特殊条件下综采工作面排水工程设计.pdf

第 4期 2 0 1 2年 1 2月 水力采煤与管道运输 HYDRAUL I C C 0AL MI NI NG & P I P EL I NE T RANS P ORT ATI ON No． 4 De c ． 2 0l 2 特 殊条件 下综 采工作 面排水 工程设计 胡保利 ( 开 滦 (集 团) 有 限贡任 公 司钱 家营矿业 分公 司 I珂北 厚 山 0 6 3 3 01 ) 摘要 ： 开滦钱 家营矿业分公 司综采 一队回采 的 2 0 7 5 W 工作 面是钱 家营矿 开采的 第一 个长距 离上山工作 面 ， 工作 面走 向长度超 千 米 ， 由于 2 0 7 5 W 工作 面的特定 的地质 构造 ， 需要提 出不 同于常规的排水方案。介绍了工作 面回采在切眼中预埋排水管道的强制排水工程 管线系统 的管道计算和设备选型， 给出了管线的布置方案和生产中的保护措施。 关键词 ： 综采 工作 面 断层排水 系统 中图分类号 ： T D 7 3 4文献标识码 ： B文章编号 ： 1 0 0 6— 0 8 9 8 ( 2 0 1 2) 0 4—0 0 3 0一 O 3 1工作面概 况 开滦集团钱家营矿业分公司 2 0 7 5 W 综采工 作面位于十采区西翼， 东侧为 2 0 7 5 w 边眼、 十采 皮带山、 轨道山及专用 回风巷。倾斜上 、 下方暂 无工程 ， 上覆及下伏各煤层暂无 工程。2 0 7 5 W 顶 板为砂岩裂隙弱含水层 ， 遇构造裂隙发育时涌水 量会增大。上覆 5煤层顶板含水层富水性较强 对该工作面回采顶板补给充分。预计最大涌水 量为 6 ． 6 0 m ／ mi n， 正常涌水 量 为 4 ． 3 9 m ／ mi n 。 2 0 7 5 W 工作面为上山开采工作面， 但是由于地质 原 因 ， 回采初期 风 道标 高低 于运道 ， 预定 风道 排 水 ， 但风道尾巷的掘进中遇到断层群， 最大断层 落差为7 ． 0 m， 断层群布置导致钻孔失败 ， 不能使 用风 道尾 巷 排 水 ， 只能 在 运 道 尾 巷 掘 进 泄 水 尾 巷 ， 用 于工作 面顶板水 的排放 。 2 0 7 5 W工作 面风道里 口标 高为 一 7 0 1 ． 3 m， 运道里 口标高为 一6 9 6 ． 1 m， 落差为 5 ． 2 m； 风道 外口最 高点标 高为 一6 4 4 ． 8 m， 与风道 里 高差 5 6 ． 5 m。风道长度为 l 0 7 0 m， 运道长度 1 0 8 5 m。 风道 1 0 0 4 m处标高为 一6 9 6 ． 1 m， 与运道里 口高 差相 同， 形成均水线。 由此可见初采前 6 0 m排水 无法 自流而完全依赖于设计排水工程， 理论上开 采 6 0 m( 实际预计 7 0 m) 后 才 可通 过运 道尾 巷进 行排水 。 2 工作面主排水工程 2 ． 1 主排水管线的选择 ①风运道均布置～趟 ~ 1 0 8 m m铁管用于排 才 ( 。 ②考虑到风道标高最低， 在风道里 口布置一 3 0 趟 d ~ 1 5 9 m m铁管排水。 ③考虑风道里 口最低点落差 ， 在切眼预埋管 两条 ， 规格为 + 1 5 9 m m铁管， 风道 向出口方 向延 伸 2 0 m， 运道向尾巷方向延伸 3 0 m。 ④切眼原有一趟 8寸钢丝骨架 P E瓦斯抽放 管路改为排水管 ， 风道向出口方向随回采延伸， 运道 向尾巷方 向延伸 3 0 m。 2 ． 2 排水管路计算 一 趟 + 1 5 9 m m排 水管路 的排 水能力 =1 ． 9 ( m ／ m i n ) ， 8寸 P E管直径大于 + 1 5 9 m m排水管 路 ， 所以排水能力大于 1 ． 9 m ／ m i n ， 验算排水能 力时按照 +1 5 9 m m排水量计算 。 正常涌水量期间 ： Q正常／ 1 ． 9： 4 ． 3 9 ／ I ． 9= 2 ． 3 1 ( 趟 )， 取 3趟 。 最大涌水量 期 间 ： Q最大／ 1 ． 9：6 ． 6 0 ／ 1 ． 9= 3 ． 4 7 ( 趟 )， 取 4趟。 计算结果表明， 工作面风道低洼地点使用不 少于 4趟直径不小于 + 1 5 9 m m管路即能满足峰 值排水要求。 2 ． 