隨著礦井向深部開采，礦山地質(zhì)水害有趨重之勢(shì)；加之洪災(zāi)和廢棄老井、老空積水的威脅，礦井重特大事故時(shí)有發(fā)生。礦井被淹后，會(huì)使原有的排水系統(tǒng)遭到毀壞，需要從礦山排水基地緊急調(diào)運(yùn)設(shè)備，進(jìn)行搶險(xiǎn)排水工作。這項(xiàng)工作處理的好壞，直接關(guān)系到礦井搶險(xiǎn)排水的成敗。
筆者在20年的搶險(xiǎn)排水工作中，曾參加指導(dǎo)了國(guó)家安監(jiān)、煤監(jiān)部門和四川省政府組織的四川省犍為縣東風(fēng)煤礦、鄰水縣大發(fā)煤礦、南溪縣青龍咀煤礦，貴州省思南縣天池煤礦和甘肅省山丹縣吳濤煤礦等重特大突(透)水事故的搶險(xiǎn)排水工作。在大量的搶險(xiǎn)排水實(shí)踐工作中，筆者認(rèn)為，目前我國(guó)用于礦山搶險(xiǎn)排水的裝備還不完善，搶險(xiǎn)排水的效率較低。一方面，需要改進(jìn)現(xiàn)有裝備，使之適用于搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)；另一方面，需要加快新技術(shù)裝備的研究和配置，以盡快形成高效率的搶險(xiǎn)排水裝備體系。
現(xiàn)有裝備在搶險(xiǎn)排水中的不適應(yīng)
1.傳統(tǒng)潛水電泵不能一次排干礦井積水
潛水電泵因具有潛入水體連續(xù)排水的性能，而成為豎井、斜井搶險(xiǎn)排水的主打設(shè)備。但是，傳統(tǒng)潛水電泵的結(jié)構(gòu)型式是電動(dòng)機(jī)前置(即“上泵下電機(jī)”)，潛水電泵的進(jìn)水口設(shè)置在電動(dòng)機(jī)上方。這在豎井或斜井搶險(xiǎn)排水中，往下“追水”到井底大巷時(shí)，將有相當(dāng)于電泵電動(dòng)機(jī)機(jī)身高度的水不能排干。為了排干礦井積水，搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)不得不采用增加“接力泵”(由潛水電泵生產(chǎn)廠配套)的方法，或換用離心式水泵的方法來(lái)完成最后的搶險(xiǎn)排水。傳統(tǒng)潛水電泵的結(jié)構(gòu)限制，不僅延長(zhǎng)了應(yīng)急救援時(shí)間，而且使礦井搶險(xiǎn)排水尾段增加了操作難度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
2.離心式水泵用于斜井搶險(xiǎn)排水的障礙
實(shí)踐證明，傳統(tǒng)離心式水泵在斜井搶險(xiǎn)排水過(guò)程中，也存在不穩(wěn)定、不可靠的問(wèn)題。離心式水泵傾斜20°以內(nèi)，尚可以安全運(yùn)行，但離心式水泵的底閥必須保持與水面垂直，否則，將可能在停機(jī)后再次啟動(dòng)時(shí)發(fā)生漏水，造成潛水泵泵不上水的故障。而且，由于離心式水泵的“底閥-吸水膠管-水泵”是分離的，在斜井軌道上不能整體運(yùn)(移)動(dòng)，當(dāng)水泵或環(huán)境出現(xiàn)異常情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)往往會(huì)手忙腳亂，甚至水泵設(shè)備也可能被上漲的水淹沒。
3.排水鋼管過(guò)重
