超千米井筒二次改装中排水系统设备的配置.pdf

2 0 1 0年第 1 1期 中州 煤炭 总第 1 7 9期 超千米井筒二次改装中排水系统设备的配置 刘建 超 ， 刘 保硕 ( 平 煤 建 工 集 团 建 井三 处 ， 河 南 平 顶 山4 6 7 0 0 0 ) 摘 要： 平煤集 团四矿 三水平 副井深度超过千米 ， 在 井筒 已施 工完毕、 准备进行 二次 改装 时， 为解决好超 千米 井 筒的排 水问题， 从方案设计 、 设备选 型、 排水管路 的安装施 工等方面进行 了分析论证 ； 同时， 对 井筒的排水 问 题进行分析 ， 最终确定 了排水方案并付诸实践 ， 效果 良好 ， 为类似条件下 的排水系统施工提供 了经验。 关键词 ： 超千米 井筒 ； 排水系统； 管路 中图分类号 ： T D 7 4 4 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 3 0 5 0 6 ( 2 0 1 0 ) 1 1 0 0 8 60 2 平煤 四矿 三水 平副 井 6 5 m， 深 1 1 4 6 5 m， 目 前是 河南 最深 的 井 筒 。 由于 井筒 深 度 超 千 米 ， 且井 筒 已施工 完毕 ， 具备 了二 次改装 条 件 ， 改装 前 必须完 成井 下供 电 、 排 水工 作 。 四矿 三水平 副井 是集 团公 司 的第 1 个 超千 米井 简 ， 在 建井 期 问进行 二 次 提 升 改 装在 全 煤 炭 系 统也 为首 例 ， 故 无现 成经 验可 供借 鉴 。为此 ， 建井 三处结 合实 际进行 了深入 分 析研 究 ， 制 订 出 了可 行 方 案并 予 以实施 ， 取得 了较好 效果 。 1 设计方案分析及最终确定 设计 的方案 必 须 解决 下 述 关 键 问题 ： 千 米扬 程排 水设备 能 否把 水 直接 从 井 底 排 到 地 面 ； 井 筒 排水 管路 在井 壁 的 固定方 法 ； 如何 解 决 排 水管 的 水锤力 ； 排水管的壁厚能否承受 1 1 MP a的压力 ； 三级排水对提升系统存 在的危害 ； 如何布置井 筒 ， 以确保 台 2 t 罐 笼人 员能 够顺利 进 出腰泵 房 。 为使 排 水设 备 、 管 路 及 管 路 的悬 挂 系统 能 够 正 常工 作 ， 保 证排 水 系统 的安全 运行 ， 满 足二期 工程施 工 的需求 的 同 时 降 低 成 本 ， 设 计 了 2套 施 工 方 案 。 其 中 ， 方 案 1为井底 临时 泵房 安装 3台大泵 ， 使 井底 水直 接从 井下 提供 井壁 固定 的排水 管路 直接 排到地 面 。方案 2采 用 三级 排 水 ， 在 井 底 马 头 门 的一 侧 建 立 临时水 仓 ， 安 装 2台 MD 4 6 5 01 2水 泵 ， 向 凿井 时 的第二 腰泵 房排 水 ， 同时 利 用 凿井 时 的腰 泵 房 内 的水 泵分 级排 到地 面 。 1 1 方 案 1分 析 收 稿 日期 ：2 0 1 00 70 7 作者简介 ：刘建超 ( 1 9 6 8 一 ) ， 男 ， 河南平顶 山人 ， 工程 师， 1 9 9 3年毕 业于平顶山煤矿职工 大学， 现从事机 电管理工作 。 8 6 ( 1 ) 优 点 。 配 备 水 泵 较 好 ， 排 水 能 力 强 。井 下泵 房设计 选 型排水 设备 为 MD 8 0 1 3 3 X 1 1 ， 该水 泵 技术参 数 为 H=1 3 6 0 m， p= 8 0 m h ， 属 耐磨泵 ， 其 流量 大 、 扬 程 高 、 排 水 能 力 强 ， 单 台可 满 足 井下 涌 水 量 8 0 m h的要求 ， 且 直接 排 至 地 面 ， 排 水 环 节 少 。 操 作 人 员 数 量 较 小 。使 用 维 护 、 操 作 人 员 少 ， 机 电 、 维护各 1人 ， 泵工 4人 ， 共 6人。实现安全提 升 。罐笼 提 升 时 排 水 系 统 与 提 升 系 统 之 间 是 独 立 的 ， 2个 系统 相 互 无 影 响 ， 井 筒 内只 有 排 水 管 路 ， 而 且是 固定 在井 壁上 的 ， 未 给提升 系统 造成 安全 隐患 。 