井下水泵房的自动排水系统的现状研究

【摘要】在我国煤炭行业是一个非常重要的支柱产业，煤矿中最重要的就是矿井，矿井中最重要四大系统之一就是抽水系统。矿井涌水通常要从采区的水泵房排到中央泵房，再排到地面上。一个安全可靠稳定运行的排水系统是整个矿井的生命。除此之外，矿井低洼处的积水不能自动流入主排水井中，这些积水就算只有一小部分也应当及时排出，因为这些积水可能会影响正常的生产，甚至于酿成重大安全事故。目前我国矿山的水泵房都是主要由人工操作，自动排水系统的应用并不是很广泛。人工控制的工人每天肩负着很大的工作压力和工作量，人工排水系统是矿井安全的一大隐患。

【关键词】煤炭行业；矿井；自动抽水系统；井下水泵

前言

煤炭行业是我国几大支柱产业之一，矿井的安全问题已经伴随着煤炭的飞速发展慢慢成为了制约煤炭生产的关键因素。煤矿生产中的四大件分别是主通风机、主提升机、主抽水泵、空气压缩机。在这四个系统中，最重要的就是抽水系统，因为这关乎着广大煤矿劳动人民的生命安全，是保证矿井能够安全有效地生产的关键。井下水泵房的自动排水系统的主要任务就是对矿井进行排水作业。

我国现阶段有很多种不同的传统与现代的控制方式。有纯手工的人工控制方法。有以电位器为继电器的继电器控制方式，这是纯粹基于电气原理，利用简单的电气自动控制来达成目标，属于模拟控制方式。还有的是利用微处理器作为核心的单片机控制与PLC控制方法。这属于计算机自动控制。两种控制方法各有利弊。基本上是我国现在所使用的最广泛的自动控制方法。

1关于井下排水的重要性

我国的大多数煤矿在地下，所以大多数的煤矿开采都是地下开采，地下开采的同时就会由于地层中含水的渗出，水沙填充和水力采煤矿井的井下供水，雨水以及江河湖海水的渗漏。导致矿井中会有大量的积水。在一些水资源比较丰富的地区，矿井的涌水量甚至可能超越每秒钟20立方米。除此之外。地层结构会由于煤炭的开采而发生改变，岩层断裂之后会使采区与储水区发生贯通。发生突水事故。涌水量可能会急剧增加。这样就不能保证井下矿工的生命安全。严重的就会造成特大事故。国家及人民的财产安全都会受到侵害。因此，井下排水系统是煤矿生产中最重要最关键的一环。井下排水系统就是要将渗过来的井下积水从煤矿巷道送到地表。

井下排水系统每天的工作量非常大，所以它的效率也是非常重要的。我们对井下排水系统有很高的效率要求。并由于地下水多富含各种酸性离子。对排水系统的腐蚀效果也会很明显。井下排水系统需要具有较为良好的防腐蚀性。

2手动人工控制

水泵房一般都是几套水泵机组并联作用的，可以分别控制，每一套都包括很多零部件：电机、水泵、闸阀、静压水开关、各种连接管路、测压表、射流泵等，他们都有自己各自的作用及用途。水泵是负责抽水的，在人工控制流程中，无论是启动时由工人来观察水仓水位高低决定是否打开水泵、还是等到水位升至高水位，需要打开水泵时由工人来控制静压水开关、抑或是需要将静压水流过射频泵将水泵抽真空时观察真空表的值，甚至是真空值达到要求后打开电机让水泵开始运转，当水泵出口压力达到一定值的时候打开闸阀关闭静压水开关，停止排水如果水仓水位足够低的话。都需要工人来人工操作，而且这些过程都需要严格按照操作规程进行，如果出现了一丝纰漏，导致误操作或者漏操作，对于整个系统都会造成极大的负面影响，甚至可能令整个系统报废。另外，由于水泵的特性，在整个系统运行时，不能太快地开关闸阀，要慢开慢关才能保证水泵长久有效地工作。显而易见，手动人工操作是一种非常耗费人力物力的方法。不仅劳动强度很大，而且持续时间长，尤其是在开关闸阀的时候，又需要两个甚至更多的工人同时操作。参与的人越多出纰漏的可能性也越大。所以说整个人工操作方法不仅在资源上是浪费，而且在安全系数方面也不是足够的高。

3自动控制

由于人工控制有很多的缺点，所以自动控制自然是当今水泵控制的主流趋势，自动控制中可编程器件PLC控制又以它相对低廉的价格和较高的性能倍受青睐。下来就主要介绍自动PLC控制的优缺点。

（1）由于过去的水泵控制都是通过人工来判断水井水位然后决定是否开关水泵。这种检测方式显然是有很大缺点的，首先人的感官是不够定量的，是纯感性的，并不能很好地作为标准来应用。碰到比较特殊的外界条件时就会先露出其乏力性。而自动控制的PLC方法就有很大的优越性，加入了PLC的新泵房，原来人工检测的变量都使用传感器测量。传感器可以很定量很明显地显示已经有多少水量，应不应该采取下一步措施。

（2）过去的人工控制必须按照规定按部就班地操作下来，工人必须对整个过程烂熟于心，就算是偶尔的事物也会对系统造成很大的影响。工人作为一个自然人，是很容易犯错的，他们在无数次的工作中难免会产生一些纰漏，但是这些小的纰漏产生的严重后果将会很严重，甚至可能是不可挽回的损失。但是加入了自动控制的系统对工人的劳动时间和劳动强度要求都很低，只要工人按时进行检测，维持自动控制系统的正常运行就可以轻而易举地完成任务。由于减少了工作强度和时间，工人出错的可能性就会大大降低。这样不仅能达到目的还能保证一定程度的设备人身安全。

（3）之前的人工控制中，工人不仅要负责水泵的启停，还要对各处的执行元件进行操作，这就更加增加了工人工作的复杂程度，在自动监控操作过程中，如上所说，工人所做的只是按时定期对系统进行检测，不需要进行繁杂的操作。减轻了工人的负担。

（4）自动控制的应急处理能力比较强，系统可以有很强的自我保护能力，一旦出错就可以启动应急方案，在保证损失最少的情况下解决问题，而人工操作只能靠工人的个人经验来判断，一旦工人对局势的判断有错误，也很容易发生很严重的事故。

（5）以上都是自动控制方式的优点，但是自动控制也有其显著的缺点，比如需要较高的前期投入，以及比较专业的技术工人来进行维护检测。还需要根据不同的矿井进行实时的调控。对系统零件的要求更高。但是这些缺点都不能够掩盖它在井下水泵房中自动控制的良好作用。

4结束语

所以从以上四点就可以看出，自动控制无论是在检测、操作、工作精细程度、安全系数、应急处理能力上都要远优于手动控制。并更加适合现代矿井的发展要求。但是在我国发展自动控制却有一定的阻力，比如比较低的工人素质，不能妥善地维护自动控制系统。这还需要我们多培养相关方面的人才。

参考文献：

[1]李泽松，寇子明，李瑞.采区水泵房自动排水系统方案探讨[J].矿山机械，2005（5）.

[2]蔡俊，朱成杰，郭来功.矿井水泵房自动排水监控系统设计[J].煤矿机械，2011（4）.