摘要：在煤矿生产中，各巷道以及顺槽低洼点排水一直是困扰煤矿的一个技术难点，在传统排水方式中，大多是用人工排水，但人工排水存在一些避免不了的缺点，如人工成本高、排水点多导致巡查不及时造成巷道积水严重等问题；本文主要针对矿井井下各排水点的自动排水以及我矿研发的自动排水装置的应用。
关键词：煤矿自动排水；技术应用；经济效益
针对煤矿企业井下特殊地点排水的难题。《煤矿安全规程》2016版第四百六十二条规定：“在总回风巷、专用回风巷及机械提升的进风倾斜井巷中不应敷设电力电缆。”为解决行业困扰多年的问题，思考使用风压作为动力源，并深入探讨自动控制装置。
一、煤矿自动排水装置
自动排水装置，首先从安全上解决回风巷使用电气设备的问题；其次解决回风大巷距离远排水点多，积水不能及时处理的问题；第三，减少排水工的配置，减轻工作强度。
风动排水的不足之处在于，风驱动排水设备扬程低，目前进口设备最高扬程60米，需敷设专用排水管路，避免和大扬程的电动水泵排水管共用。
使用气动隔膜泵作为排水主要设备，矿井压风系统作为动力源，敷设专用排水管路。
自动装置使用浮球作为探测水位的终端，利用浮球的浮力和自重，设定高、低水位，打开和关闭风动排水泵的压风动力源。
装置主要部分由支架、浮球、滑杆、上下定位板、三位五通阀和气动角阀组成。
工作原理：浮球连接滑杆随水位高低变化，调整滑杆上的上下定位板，设定高低水位，定位板拨动三位五通阀的手柄，变换压风流向控制气动角阀的开断。装置的支架和角阀固定在水面上方。附CAD图
本自动排水装置优点：
1.首先解决回风巷内排水问题并满足《煤矿安全规程》2016版第四百六十二条规定要求。
2.解决井下排水点设计问题
传统煤矿井下排水点设计位置多，设计面积广，且各区域之间的设计距离较长，因此在实际应用中存在一定的运行效率低下问题。同时因排水点在设计应用中非自动化运行，因此也涉及了较多的人工作业费用问题。自动排水技术在煤矿中的应用，有效的解决了排水点设计过多，设计距离过大，设计面积过广的问题。同时分析对于排水系统设计中的造价控制，以及排水系统运行中的能耗控制，也发挥了重要的作用。有效的降低了排水系统的运行成本，并且提升了排水系统的运行效率，对于煤矿企业的实际运营成本控制，以及实际收益的提升发挥了重要的作用。
3.解决供电难，投入电器设备多，资源浪费的问题
煤矿井下运行供电问题为主要存在的问题之一，供电难，供电系统设计中投入电器多，安全隐患大为主要的问题。其中具体分析排水系统中涉及的电气问题，则为主要的安全隐患区域。分析自动排水在煤矿中的应用，通过自动化装置进行排水应用，从系统的整体设计方面分析，有效的降低了供电需求多，电器投入多，以及能耗过大和安全问题。从能耗消耗方面分析，有效的提升了企业的实际收益，同时对于排水系统应用质量的提升，也发挥了重要的作用。
4.自动探测积水点的水位
传统煤矿井下排水中积水点，以及积水水位的探测问题，主要用过人工巡检以及设备辅助检测的方式，进行相关积水点及积水水位的检测。并以及相关安全管理规定，进行积水问题的处理，一定程度上存在作业效率低下等问题。自动排水技术在煤矿中的应用，利用压风为动力，实现了自动开，停气动泵，避免不能实时控制设备开停造成的安全问题，以及设备异常运行造成的能耗过高问题。确保了自动排水中积水点水位探测的准确性，以及及时性，保障了自动排水效果的合格性。
5.风动排水设备与电动排水设备对比：安装方便，动力源只使用压风系统，减少供电系统设备的安装。
因此从整体设备投资，设备运行能耗，设备维护成本，设备操作应用人员方面分析，通过应用风动式的排水设备，对于煤矿企业发展中的能耗控制，投资成本控制，以及相关的维护成本控制，人员成本控制发挥了重要的作用。
6.维修方便
风泵装置结构简单，运行原理简单，因此在实际运行中出现故障的机率较少，常见的故障现象主要分为：磨损性故障，老化性故障，摩擦故障等故障现象。因此在常规运行中风泵设备出现故障，维修方便也为主要的应用优势。具体分析维修方便的应用优势主要体现为：设备装置在应用中维修的频率较低，同时在维修作业中故障现象的确定周期短，现场修复中可直接通过更换老化配件，施加润滑油，拧紧螺丝固定装置的方式，解除设备运行中出现的故障现象。最终从配件采购成本方面，以及长期的设备维护成本投资方面分析，对于煤矿企业发展中的设备维护成本控制，发挥了一定的作用。
二.煤矿自动排水装置应用的经济效益分析
1、以我矿为例，全矿井专职排水人员10人，人均工资5000元，每年支出约600000元。
2、因巡视排水人员工作范围广不能及时关泵，每台风泵如果每天合计空运行一小时，则浪费压风60m3折合电能约6.16度。现我矿目前排水使用风泵数量约50台，全年合计浪费电能112420度。约50000元。
3、风动排水泵全部易损部件价格约200元，同等排水能力的电泵维修费用约为其5倍。按维修50台设备计算全年共计节约维修费用约50000元。
4、使用电泵进行排水需安装高压电缆、移动变电站、低压馈电开关、低压电缆、启动器等设备，如长度为3200米回风顺槽排水设施共敷设MYPTJ3*35高压电缆约2000米、KBSGZY-630-10移动变电站一台、KBZ-400馈电一台、低压电缆约1200米、QBZ-80启动器5台等相关设施，投资约64万元。三个顺槽投资约148万元。
5、KBSGZY-630-10移动变电站空载损耗功率1.35KW，1台移动变电站全年空耗电量约11826度，折合电费53217元。全矿四台排水移变，合计212868元。
6、（压缩机185KW 30m3/min，气动泵每小时排水15m3，用风量60m3，耗电能6.16度。矿用潜水泵BQS（W）20-50-7.5/B 排水15m3，耗电能5.6度。能量消耗对比0.03度/m3可忽略不计。）
7、合计每年产生经济效益约91万元；设备投资减少148万元。
本自动排水装置的核心思想是不使用任何电源、电器和电子器件。在此思想的指导下，替代方案只是各种气动元件的选型不同、外形结构不同、增加部分附件。本自动排水装置的结构，也是经多次现场试验，模拟各种恶劣环境和使用工况前提下，最终定型的。
论文作者:贾国胜,石开
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
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