目前，用于豎井搶險(xiǎn)排水的管道是“強(qiáng)力法蘭盤鋼管”。在豎井搶險(xiǎn)排水中，系統(tǒng)質(zhì)量(包括潛水電泵、強(qiáng)力法蘭盤鋼管、水柱、電纜等)有時(shí)達(dá)到幾十噸、上百噸，加上它們自身的質(zhì)量，都集中到管道法蘭盤上，這就導(dǎo)致整個(gè)排水系統(tǒng)不得不采用強(qiáng)力法蘭盤和管壁較厚的無(wú)縫鋼管，而這樣又反過(guò)來(lái)增加了系統(tǒng)質(zhì)量、安裝時(shí)間和安裝困難。
4.小型煤礦不具備快速搶險(xiǎn)排水的安裝條件
目前，我國(guó)西南等地區(qū)還有大量年產(chǎn)3萬(wàn)～9萬(wàn)t的小煤礦，這些礦井由于機(jī)械化程度低、負(fù)荷輕，設(shè)計(jì)的電源容量和供電能力一般都很小，一旦發(fā)生淹井事故，無(wú)法帶動(dòng)大功率的搶險(xiǎn)排水電泵。同時(shí)，小型煤礦的井巷布置一般窄小、不規(guī)則、道床脆弱，對(duì)于較長(zhǎng)、較大、較重的潛水電泵，無(wú)法安裝或放不下去，從而使小型煤礦特大淹井事故的搶險(xiǎn)排水面臨著極大的困難。
現(xiàn)有裝備的改進(jìn)
1.并列組合式潛水電泵的應(yīng)用
小型煤礦搶險(xiǎn)排水，要適應(yīng)其電源容量小、井巷斷面小、軌道能力小的特點(diǎn)。在當(dāng)前國(guó)產(chǎn)裝備的條件下，我站采用了并列組合式潛水電泵。如圖所示，將2臺(tái)同型號(hào)小型潛水電泵并列，用三通管匯通，組裝在鋼結(jié)構(gòu)小車上而成。最大安裝尺寸寬0.7m，長(zhǎng)5.2m，總質(zhì)量為2t，這一改進(jìn)能實(shí)現(xiàn)在小煤礦搶險(xiǎn)排水中的快速安裝。該組合泵在四川省大竹縣田壩煤礦、廣元市黃家溝煤礦、貴州省思南縣天池煤礦等條件極差的小礦井搶救重特大淹井事故中，發(fā)揮出了較高的排水效率。
2.離心式水泵配以安全承載車
為了克服離心式水泵用于斜井吊掛排水的障礙，可以配置專用的承載車。如圖所示，此車的特點(diǎn)是水泵斜度可調(diào)、底閥斜度可調(diào)。它把“底閥-吸水膠管-水泵”用2個(gè)可以聯(lián)動(dòng)的車身托起，實(shí)現(xiàn)整機(jī)在軌道上的自由運(yùn)(移)動(dòng)，具有適應(yīng)斜井傾角和快速反應(yīng)2個(gè)功能，可使離心式水泵用于斜井搶險(xiǎn)排水的可靠性、安全性大大增強(qiáng)。
3.礦用玻璃鋼排水管與高壓橡膠軟管的應(yīng)用
為了快捷安裝斜井搶險(xiǎn)排水系統(tǒng)，我們采用礦用輕型玻璃鋼快接排水管。這種水管的質(zhì)量只占同口徑無(wú)縫鋼管質(zhì)量的30%左右，連接速度快3倍，大大縮短了應(yīng)急救援時(shí)的安裝時(shí)間，減輕了安裝勞動(dòng)強(qiáng)度。我們改建了斜井搶險(xiǎn)排水的快捷系統(tǒng)。如圖所示，在搶險(xiǎn)排水實(shí)踐中，只把少量的水管連在潛水泵上，放入水體，而把大量的水管沿斜井人行道敷設(shè)，用高壓橡膠軟管匯通兩條管路。這樣，一是減輕了系統(tǒng)壓力對(duì)絞車靜張力的需求，二是避免了下放時(shí)因管道過(guò)長(zhǎng)而跳道的麻煩，使搶險(xiǎn)排水有了更安全的保障。
