王家塔煤矿供排水系统优化改造.pdf
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1、煤矿 现代化 2 0 1 1 年第5 期 总第1 0 4 期 王家塔煤矿供排水系统优化改造 韩 亮 ,- , 师 相 ,- , 谢金富 , 李红江 ( 1 北京天地华泰采矿工程技术有限公司。 北京 1 0 0 0 1 3 ; 2 新能矿业王家塔煤矿项目部。内蒙古 鄂尔多斯 0 1 7 0 0 0 ; 3 北京宝地益联地质勘查工程技术有限公司 , 北 京 1 0 0 0 1 1 ) 摘要作为一个新成立不久的项目部, 王家塔煤矿在试生产期间的供排水系统还不 完善, 从供水的水压、 水质及供水量上, 矿井整个排水系统的布置上, 都不甚合理。通过布置 双回路的供排水管路, 将管路系统蝶阀改为闸阀并增加
2、闸阀数量, 管路沿线增加过滤器, 工 作面加装增压泵及排水系统的相应改造 , 极大地减少 了因供水系统问题而影响生产的时间, 使整个矿井的生产达到一个预期 的目标。 关键词供排水; 水压 ; 水质; 水量; 排水效果 中图分类号 : T D 9 2 8 6 文献标志码 : B 文章编号 : 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 0 8 0 4 煤矿生产中不仅需要从地面将水送至井下用于 消防洒水、 降尘喷雾、 冷却降温等方面, 同时还要把生 产过程中产生 的污水排至地面。 这一循环往复的过程 需要耗费大量的人力、 物力和财力, 却往往由于水压, 水质和供水量不过
3、关而达不到预期 的效果 , 从而限制 矿井的正常生产, 甚至损坏设备; 相应的, 生产中的涌 水 以及设备产生的污水若不能及时排 出, 同样会制约 生产, 严重的还会威胁井下职工的生命安全。 因此, 高 效、 合理的供、 排水系统是一个矿井正常生产的保证, 是维系全矿井安全生产的前提。 1 原供 、 排水系统简介 王家塔煤矿 3 1 0 1 回采工作面为全矿首采工作 面 , 布置 在 3 1煤层 中, 区域 煤层赋存 较缓 , 倾 角在 1 。一 5 。左右 , 浅埋 煤层 , 深 2 5 0 m, 斜井 开拓 。 目前 整个矿井 的供 、 排水 系统分别为 : 1 1 供水系统 地 面水池
4、( 2 1 9 m m6 m) 一 主斜井井筒 ( 2 1 9 m m 6 m ) 一行人联络巷 ( 2 1 9 m m 6 m) 一胶运大 巷 ( 1 5 9 m m6 m ) - - 3 1 0 1 综采工作面胶运顺槽 ( 1 0 8 mm6 m) 和 回风顺槽( 1 0 8 m I n6 m卜 3 1 0 1 综采工作面 。见图 1 。 图 1 原矿井供 水 系统 采区使用的机电设备对冷却水压力的要求通常 不大于 3 MP a , 而且压力过大亦会造成水资源的浪费, 因此合适的供水压力一般在 1 5 2 5 M P a 。上述两趟 供水管路 自然水压 即达 2 4 M P a , 符合供
5、水压力要求。 1 2 排水 系统 综采工作面一3 1 O l 胶 运顺槽 ( 1 5 9 ra m6 m) 和 3 1 0 1回风顺槽 ( 1 5 9 m m x 6 m) 一辅 运 大巷 ( 水 沟) 一中央水仓一中央水泵房一管子道( 2 1 9 m m 6 m) 主斜井 ( 2 1 9 m m6 m) 地面污水处理站 。 见图 2 。 图 2原矿井排 水 系统 2 原系统存在的问题 2 1 无法保证 系统的可靠运行 ( 1 ) 原设计方案 中只布置 了一路从 主斜井通往 井下的供水管路 ,一方面加大了主斜井供水的压 力 , 同时也降低 了整个 矿井供 水的可靠 性 , 尤其 是 试 生产初
6、期 , 供水管路 沿线 的阀 门、 接头开焊 等事 故频繁发生, 导致因管路检修而使综采工作面及掘 进迎头供水 不足 , 严重影 响综采工作 面及各个 掘进 迎头正常生产。从 而制约 了整个矿井 的正常生产及 各掘进工作面的正常接续。 ( 2 ) 实际生产过程中发现矿井的真实涌水量比 设计初期的涌水量要大( 每天多 l O O m , ) , 这样一路 排水管路并不能满足矿井 的排水需求。同时考虑到 矿井的突发性涌水等特殊情况 , 一路排水管路并不 可靠 。 2 2 无法 中止管路事故的扩大 8 煤矿现代化 2 0 1 1 年第5 期 总第1 0 4 期 原设计 方案 中对于管 路沿线 阀 门
