井筒水窝自动排水装置的设计与应用.pdf

2 0 1 1 年第 8 期 中州煤炭 总第 1 8 8 期 井筒水 窝 自动排水装 置的设计 与应 用 张 红涛 ( 中平能化建工集 团 建 井一 处， 河南 平顶 山4 6 7 0 0 0 ) 摘要 ： 罐笼平衡尾绳在 正常运 行状态下 ， 要求严禁带水运行。为 了有效 防止井筒底部水 窝水位 升高淹没平衡 扁尾绳 ， 十 一矿项 目部设 计、 安装 了一套简 易的 自动排水装 置。介 绍 了 自动排水装 置 的设计 方案及 工作 原 理 。1年 的应用实践表 明， 该井筒水 窝 自动排水装置应用效果 良好。 关键词 ： 提升 系统 ； 平衡扁尾绳 ； 自动排水 中图分类号 ： T D 7 4 4 文献标识 码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 3 0 5 0 6 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 2 0 0 2 De s i g n a nd App l i c a t i o n o f Au t o ma t i c W a t e r Dr a i na g e De v i c e i n S ha f t Su mp Zh a ng Ho n g t a o ( N o 1 Mi n e C o n s t r u c t i o n B u r e a u ， Z h o n g p i n g E n e r g y C h e mi c a l C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g G r o u p ， P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 0， C h i n a ) Abs t r a c t ： Un d e r no r ma l o pe r a t i ng c o n di t i o n， t he c a g e b a l a nc e t ai l r o p e i s f o r bi d de n r u n ni ng wi t h wat e r I n o r de r t o e f f e c t i v e l y pr e v e nt r i s i ng o f wa t e r l e v e l i n s u mp a t s ha f t bo t t om dr o wn o u t t h e b a l a nc e fla t r o pe， a s i mp l e a u t o ma t i c a l dr a i n d e v i c e was d e s i g n e d a n d i n - s t a l l e d b y t h e p r o j e c t d e p a r t m e n t o f N o 1 1 Mi n e I t m a i n l y m a d e a b r i e f i n t r o d u c t i o n o n t h e d e s i g n s c h e m e o f t h e a u t o m a t i c a l d r a i n d e v i c e an d i t s wo r ki n g p r i nc i p l e Pr a c t i c e i n t he p a s t y e a r ha s s ho we d t h a t ， t h e u s i n g e f f e c t s o f a u l o ma t l c wa t e r d r a i na g e a r e v e r y we l 1 Ke y wo r ds： h oi s t i ng s y s t e m ； b a l a nc e f l a t r o pe； a u t o ma t i c d r a i n a g e 平煤股份十一矿西翼进风井低速直联多绳落地 摩擦式提升绞车型号为 J K MD 3 5 4( I l I ) E， 罐笼 平 衡 尾绳 采 用 P 849 1 6 3 2 7型扁 钢 丝 绳 。