采区排水泵房与水仓通风优化设计.pdf

2 0 1 0年第 9期 煤炭工程 采 区排水泵房 与水仓通风优 化设计 郑立军 ，李东印 ，孔祥辉 ，许灿荣 ( 1 焦煤集团 朱村矿 ，河南 焦作4 5 4 1 9 1 ；2 河南理工大学 ，河南 焦作4 5 4 0 0 0 ) 摘要：针对采区水仓检查与清挖时存在的通风问题，朱村矿在进行 5 4采区排水泵房与水 仓的设计过程中，进行 多方案优化研究。利用增加配水井壁龛的设计深度的方法，达到 了泵房与 水仓的直接相通 ，实现 了水仓的全负压通风。从根本上解决了采区水仓 日常检查和维护时的通风 难题 ，在取得 良好经济效益的基础上 ，保证 了水仓的安全、快速清理 。并成功在该矿 另外两个采 区进行 了推 广应 用。 关键词：水泵房；水仓设计 ；负压通风 中图分类号：T D 7 2 4 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 0 ) 0 9 - ( ) 0 l 5 3 1 概述 1 1 地质概 况 焦煤集 团朱 村矿 是 一个 具有 5 0多 年 开采历 史 的老矿 井 ，设计生产能力 6 0万 a ，矿井主要可采煤层为山西组 二 1 煤和太原组一5煤。矿井于2 0 o 6年开始开拓一 5煤 5 4 采 区，煤层厚度 1 2 m。 5 4采区泵房和水仓位于一 5煤顶板岩层中，围岩多为 粉砂岩 、砂岩 、石灰 岩 ，配水 井、配水巷局部 为煤 岩互层 。 泵房设计依据为正常涌水 量 6 0 0 m h ，最大涌水量 1 2 0 0 m h 。采区水泵房共设5台MD 6 0 0 5 5 2型水泵，工作泵： 备 用泵： 检修泵 = 2 ： 2 ： 1 。铺设 2趟 3 5 0 m m无缝钢管排至矿 井中央排水泵房的水仓。泵房硐室采用圆弧拱形锚喷支护， 净宽B= 4 6 m，净高日=5 1 m，面积 S= 2 1 7 8 m 。水仓为 直墙半 圆拱锚喷支护，净宽 B=3 6 m，面积 S 净=8 3 m 。 内、外水仓总长度 4 5 0 m，有效容量 3 6 5 0 m 。 。 1 2 传统采区水仓存在的问题 传统采区水仓采用封闭式设计，即泵房硐室通过配 ( 吸) 水井 与水仓直 接相连 ，一般 不考 虑水仓 的负压通 风问 题，定期清挖水仓时需利用局部通风机通风。但是，水仓 中积淤煤泥，环境较差，局部通风管理困难 ，存在安全隐 患 ，通风费用较高。更重要的是 日常水仓检查维护 困难， 每次检查时都需设局部通风机通风，给检查工作带来 了极 大不便；同时，只能通过配水井的淤煤情况来推断水仓是 否该清挖，严重影响到日常生产的进度。 2 采区泵房及水仓通风设计优化 2 1 水仓 通风 方案优 化 由于泵房有独立通风系统，若泵房与水仓能形成并联 的通风网络，则可以利用通风设施调节很容易使水仓实现 负压通风。基于该想法提出两个设计方案进行 比较：方案 一 为在水仓与配水井之间，用通风管路连通，解决水仓的 通风的问题( 如图 l a 所示) ；方案二为将配水井壁龛的设计 深度增加，使水仓顶部与壁龛底部相通，实现水仓的负通 风 ( 如图 1 b所示 ) 。 方案一采用排气管通风，管子通过风量小，水仓断面 S 净 = 8 3 m2 ，清 挖 时 按 最 低 风 速 0 2 5 m s配 风 ，需 风 量 1 2 5 m r n i n ，即使管子直径 为 0 0 mm，风速 也达到 1 0 6 m s ，显然风速过高 ，难 以满足通 风要求 。且 方案一需 开挖 水 仓上部与壁龛接触处围岩，然后再浇注混凝土，施工工艺并 不简单 ；另外考虑水仓处于满流状态 ，水面漫至管 口时 ，会 发生煤泥堵塞现象。 方案二将配水井壁龛深度延长 1 0 m，使壁龛底部与水 仓上部之间形成过风通道。为防止水仓装满时污水流入泵 房内，特将该过风通道设计高于泵房底板标高 1 2 m。同 时，为方便操作闸阀，配水井上方设置棚板，便于人员行 走，1 2 m高的隔墙同时起到水仓与泵房的隔离作用 ，并在 通风巷上部设 置栅栏 ，防止人 员误入 。 经过方案比较 ，朱村矿 5 4采区水泵房与水仓之间的联 系方式选择了方案二，即利用过风通道实现水仓的负压通 风 ，设计 图如 图 2所示 。