4.排水管子的集運(yùn)快裝
管子一次吊裝一根或幾根的傳統(tǒng)方法，既耗時(shí)又不安全，我們改用集裝手段。如圖所示，集裝架一次可以吊裝幾十根管子，大大提高了吊裝安全和效率。而且，對(duì)礦用玻璃鋼管子而言，層間的穩(wěn)定墊片防止了運(yùn)輸途中管子的互相摩擦，有效地保障了管子的完好。
5.特殊三線圈電力變壓器的應(yīng)用
在制定小型煤礦搶險(xiǎn)排水預(yù)案時(shí)，必須考慮到動(dòng)力電源問(wèn)題。小型煤礦特大透水事故搶險(xiǎn)排水中，出于加快排水的愿望，一般希望能夠選用較大功率的高效潛水電泵，但由于小型煤礦井巷窄小，當(dāng)“追水”接近斜井落平處時(shí)，體積過(guò)長(zhǎng)的潛水電泵往往放不下去、吸不上水，這時(shí)又需要換用離心式水泵來(lái)完成最后排水。因此，國(guó)產(chǎn)500kva-10/6/0.4kv特殊三線圈隔爆型移動(dòng)變電站成為解決小型煤礦搶險(xiǎn)動(dòng)力電源的重要裝備。該變壓器輸入電壓為10kv、6kv2個(gè)等級(jí)，輸出電壓為6kv、0.4kv2個(gè)等級(jí)，具有較好的適用性。現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)中，使用1臺(tái)變電站，安裝在上車場(chǎng)，即可承擔(dān)整個(gè)搶險(xiǎn)排水的供電任務(wù)。
礦山搶險(xiǎn)排水高效裝備的發(fā)展方向
1.前置型潛水電泵將成為礦山搶險(xiǎn)排水的有力工具
由于傳統(tǒng)的潛水電泵和離心式水泵不是專門為礦井搶險(xiǎn)排水而設(shè)計(jì)的，因此，出現(xiàn)了礦山搶險(xiǎn)裝備與效率的矛盾。要提高搶險(xiǎn)排水效率，首先要在潛水電泵上有所創(chuàng)新和突破。根據(jù)礦井淹沒后的安裝條件，前置型潛水電泵(即“下泵上電機(jī)”)應(yīng)成為首選，并應(yīng)由此結(jié)構(gòu)構(gòu)建功率、揚(yáng)程與體積適宜礦井搶險(xiǎn)排水的多個(gè)系列。
2.高強(qiáng)度的玻璃鋼管或可取代強(qiáng)力法蘭盤鋼管
豎井搶險(xiǎn)排水裝備發(fā)展的方向，除了改進(jìn)水泵結(jié)構(gòu)，加大單機(jī)排水量外，還應(yīng)減少系統(tǒng)自身質(zhì)量。國(guó)產(chǎn)玻璃鋼管材是否可以通過(guò)改進(jìn)材料和工藝，達(dá)到較高的抗拉強(qiáng)度和抗水錘能力，尚待研究和試驗(yàn)。可以預(yù)見的是，輕型管材是一個(gè)發(fā)展方向。當(dāng)小型豎井采用輕型水管后，系統(tǒng)自身壓力減小，可以優(yōu)化搶險(xiǎn)排水方案，提高搶險(xiǎn)排水效率。
礦山搶險(xiǎn)排水是礦山應(yīng)急救援的一個(gè)分支，除了大的礦業(yè)集團(tuán)需要有相當(dāng)?shù)淖跃饶芰ν?，?guó)家正在建立區(qū)域性礦山排水基地。筆者建議各方密切合作、加大投入，加快研制礦山搶險(xiǎn)排水新裝備的步伐，以構(gòu)成高效裝備體系，更好地實(shí)現(xiàn)快速出動(dòng)、快速安裝、高效排水、搶救生命和財(cái)產(chǎn)這一國(guó)家救援目標(biāo)。