7、的选取 最初 考虑使用蝶 阀,分别在供水沿线主斜井皮带机头 、 行人联络巷与胶运 大巷交叉 点以及 3 1 0 1胶运顺槽 机头各安装一个 。 相对 于其他种 类 的阀 门 ,蝶 阀压力 损失 比较 大 , 适用于压力损失要求不严的管路系统 中。蝶 阀 仅旋转 9 0 。 就能开启或关闭 ,适用 于启 闭要求快 的 场合 。然而 , 蝶阀的密封性能不尽如人意 , 并且 承压 性能不够稳定 。 在供水管路的改造中由于另加了一趟 1 5 9 m m 供水管路, 主斜井与副斜井的两趟供水管分别与其串 联在一起 , 供水压力必然会有所增加 , 针对这种情况 , 蝶 阀的优势难以发挥 。另一方面 , 由
8、于在矿井生产初 期 ,供水管路沿线的阀门 、接头开焊等事故频 繁发 生 , 当事故发生时, 需要在第一时间将损坏管路截 流 , 以避免水资源的浪费。蝶阀关 闭时 , 管路 中的水 压 瞬间增大 , 蝶 阀不能完全阻止水流 , 漏液严重 。整 个 供水管路 沿线 的阀门较少 , 距 离胶远 , 出现漏 水 事故时 , 事故 往往不 能及 时得 到有效 的控制 , 且 波 及范围较大 , 不利于矿井 的正常生产 。 2 3 无法避免设备的非正常损耗 矿井设备对供水系统的水质要求较高 ,特别是 综采工作面的某些机电设备 , 例如刮板运输机充液式 液力偶合器的电磁阀 、 液压支架 电液控系统等高精度
9、元件 , 往往会 因为供水管路 中的杂质导致这些机电设 备堵塞 , 甚至损坏 。王家塔煤矿试生产初期 , 由于没 有对管路 中的水质进行严格 的控制 , 致使 上述机 电 设备频频 出现问题 , 严重制 约了矿井的正常生产。 2 4 无法为生产提供有力的保障 矿井的 自然供水压力 可以满足一般巷道的消防 洒水及喷雾降尘, 却无法满足工作面生产设备诸如采 煤机的冷却喷雾、 运输机充液式液力偶合器所需的压 力要求 , 这就导致采煤机的冷却 系统常常无法正常工 作 , 设备温度较高 , 损坏频繁 , 运输机液力偶合器经常 充液 、 排液超 时。无法保证工作面的正常生产。 2 5 无法及时排水 矿井在
10、开采过程 中发现工作 面淋水普遍较 大 , 工作面没有合理的排水设施 , 导致积水较多 , 开采出 的煤炭随着水流被刮板输送机一起转移至顺槽皮带 , 混入煤流系统。 一方面, 工作面的水不能及时排出, 严 重影响了煤质; 另一方面, 混入煤流系统的积水与淤 煤一起最终被拉至井底煤仓。当开动给煤机放煤时, 这部分水煤浆便流入主斜井井底 , 由于主斜井井底是 目 前矿井的最低点, 日积月累, 这部分水煤浆无法排 出, 导致主斜井井底被严重堵塞 , 人工清淤不便 , 给 井底设备 的安装 及维护带来 了极大 的困难。 9 同时 , 巷道顶板淋水及工作面刮板输送 机带 出 的积水流人两 个顺槽 , 致
11、使巷 道积水严 重 , 不 仅影 响车辆 的正 常运输及行人 , 还破坏 了巷道整 体文 明 形象 。 3 优化改造构想及实施方案 3 1 双回路保证 系统可靠运行 在主斜井布置第二路 1 5 9 m m供水管, 同时在 副斜井至辅运大巷布置一路 1 5 9 mm供水管 。 将主 斜井的第二路 1 5 9 m m供水管分别与胶运大巷原 有的 中2 1 9 m m供水管及辅运大巷的 1 5 9 m m供水 管串联, 保证两供水管路的可靠性。同时将辅运大巷 的供水管分出一支至 3 1 0 1 胶运顺槽 ,形成综采工作 面的备用供水管路,共同保证 3 1 0 1 工作面的供水可 靠性 。若其中一趟管
12、路出现问题 , 可以迅速倒至另一 趟管路进行供水, 以保障工作面的不间断生产。 出于运行成本及井下安全考虑 , 煤矿安全规 程规定 ,煤矿井下供水的最大压力不得 大于 4 M P a 。供水压力来 源于井 口水 的势能静压 , 当串联 一 路新供水管路时供水压力势必会超过 4 M P a , 这 就有可能因管路水压力过高而使机电设备爆裂。出 于此 ,在第二路 1 5 9 m m供水管转人平巷处加装 减压 阀用于调整管路压力 至合适 区间 , 保证两 趟供 水管都有足够 的压力和流量 。见图 3 。 图 3 改造 后的双 回路供水 系统 为了保证 回风大巷的排水可靠性 ,自风井底处 至 回风大巷
13、 、 行人联络巷至主斜井管子道 口处 , 敷设 了一路 1 5 9 m m 的排水管路 ,与主斜井 2 1 9 mm 的排水管的串联 。 3 2 改造扩充阀门使事故得到有效控制 鉴于王家塔煤矿供水管路需要稳定的流量, 管 路沿线蝶阀的优势难以充分发挥。闸阀具有简单、 易操作的优点 , 可以快速截断水流 , 且密封性 、 承压 性能 良好 , 适用于本矿井 的供水系统 。 在 本次优化 改造 中 ,将 原有 的蝶 阀更换 为 闸 阀 , 在新增设 的管路 中亦全 部改为 闸 阀控制 , 同时 增加 了管路沿线 闸阀的数量 。分别在主斜井与行人 煤矿 现代化 2 0 1 1 年第5 期 总第1 0
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