这样 ，水仓 检查 与清 理时均 可实 现全负压通风 ，不需再借助局部通风机供风，安全可靠。 2 2 采 区水 泵及 水仓 支护 5 4采区泵房和水仓位于一 5煤顶板岩层中，围岩多为 粉砂岩、砂岩、石灰岩，应此泵房、水仓、配水巷均选用 树脂钢筋锚杆支护，锚杆排问距：8 0 0 m m 8 0 0 mm，顶部隐 收稿 日期 ：2 0 0 91 2 2 0 作者简介：郑立军( 1 9 7 0一) ，男 ，河南焦作人，采矿工程师，1 9 9 3年毕业于焦作矿业学院采矿工程专业，从事矿井技 术管理 。 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 0年第 9期 藏式锚杆 4根 ，外 露式 锚杆 4根 ，两 帮为外 露 式锚 杆各 4 图 2所示。 根 ，喷混凝土 厚度 ：2 0 0 ram，优 化后 巷道断 面具 体参 数 如 厂 水泵房硐室 配 水 井 厂 水 厂 ( a ) 方案一 ：平 、剖面示意 网 水泵房硐空 L I ( b ) 方案二 ：平 、削面示意 图 图 1 方案 比较 图 图 2 方案二施工图 ( mm) 3 结语 黻瓦 1 )根据泵房与水仓施工后实测：过风通道净断面为 2 ) 该采区目7 8 0 m 。 h ， 每年需清挖水仓2 次 ， 1 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 9期 煤炭 工程 李照亮 ( 煤炭工业太原设计研究 院 ，山西 太 原0 3 0 0 0 1 ) 摘要 ：利 用 S A P 2 0 0 0软件的静 力非线性分析方法( p u s h o v e r ) 中自定义侧向力分布的功能， 模拟钢丝绳的不断增加的拉力( 最后达到断绳荷载) ，同时计算 中考虑钢井架的几何及材料非线 性 ，求得钢井架的极 限承载力；建立钢井架在钢丝绳拉 力作 用下的荷载 一位移( 杆件 内力) 曲线， 为钢井架优化设计提供帮助。 关键词 ：钢 井架 ；断绳荷 载 ；静 力弹 塑性 ；塑性铰 中图分类号：T U 3 2 8 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 0) 0 9 - 0 0 1 7 - 0 4 Ana l y s i s o n s t a t i c e l a s t i c i t y a n d pl a s t i c i t y o f mi ne s h a f t s t e e l f r a me b a s e SAP2 0 0 O LI Z ha ol i a n g ( T a iy u a n D e s ig n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e o f C o a l I n d u s t r y ，T a i y u a n 0 3 0 0 0 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e s e l f d e f i n e d s i d e f o r c e d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n o f t h e s t a t i c n o n l i n e a r a n a l y s i s me t h o d w i t h t h e S AP 2 0 0 0 s o f t w a r e w a s a p p l i e d t o s i mu l a t e t h e c o n t i n u o u s l y i n c r e a s e d p u l l i n g( u n t i l r e a c h e d t o t h e b r o k e r o p e l o a d i n g )o f t h e s t e e l r o p e Me a n w h i l e t h e g e o me t r y a n d t h e ma