平 衡 尾绳 是立 井 多绳 摩 擦 提 升 系 统 的重要 组 成 部分 。 十一 矿西翼 进 风井 井 筒 水 窝 淋 水 大 ， 为 避 免 罐 笼 平 衡尾绳被淋水淹没 ， 指定 由信号工手动开停泵 。但 效果不好 ， 经常出现淋水排放不及 时造成水位上涨 ， 淹没井底扁尾绳 ， 使底环罐笼尾绳带水运行 ， 或出现 淋水过排放导致潜 污泵空载长时运转烧坏的现象 。 当绞 车高 速运 转 时 ， 水 的浮 力使扁 尾 绳打 漂 滑移 ， 造 成 扁 尾绳 大 幅度偏 摆 ， 且 与井 底 防撞 分 绳 装 置 或 其 他金属构件产生摩擦 ， 使扁尾绳磨损 、 拉挂、 扭结 ， 给 提升系统的安全运行造成隐患。为解决上述难题 ， 该 矿项 目部研 制 了一 套 简 易 的 自动 排 水 装 置 ， 其 应 用 效 果 良好 。 1 自动排水装 置的方案设计 1 1 技术 要 求 根据井筒底部水窝底板与平衡扁尾绳最下端 的 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 41 1 作者简介 ：张 红涛 ( 1 9 8 3 一)， 男 ， 河 南杞县人 ， 助理 工程师 ， 2 0 0 7年 毕业于河南理工大学 ， 现从事煤矿机电管理工作 。 2 0 相对位置 ， 自动排水装置应满足下列要求 ： 当水窝水 位离扁尾绳最下端 0 5 n l 时 ， 潜 污泵 自动启动。当 水窝水位离扁尾绳最下端 2 0 I n时， 潜污泵 自动停 止 。当水 窝水位 离 扁尾 绳 最 下 端 0 4 m 时 ， 立 即发 出上水位报警信号 。当水 窝水 位离扁尾绳 最下端 2 1 In时， 立 即发出下水位报警信号 。 1 2设计 方案 采用干簧管式浮球液位控制器 自动控制潜污泵 电动机 的启动或停止以及水位过高或过低时及时报 警 。在 干簧 管式 浮 球 液位 控 制 器 中 ， 干 簧 管 为 其 主 要 控制 元件 。干 簧管 置 于导管 内 ； 浮球套 于 导管 外 ， 球 内装 有环 形恒 磁磁 钢 ； 导管 上部 设有 接线 端子 ， 导 管 底部 用螺 纹底 套 密封 ( 图 1 ) 。 望 垄 图 1 干簧管式浮球液位控制器示意 2 0 1 1年第 8期 张红涛 ： 井简水窝自动排水装置的设计与应用 总第 1 8 8期 将液位控制器垂直固定在井壁上 ， 其浮球随水 位变化而上下升降。当水位降至被控制的低水位或 升至被控制 的高水位时 ， 干簧管受到磁场的作用 ， 克 服簧片复原力矩 ， 簧片动作 ( 常开接点闭合 ， 常闭接 点断开 ) ， 实现潜污泵 电动机的启 、 停 以及水位超 限 报警的自动控制。 在干簧管式浮球液位控制器 的制作方面， 导管 采 用 ( 2 j 1 5 mm不 锈 钢 管 ， 将 4个 型 号 为 0 R D 3 2 5的 干簧管按技术要求置入导管 ， 导管底部用螺纹底套 密封 ， 导管上部及接线端子用冷补胶封装 。将规格 环形恒磁浮球 ( 外 直径 1 2 0 mm、 内直径 2 0 m m、 高 1 0 0 mm、 密度 0 8 g o m 。 ) 套在导管上后把导管及浮 球固定在支架上。支架上端安装 了 1个保护罩， 防 止 坠物砸 坏浮球 。 矿用本安型控制箱选用时 的技术参数 ： 开关 电 源 2个 ， 输入电压 A C 1 2 7 V， 输出电压 D C 2 4 V， 电流 1 1 A； 具有一对常开触头 的继电器 2个 ， 线圈 电压 D C 2 4 V， 触点容量 A C 2 2 0 V、 1 A； 接线端子 排端子 数不少于 l 8个。 