水質(zhì)較差、由采區(qū)排到主排水倉，經(jīng)過采區(qū)水倉的沉積、水質(zhì)較好等特性。各種排水系統(tǒng)的特殊性決定了緩閉時間的長短，在研發(fā)新產(chǎn)品時設(shè)制了一個調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)各排水系統(tǒng)的實際情況來調(diào)整關(guān)閉時間的長短，一般關(guān)閉時間由0～60 s 任意可調(diào)[5-7]。

5 結(jié)語

在煤礦生產(chǎn)中，井下的水害發(fā)生都是未知。作為礦井排水系統(tǒng)中必不可少的微阻緩閉止回閥，它保障著水泵及排水管網(wǎng)的安全，同時保障著井下工作人員的人身安全。作為煤炭行業(yè)的工作者，在安全問題上絕不能掉以輕心。在實際工作中發(fā)現(xiàn)，水的雜質(zhì)較多，會造成止回閥的堵塞。一旦發(fā)現(xiàn)不及時，在閥門突然開關(guān)、水泵驟然啟停等工況時，就會造成排水管網(wǎng)、排水設(shè)備設(shè)施的損壞。一般會在排水系統(tǒng)中設(shè)置直管座梁配合止回閥一同使用，保證整個排水管網(wǎng)安全穩(wěn)定。應(yīng)根據(jù)扎實的專業(yè)知識和豐富的工作經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場的實際使用情況，通過不斷地改進缺點、改進工藝等措施，設(shè)計出可靠、使用壽命長、適用能力強、智能的排水設(shè)備，創(chuàng)造一個井下安全生產(chǎn)的工作環(huán)境，保證排水設(shè)備設(shè)施的正常運轉(zhuǎn)，以防患于未然。