矿井供水管网在线监测自控技术研究实践

摘要：新汶矿业集团鄂庄煤矿为莱芜煤田老区矿井，井田分布范围广，供水需求量大，在地面设置静压水池两个，井下设静压水池两个，总容积940m3，供水管网复杂，矿井防尘供水难度较大，为此，我们经过探索研究及大量现场试验，创新应用了供水水池水位在线自动监测、管路水压在线自动监测及自动调整，实现了对防尘管网水压的自动化监测控制，有效地保证了矿井防尘供水的稳定可靠。

关键词：供水管网 在线监测及压力自动调整 研究实践

1 概况

鄂庄煤矿1982年投产，设计生产能力45万吨，经过多次技术改造和系统优化，06年核定生产能力为90万吨。本区气候属北温带季风大陆性半湿润气候，年总降雨量435.8-761.0mm，年平均降雨量647.05mm，基本保证了矿井静压水池的水源自然补给，另外，鄂庄煤矿井田处于莱芜煤田西南部，位于莱城向斜两翼，奥灰含水层水文探测孔出水也可作为矿井紧急情况下的水源供应。

矿井生活用水水源为轮胎厂宿舍区深水井，出水量约在30m3/h，日出水量在600m3。在地面工业场地设有一个容量460m3水池，作为日用生活及煤矿井下发生事故时的备用水源，根据井下最大班生产人员计算，地面供水系统的水量、水质能够满足井下人员生存需要，供水水质符合要求。井下设置静压水池两个，一个在沙井底部，一个在副暗斜井上车场，井下总设计水池容量480m3。

2 矿井供水管网现状

现鄂庄煤矿井下在用防尘供水管路79390m，防尘供水管路已辐设井下全部巷道，采掘工作面、采区避灾路线、人员集中地点、主要机电硐室、带式输送机、主要运输巷、主要行人巷道和避难硐室及避灾路线巷道等地点都已安设了支管和阀门。

采掘工作面及其它地点管路每天进行巡查，杜绝了跑、冒、滴、漏。根据《管路吊挂标准》进行吊挂，达到了平直，并进行了防锈处理。每个采区主要的供水管路和综采（一趟）、综掘工作面供水管路全部敷设了Φ108mm管路，其他采掘工作面敷设的供水管路管径不小于Φ50mm。皮带运输机巷每隔50m设置了“三通”阀门，其它地点每隔100m设 “三通”阀门。避难硐室前后20m范围内供水管路采取了保护措施。①在315轨道上山2供水管路更换为4聚乙烯涂层复合钢管400m与315运输上山4管路并联后，将标高较高的-10m水平的沙井底水池连接至315东大巷，专供-300水平的一采区、二采区供水、消防用水，保证水压；将副暗斜井2管路更换为4聚乙烯涂层复合钢管500m，将矸石井4管路1100m更换为2聚乙烯涂层复合钢管，皮带井新增加1300m4聚乙烯涂层复合钢管，将标高-90m水平的炸药库回风上山水池连接至-530水平，专供-530水平的四采区、六采区用水。实现了分水平、分采区供水，保证标高较高地点的水量水压供应。②敷设4聚乙烯涂层复合钢管600m，将副斜井清水池与井上460m3的地面水池连接，实现生活用水的反供。③对-530水平主要供水管路进行更换，将陈旧的焊管更换为聚乙烯涂层复合钢管2000m，增强了管路抗压性能，避免了管路生锈而影响供水水质。

3 供水管网存在问题分析

随着矿井开采水平的不断延伸，对矿井供水管网的要求越来越高，井下供水管网的复杂程度不断加剧，矿井防尘供水管理的难度进一步加大，防尘供水管网存在的问题日趋显现。①井下-530水平水压较大，达到5.0MPa，管路漏水隐患增大，矿井实行“二六制”生产后，用水量较小期间防尘供水管理难度进一步加大。②防尘供水管网的日常排查均为人工排查，致使有些偏远地区的潜在隐患无法及时排查处理。③偏远区域主管路普遍老化锈蚀，抗压强度降低。

4 供水管网自动化研究实践

①优化防尘供水在线监测系统，确保系统稳定可靠。②新进KGU9901型投入式液位传感器，应用于井上及井下各静压供水水池，并敷设监测电缆3000m，连接至地面生产调度室，并入矿井安全监测系统，实现了供水水池水位的在线实时监测。购进PT500-504型水压传感器，适配压力0-10Mpa，安设于矿井-300水平及-530水平的主要供水管路上，并敷设监测电缆5000m，连接至地面生产调度室，并入矿井安全监测系统，实现了各主要管路供水水压的在线实时监测。每个水压传感器处设置自动放水截门，利用电磁阀进行控制，利用传感器的超限报警信号自动传输功能，当接收到水压传感器超限报警信息时，自动开启截门进行泄压，平衡管路内压力，水压恢复后自动关闭。供水水源及主要供水管路实现了在线实时监测，保证了各地点水压、水量的合理调度。③在井底车场、107采区、二采区、四采区、六采区等各采区的主要轨道巷车场供水管路及各采掘工作面安设水质自动过滤装置，并配备减压装置。④将各采区主要管路安设的降尘泵加设电动球阀，实现了地面的遥控开闭，当需要对各采掘地点避灾紧急供水时，可遥控关闭降尘泵，确保供水管路的水质。⑤绘制出矿井防尘供水模拟图，将各地点水流状态、水压、水池水位、供水施救地点等参数关联到模拟图上，实现了各地点供水参数的动态监测，增强了供水施救系统图的直观性，为供水施救的科学调度提供了更加准确、详实的依据。

5 取得的效果

通过运用一系列的新装备、新工艺，依托矿井安全监测系统，对矿井供水管网进行在线监测及压力自动调整技术研究实践，实现了矿井供水管网各地点水压的在线实时监测，并通过压力自动调整，保证了各用水地点水压保持稳定，实现了矿井的可靠供水。

参考文献：

[1]孙柏.供水管网水力水质模型及其校核研究[D].湖南大学，2012.

[2]蔺晓.供水管网的智能优化改扩建[D].青岛理工大学，2011.

[3]骆碧君.基于可靠度分析的供水管网优化研究[D].天津大学，2010.