自动控制接线端子如图 2所示 。 AC1 2 7V l f L 1 l N 1 1 2 3 4 5 J l J 2 l I 审 审 9 9 9 9 9 9 9 I I 1 I I l I L_ J 1 2 7 V 2 4 v +启泵停泵 上报警 下报警 J 控制接点 图 2 自动控制接线端子 2 自动排水装置构成 井 筒 水 窝 自动 排 水 装 置 的基 本 结 构 如 图 1所 示 ， 具体 电气设备有 ： ( 1 ) 矿用隔爆型真空 电磁启动开关 2台 ， 型号 为 Q B Z - 8 0 6 6 0 ( 3 8 0 ) ， 其对应的电路如图 3所示 。 图 3 QB Z - 8 0 6 6 0 ( 3 8 0 ) 电磁启动器 电路示 意 ( 2 ) 矿用隔爆型排污排沙潜水 电泵 2台( 1 用 1 备 ) ， 型号 为 B Q S 3 0 1 1 - 4 0 ， 流 量 3 0 1T I h ； 功率 1 1 k W ； 扬 程 4 0 n l 。 ( 3 ) 自制干簧管式浮球液位控制器 2套。 ( 4 ) 6 0 n l 的 M Y 32 5+11 5橡套 电缆 2 根 。 ( 5 ) 矿用本安型控制箱 1 个 。 ( 6 ) B A D 1 5 1 2 7 A隔爆 型打 点器 1个 。 3 自动排水装置工作原理 井底水窝内安装有 2台潜污泵( 1用 1备 ) 。干 簧管式浮球液位控制器的导管内置入的干簧管从上 至下依次对应为上报警水位 、 启 动水位 、 停泵水位 、 下报警水位。浮球 内装有环形恒磁磁钢 ， 当浮球依 次经过这 4个水位时 ， 与之对应 的干簧管依次接通 或断开线路 ， 自动控制潜污泵 电动机 的启动或停止 以及水位过高或过低时及时报警 。 自动排水控制 电路原理示意如图4所示 。 Z斗 Vu 1 L z V+J 蜂鸣器 5 T W*6 2 I J In 上 水位 l低水位 l局 位 一 十 了 厂f _ _ 。 - N l l 图 4 自动排水控制电路原理示意 ( 1 ) 启 泵 。 当井 筒 水 窝 水 位 升 高 ， 浮 球 移 动 到 启动水位时 ， 干簧管常开触点闭合 ， 则本安型控制箱 上的启动指示灯亮 ， 控制箱 内继电器 J吸合 ， 继 电器 J 的 1 对常开触点 ( 接 Q B Z 8 0启 动开关 1 、 9 控制 线) 闭合 ， 潜污泵启动排水 。 ( 2 ) 停 泵 。潜 污泵 开 始 排水 后 井 筒水 窝 水 位 慢 慢下降 ， 浮球也随之下降 ， 当浮球到达停泵位置水位 时 ， 干簧管常闭触点断开 ， 则本安型控制箱上的启动 指示灯灭 ， 控制箱内继电器 J 断开， 继电器 J的 1 对 闭合触点( 接 Q B Z 一 8 0启动开关 1 、 9 控制线) 断开 ， 潜污泵停止排水 。 ( 3 ) 上报警。当出现潜污泵排水量小于井筒淋 水量 ， 或潜污泵 出现故 障不能排水时 ， 水位不断上 升 ， 当浮球到达报警水位时 ， 干簧管常开触点 闭合 ， 报警蜂鸣器发出上报警声音。信号工听到报警声音 后先观察潜污泵是 否上水 ， 若潜污泵排水正 常则说 明井筒淋水量大， 为保证不淹没 ( 下转第 4 6页) 21 2 0 1 1 年第 8 期 中州煤炭 总第 1 8 8 期 的煤 量最 大 。 图 4试 验 结 果 随着冲孔的进行 ， 煤体破碎 ， 大量瓦斯 由吸附状 态转变为游离状态 ， 因煤孔深度的增加 ， 瓦斯压力不 断增加 。当瓦斯压力值增大到一定值 时， 会造成高 压水的压力和瓦斯压力相抵 ， 造成 出煤量降低 ， 甚至 造成在冲孔过程 中不 出水 、 夹钻等现象 。 由统 计 资 料分 析 得 知 ， 只 有 在煤 孔 中 的一段 距 离 范 围 内 ， 水力 冲孔 的效 率是 最高 的。 