3 水泵计算 按涌水量来确定排水设备所必须 的排水能 力和水泵数量 。 ①水泵必须的排水能力 n Q 。 = ( m。 ／ h ) U 式中： Q 为水泵每日( 2 4小时) 的流量。 正常 涌 水 量 时 ：Q ，=4 ． 3 9 x 2 46 0 ． 2 0= 3 1 6 ．1 m’ ／ h 最大涌水量 时：Q 】 =6 ． 6 02 46 0 ． 2 0= 4 7 5． 2 m。 ／ h ②所需水泵台数 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年 l 2月 胡保利 ： 特殊条件 下综采工作面排水工程设计 第 4期 风道最高点与最低点落差为 5 0 m， 根据生产 实际选用 B Q S一1 0 0— 3 7— 3 7型水泵 ， 其扬程为 7 0 m、 流量 1 0 0 m ／ h 、 效率 0 ． 9 ， 配带 电机功 率为 3 7 k W。由此可确定所需 水泵台数 。 ， = Q ／ Q 式 中 ： n ， 为所需水泵 台数 ， Q为所选水 泵流量 。 正常涌水量期间： n = 3 1 6 ． 1 ／ ( 1 0 0 0 ． 8 )= 3 ． 9 5台 ， 选 4台水 泵 最大涌水量期间： n 4 7 5 ． 2 ／ ( 1 0 0 0 ． 8 )= 5 ． 9 4台 ， 选 6台水 泵 。 使用 6台水泵即能满足峰值排水需要。 3 其他排水管线及 工程 ①距风道里 口7 5 0 m处为 8 0 0～ 7 0 0 m段低 洼点 ， 做水窝 ， 将风道 1 0 8 m m排水管泵出的水 泵进水窝， 再 由泵窝内的 3台泵通过 1 0 8 m m和 1 5 9 ra m排水管排出， 此处安装逆止阀。 ②沿风道布置的 1 5 9 m m管路接至 9 9 0 m处 ， 接好两 台水 泵备用 。 ③将风道里 口的 ~ 1 0 8 m m排水管接好水泵 备 用。 4工作面排 水系统布置 工作面排水 系统布置示意图和水泵安装位 置见 图 l 。 4 ． 1 首采 7 0 m范围内排水路线 线路 1 ： 工作面 风道_ + 水泵一1 2 3 排水 管 2 0 7 5 w运道 尾巷 一2 0 7 5 w泄 水石 门 图 1 工作面排水管道系统示意图 ⋯ 8 5 0 7 8 0上 山_ +⋯8 5 0 7 8 0上 山下 部深 沉池 一 8 5 0东大巷_ +一 8 5 0水仓_ +一 6 0 0水仓 地 面 。 线路 2 ： 工作面一风道 水泵_ 风道排水管 十采三中运斜石 门_ +一 7 l O车场一十采轨道山 下段 一7 8 0东 大 巷 一8 5 0～ 一7 8 0上 山 _ 一 8 5 0一一7 8 0上 山 下部 深沉 池 一 一8 5 0东大 巷 一 8 5 0水仓 一 6 0 0水仓 地面。 4 ． 2 回采 7 0 m以后排水路线 线路 1 ： 工 作面 一采 空 区- - - - 2 0 7 5 W 运 道 尾巷 一2 0 7 5 W 泄 水 石 门 一8 5 0～ 一7 8 0上 山 一 ⋯ 8 5 0 7 8 0上 山下 部 深沉 池 一8 5 0东 大巷 _ 一8 5 0水仓一 一6 0 0水仓一地 面 。 线路 2： 工 作 面 风道一 水 泵一 风 道 排水 管 十采三中运斜石门一 一 7 1 0车场 十采轨道山 下段 一7 8 0东 大 巷 一8 5 0～ 一7 8 0上 山 一 ⋯ 8 5 0 7 8 0上 山 下部 深沉 池 一8 5 0东 大巷 一 8 5 0水仓 一 6 0 0 水仓一地面。 5 回采 中排水设施 的保 护和使用 ①回采前在风运道尾巷口各打2— 3个 3 m 3 m木垛 ， 运 道尾 巷往 里 每隔 5 m打木 垛一 个 ， 以 保护尾巷 口完好 和防止 排水管路被压 坏 。 ②上毛窝布置一台水泵 ， 如果发现涌水立即 泵水 。 ③直至回采完 7 0 m， 风道每进尺 2— 3 m在上 毛窝打好一个 2 m 2 m木垛， 水大时将水泵迁至 上毛窝泵水 ， 以避免淹上机头的事故 。 ④切眼管路靠切眼煤壁侧接管路， 以防止落 板压坏管路。分析排水管路在切眼和巷道垮落 后位置如 图 2 。 ⑤ 回采 中在上 出 口前 5 m安装 l 一4 泵 ， 接 好 1 0 m 4寸蛇形管， 保证发现水患后能够立 即 泵水 。 ⑥随回采推进 ， 及时延伸切眼内预埋的两趟 排水管 ， 保证排水管路的完好。 ⑦在巷道的低洼点和水泵前安装逆止阀， 防 止水倒 流。 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 2 0 1 2年 1 2月 水 力采煤 与 管道运 输 HYDRAUL I C C0AL MI NI NG & P I P E L I N E TRANS P 0RTA TI ON No ． 4 De c ． 2 01 2 P L C在矿井提升机变频调速控制系统中的应用 徐玉龙 ( 安徽 淮北 矿业 集 团公 司朔 里矿 安徽 准北 2 3 5 0 5 2) 摘要： 传统提升机转子串电阻调速电控 系统存在诸 多问题 ， 如控制方式繁琐、 可靠性低、 调速 性能差等。针对这种情况采用P L C与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造， 提 高整个 电控 系统安全可 靠性 、 控 制精 度及调速性 能。 关键词 ： 提升机电控 系统P L C 变频器 中图分类号 ： T D 5 3 4 ． 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 6—0 8 9 8 【 2 0 1 2) 0 4— 0 0 3 2—0 5 1 引言 目前， 我 国绝 大 部 分 矿 井 提 升 机 ( 超 过 8 0 ％) 采用传统的交流电控系统⋯。这种电控系 统起 动和调 速换 挡过程 中电流 冲击 大 ； 属于有 级 调速 ， 调速的平滑性差 ； 低速时机械特性较软， 静 差率较大； 故障率高， 节能效果差。为克服传统 交流绕线转子异步电动机串电阻调速系统的缺 点 j ， 采用 P L C与变频器相结合的控制方案对传 统 电控系统进行 改造 ， 变频 调速是通 过改 变定子 供电频率， 成功实现了提升电动机大范围的无级 平滑调速， 在运行过程中能随时根据电动机的负 载情况， 使电机始终处于最佳运行状态， 能够满 足提升机特殊工作环境的要求且有着明显的节 电效果 ； 采用 P L C对提升系统进行保护和监控 ， 使系统更加安全可靠。变频调速将是提升机 电 控系统 的发 展方向。 2 总体设计 P L C控制的大功率矿井提升机变频调速控制 系统由动力装置、 液压站、 变频器 、 操作台和控制 监视系统 组成 ， 系统框 图如图 1所 示。 动力装 置 ： 包括 主 电机、 减 速 器 、 卷 筒 、 制 动 器和底座 ， 完成人 、 物 、 料 的运输 任 务。主电机通 过减速器向卷筒提供牵引所需的动力。 液压站： 为提升机提供制动力， 停车时先通 过液压站给卷筒施加机械制动力， 再取消直流制 动力； 提升机起动时， 先对电机施加直流制动， 再 ( V 塑 笪堕 图 2 切眼及巷道垮落后管路位置图 6 结 语 ( ~ ) 2 0 7 5 W排水管路的使用， 改变了以往直接 由里 口往外泵水的思路， 使用切眼预埋管泵水的 方式， 减小了水泵的泵水阻力， 缩短了泵水线路 的同时也减少了排水管线的损坏几率， 这种设计 32 在钱矿实属首次 。 ②减少了铺设排水管线的工程量 ， 针对以往 方式风道至少要铺 4趟 + 1 5 9 m m排水管， 工程量 大 ， 水管的回收量也大。切眼预埋管的铺设工程 量减少了2 ／ 3 ， 大大减轻了工人的劳动强度， 提高 了安全 系数 。 ③切眼预埋管无法回收， 造成 了一定的资源 浪费。 总之 ， 在 2 0 7 5 W 工作 面 的 回采过 程 中 ， 切 眼 预埋管能将涌水排出采面， 回采初期的 7 0 m给防 排水提供了可靠的技术保证 ， 同时也为钱家营矿 业公司以后的工作面排水积累了宝贵的经验。 作者简介： 胡保利( 1 9 8 3一) ， 男， 2 0 0 9年毕业于中国矿业大学， 本科 ， 助理 工程 师 ， 开滦 钱 家营矿业 分公 司综采 一 队技 术 队长 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 2— 0 9—2 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m