供 电系统可 靠 。井 底 排水 设 备 使 用 6 k V供 电 电 源 ， 供 电可靠 。井下 安装 变 电所 进行 长距 离供 电 ， 能 够保 证供 电需 求 。 ( 2 ) 缺 点 。 该排 水 泵 由于设 备 价格 高 ， 投入 3 套水泵共需资金约 1 5 0万元 ， 设备费用投入高。 电机 、 水泵体积 大， 上 、 下井 困难 ， 电机功率大， 耗 电 量大 。 1 2 方案 2分 析 ( 1 ) 优 点 。 使 用 MD 4 6 5 01 2型排 水 泵 ， 排 水泵 价格 便宜 ， 投入 7套 水泵 ， 共需 资金 约 4 2万元 ， 加上投入的开关 、 电缆、 信号 、 通信等装置共需资金 约 1 0 0万元 ， 投 入资金 相 对较少 。 系统 运行 时 ， 需 同时开 3台泵 ， 功率 4 8 0 k W， 运行功率小 ， 电耗低 。 ( 2 ) 缺点。该排水泵 流量小 ， 扬程低 ， 需用设 备 多 ， 共 需 要 7台 MD 4 6 5 0 X 1 2排 水 泵 ， 需 要 j 三 级 排水 才 能排至 地 面 ， 增 加 了 排水 环 节 。 需 机 电 维 护人员 5人 ， 操作人员 1 2人 ， 比方案 l多 1 1人。 提 升机 在提 升过程 中需 经 过 2个 腰 泵 房 ， 每 个 腰 泵 房都 需 要减速 ， 增 加 了提 升 环节 ， 降低 了提 升 能力 ， 开泵 人 员还要 通过 罐 笼 进 入 腰 泵房 ， 有一 定 安 全 隐 患 。 二次 改装 时 由 于腰 泵 房 影 响 改装 ， 需 将 腰 泵 2 0 1 0年第 1 1期 刘建 超等 ： 超千 米 井筒二 次 改装 中排 水 系统 设备 的配 置 总第 1 7 9期 房 固定 盘拆 除 ， 同时 腰 泵 房 方 向 与罐 笼 出 口方 向不 一 致 ， 人员上下 、 设备检修更换 、 日常维护等方面都 很 不方便 ， 安 全 隐 患较 严 重 。另外 腰 泵 房 固定 盘 拆 除后 ， 还需对 腰泵 房钢 梁重 新进 行 布置 ， 难度 大 。 使用 6 6 0 V供 电电源 ， 由于供 电距离长 ， 压降大， 第 二 泵 房 供 电 距 离 约 9 5 0 m， 单 台 泵 运 行 压 降 为 9 1 2 ， 2台泵同时运行压 降为 1 8 8 。第二腰 泵 房 只能 开 1台泵 ， 不 能 同时启 动 2台 ， 所 以系统 在 运 行 时 ， 只能 单 台运 行 ， 最 大 可 达 5 0 m h ， 水 泵 排 水 能 力只 能满 足井下 涌水 量低 于 5 0 m h的情 况 。 1 3确定 方 案 经过 综合 比选 ， 最 终 选 择 使 用 方 案 1 。排 水 设 备 为 ： MD 8 0 1 3 31 1型 ， 扬 程 为 1 3 6 0 m， 流 量 8 0 m h 。井简 排水 管 8 0 01 1 0 0 m， 使 用 6=1 0 m m、 D =1 5 0 m m 的钢管 ， 使 用 1 0 MP a的法 兰盘 。 2方案实施关键技术 ( 1 ) 采 用 分 阶 段加 厚 排 水 管壁 厚 ， 使 用 1 0 MP a 法 兰 盘 以及 铝质 衬垫 ， 满 足 1 1 MP a的承 压强 度 。垂 深 2 5 0 m 以 内使用 1 6 M P a 法 兰 ， 垂深 2 5 0 4 0 0 m 使 用 2 5 MP a法兰 ， 垂 深 8 0 01 0 0 0 m 使用 4 MP a 法 兰 ， 垂 深 1 0 0 0 m 以上 使用 1 0 MP a 法 兰 。经 计 算 8 0 01 0 8 0 m， 采 用 1 0 m m 厚 的管 子 ， 既 减小 了管 路 质 量 ， 又 降低 了施工 成本 。 ( 2 ) 为 解 决 远 距 离 供 电设 备 启 动 压 降 大 的难 ( 上 接 第 8 0页) ( 5 ) 加 强 工 作 面 支 护 ， 经 常 对 工 作 面 支 柱 进 行 二 次补液 ， 在工 作 面打顺 山抬 棚 1趟 ， 抬棚 采用 长 宽 高 = 2 0 0 m 0 1 5 m 0 1 5 m 的三 方木 ， 采 煤 后抬棚 打在 中问柱靠 煤墙 侧 ， 放煤后 ， 抬 棚 打在 中间 柱靠采 空 区侧 。抬 棚 与 抬棚 必 须 首 尾 相 接 ， 不 接 顶 处要用木茬垫平 ， 提高工作面支架整体稳定性 。 ( 6 ) 工作 面过 老巷 段 ， 煤 壁 容 易 片 帮 、 漏 顶 ， 也 会造成支架变形 、 失稳 。工作面过老巷段时 ， 要采取 针对性措施 ： 如果前方煤壁流煤 、 片帮， 要提前掏 梁窝串主梁护顶。煤壁片帮宽度 在 0 20 5 m 时 ， 要及 时打 带帽 贴帮 柱 ， 柱 帽采 用 ( 2 j 1 6 0 mm4 0 0 m m 的单 圆木 护 顶 。 煤 壁 片 帮 宽 度 超 过 0 5 m 时 ， 要 加 打木套 棚 护顶 ， 套 棚 采用 ( 2 j 1 8 0 m m 2 m 的 半圆木配合单体柱以“ 一梁两柱” 的形式沿走 向架 设 ， 套 棚数 量可 视煤 壁流煤 、 片帮长 度 而定 。 ( 7 ) 如 果工作 面揭 露 由顶 找底 或 由底 找顶 的穿 题 ， 将 5 0 0 0 m供 电总长缩 短 1 5 0 0 m。 同时为 了保 障供 电 ， 在 地 面变 电所 安装 1台 3 5 k V配 电箱 ， 容量 6 0 0 0 k V A， 以解 决 远距 离 供 电压 降 大 的 问题 ， 满 足 井下排水设备最大涌水时同时开 2台的要求。 ( 3 ) 井壁排水管路使用井壁 安装月 牙梁悬 挂的方 式 ， 井底加托管座、 逆止阀， 管路每 1 0 0 m加 1道悬臂 梁 ， 以克服突然 停电管路 中的水锤力 ， 降低施工成本 。 3 实施效 果 经 过 四矿 三水 平 副 井 二 次提 绞 改 装 ， 在 井底 泵 房 安装 3台 MD 8 0 1 3 31 1型 水泵 ， 经 过 使用 ， 整 个 排水 系 统十 分稳 定 ， 管 路 没有 漏水 现象 ， 水 泵运行 稳 定 、 维护 量较 少 。供 电能 满足 水泵 的启 动要 求 ， 水 泵 启 动平 稳 可 靠 。 目前 井 筒 二 次 改 装 工 作 已施 工 完 毕 ， 系统运行 3个月 ， 千米井筒排水方案科学合理 ， 此方 案经 受住 了理 论 和实 践 的考验 。 4 结 语 四矿 三 水 平 副 井井 筒 深 度 超 千米 ， 为满 足 二 期 施 工 要求 进行 建井 期 间 的二 次 改 装 ， 通 过 排 水 方 案 的研究 ， 确 定 了排 水 方 案 的可 行性 。该 方 案 通 过设 计运行 ， 科学合理 ， 摸索 出一套解决超千米施工排水 问题 的办法 ， 缩 短 了建井 周期 ， 为建井 施 工积 累 了宝 贵 的施 工经 验 。 ( 责任 编 辑 ： 刘欢 欢) 层 老巷位 于 工作 面 支 护 空 间下 方 的老 巷 段 ， 首 先 要 将 老巷用 矸 石 、 碎 煤 等填 实或 在老 巷 内架设 木垛 ， 木 垛 上方铺 厚 度 不 小 于 2 0 0 m m 的长 木 板 ， 然 后 将 支 柱 打在木 板上 ， 但 支柱 必须 穿 木柱鞋 ， 以减少 支柱 柱 根对 木板 的压 力 ， 避 免 支柱 压 断木板 。 ( 8 ) 工 作 面 与 老 巷 相 距 小 于 0 5 m 时 ， 严 禁 放 炮 作业 ， 改 用手 镐 扩 刷 煤 墙 ， 提 前 掏 梁 窝 窜梁 护 顶 ， 减 少顶 板 悬露 时问 。 4 实 施 效 果 ( 1 ) 采取 上述 措施 ， 减 小煤 柱损 失 8 5 m， 工作 面 过老巷期 间共采 出原煤 6万余 t ， 提高 了煤炭采 出 率 。 ( 2 ) 该 实践 为 日后 工 作 面过 老 巷 的安 全 回采 提 供 了可借 鉴 的经验 。 ( 3 ) 工 作 面 过 老 巷 回采 增 加 了 当月 矿 井 产 量 ， 经济 效益 明显 。 ( 责 任编 辑 ： 刘光 雨 ) 87