6 结语 水力冲孔技术措施工艺简单 ， 施工安全可靠 ， 技 术可 行 ， 通过 试验 ， 对水 力 冲孔最 佳位 置 的确定 进行 了研 究 ， 确 定 了钻 头在 煤孔 中深 度 51 1 m时 ， 效果 最佳 ， 冲出的煤量最大。最佳冲孔位置的确定 ， 对提 高防突效果 ， 减少消突时间 ， 提高掘进循环率 ， 具有 一 定的实际指导意 义， 同时为孟津矿的防突工作积 累 了一 定经 验 。 参 考文 献 ： 1 程五一 ， 张序名 煤 与瓦斯 突出 区域 预测理 论及技 术 M 北 京 ：煤炭工业出版社 ， 2 0 0 5 2 李建铭 煤与瓦斯 突 出防治技术手 册 M 徐州 ： 中国矿业 大 学 出版社 ， 2 0 0 6 3 周勇 ， 陈振 峰 ， 何伟 近煤 岩 巷水 力 冲 L 快 速 防突 技术 实 践 J 中州煤炭 ， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 8 8 - 8 9 ( 责任 编 辑 ： 刘光 雨 ) ( 上接第 2 1页) 平衡扁尾绳应立 即启动另一台潜 污泵 ， 增加排水量。若潜污泵不上水则说明该套排 水 系统 有故 障 ， 应 立 即停 泵 ， 开启 另一 台潜 污 泵 ， 并 向机电队汇报情况 ， 以便及时检修故障泵。 ( 4 ) 下 报警 。 当浮球 到达 停 泵水 位 而 由于 故 障 未能停泵 ， 水位慢慢下降 ， 浮球到达下 报警水位时 ， 干簧管常开触点闭合 ， 报警蜂鸣器发 出“ 下报警” 声 音 。信号工听到报警声音后 ， 应立 即向机 电队汇报 处 理 ， 以杜 绝水 泵 空载 长时运 转烧 坏水 泵 情况 。 ( 5 ) 手动启动。若万一 出现开关 电源 的输入端 电源 ( 由 Z B Z - 4 0 M 信 号 照 明 综保 提 供 的 A C 1 2 7 V 电源 ) 断 电 ， 则 D C 2 4 V 电源消 失 ， 电源指 示 灯 灭 ， 继 电器 J 失 电 断开 ， 潜 污 泵 停 止 排 水 。A C 1 2 7 V 电 源 恢 复 后 ， 会 出现下述 2种情况 之 一 ： 井底 水 窝水 位 在启 动水 位 以上 ， 则 必 须按 手动 启动 按钮 ， 潜 污泵 才 能正 常排 水 ， 否则 潜 污泵 直 至报 警 水 位 也 不会 自动 启动 。井底水窝水位在启动水位以下 ， 潜污泵能 自动启动 。因此 ， 如果出现本安控制箱断电情况 ， 恢 复供电后应按下手 动启动按钮 ， 确保 自动排水装置 正常使用。 4 使 用效 果 ( 1 ) 无需 人 工 开 停 泵 ， 能 确 保 提 升 系 统 的 安 全 4 6 运行 。 ( 2 ) 减少 了潜 污泵 经 常 烧 坏 的现 象 。 自动 排水 装置 安装 前 ， 每 班 由信 号 工 手 动 开停 泵 。 由于水 窝 深 、 淋水量大 ， 无法看清水窝水位准确位置 ， 人工根 据潜 污 泵排 水量 大 小来 判 断水 窝 水 位 的 情 况 ， 即 排 水量低时才停泵 ， 这样容易造成潜污泵长时间空载 运行 而烧 毁 电机 。另一 方 面 ， 一 旦潜 污泵 电机 烧坏 ， 由于井筒 淋水 大 、 水 窝 深 ， 更 换 潜 污 泵 相 当麻 烦 ， 费 时 费力 。更换 潜 污泵期 间 ， 罐笼 不 能正 常提 升 ， 时 间 需要 2 3 h ， 影 响提矸 下料 、 工作 面开拓掘 进 。 自动 排水 装 置安装 后 ， 杜绝 了潜 污泵 经 常烧坏 的现 象 。 ( 3 ) 自动 排 水 装 置 投 入 小 ， 效 果 好 ， 实 用 性 强 ， 线路 简单 ， 故障率低 ， 易维护。 5 结 语 自动排 水 装 置 投入 使 用 1年来 ， 避 免 了淋 水 淹 没平衡扁尾绳的问题 ， 确保 了提升系统的安全运行 ， 杜绝了潜污泵经常烧坏的现象 ， 减少 了人力和物力 的投入 ， 得到使用和维护者 的一致好评 ， 值得推广应 用 。 ( 责任 编辑 ： 刘 欢欢 )