t e r i a l n o n l i n e a r o f t h e mi n e s h a f t s t e e l h e a d f r a me s h a l l b e c o n s i d e r e d i n t h e c alc u l a t i o n a n d t h u s t h e u l t i ma t e l o a d i n g c a p a c i t y o f t h e s t e e l h e a d f r a me c o u l d b e o b t a i n e d T h e l o a dd i s p l a c e me n t( i n n e r f o r c e o f t h e b a r )c u r v e o f t h e s t e e l h e a d f r a m e u n d e r t h e r o l e o f t h e s t e e l r o p e i n p u l l i n g w a s e s t a b l i s h e d a n d c o u l d p r o v i d e t h e r e f e r e n c e s t o t h e o p t i mi z e d d e s i g n o f t h e mi n e s h a f t s t e e l h e a d f r a me Ke y wo r d s ： mi n e s h a f t s t e e l f r a me；b r o k e n r o p e l o a d i n g ； s t a t i c e l a s t i c i t y a n d p l a s t i c i t y ； p l a s t i c i t y t wi s t i n g 钢井 架是 矿 山生 产 的主要 提 升构筑 物 。大型 矿井 中， 钢井架采用平移工 艺或利 用生产 井架 凿井 时 ，一般 多选用 双斜撑钢井架。它占用井 口时间短、生产与凿井可同步进 行 、综合经济效益 高。双斜撑 钢井架 为底 部与 基础铰 接 的 空间框架结构，主要由井架头部的天轮支撑架 、下部的四 根斜钢柱 以及下天轮平台下的悬挂立架组成，如图 l 示。 在结构设计中，按 矿山井架设计规范 的说 明，钢柱的 计算长度应符合现行 钢结构设计规范 的规定。但仔细 分析有许 多不妥 之处 ， 目前钢 结构规 范 中采用计 算长度 法 进行压弯构件的稳定计算，而计算长度法的基本假定有： 构件截面是等截面构件 ，框架南直立的柱与横梁构成，框 架柱同时失稳等。按这些假定考察钢井架显然不适合。钢 井架 为空间变截 面斜腿 刚架 ，前边 的两 根支撑 斜柱 ( 天轮所 在钢架 ) 的轴力明显远大于后两根支撑斜柱 ，即钢柱 不会同 时达到失稳荷载，不会同时屈曲。因此简单地按 矿山井 架设计规范确定支撑柱计算长度 ，用构件的稳定代替结 构的整体稳定性，显然不合适。因此很有必要对钢井架这 种特种结构 的稳定进行分 析研究 。 每次清挖内外仓时间为 3 0 d ，局部通风机功率 2 5 k W，则每 年可节约电费 2 0万元。节约电费是直接效益，其主要优 点是通风 安全 可靠 ，清挖 前无 需考 虑 水仓 排放 瓦 斯 问题 。 另外全负压通风能很容易实现水仓定期检查和巷道维护， 比原来通过配水井的於煤情况推断水仓是否该清挖有了显 著 的改进 。 3 )通过该方案的顺利实施 ，取得了良好的经济和安全 效益。目前，将该方案在朱村矿另外两个采区进行 了推广， 对原有 采区水泵房 水仓 系统进 行 了优 化改造 ，均取得 了满 意的效果，因此，相对传统设计相比，该方案具有一定的 推广价值。 ( 责任编辑赵巧芝) 收稿 日期 ：2 0 0 91 2一 O 5 作者简介：李照亮( 1 9 7 2一) ，男，山西柳林县人，工程硕士，煤炭工业太原设计研究院建筑所副所长，从事设计管理 工作。 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m