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采区疏放水工程排水系统改造方案探讨

2013-12-10徐超

科技致富向导 2013年21期
关键词:改造方案采区排水系统

徐超

【摘 要】近年来,煤矿行业不断发展,随着开采面积的扩大,涌水量有增无减,采区疏放水工程面临严峻问题。为提高采区疏放水工程的排水能力,务必解决采区底板承压水生产中存在的疏放水问题,研究采区疏放水工程排水方法能有效疏放含水层的储量,也是采区工作正常进行的有力保证。所以,煤矿企业加强改造采区排水系统方案迫在眉睫。

【关键词】采区;疏放水工程;排水系统;改造方案

开采新能源是煤矿业的主要任务,但过度开采也会产生负面影响。目前,煤层开采深度和强度呈现上升趋势,采动应力对工作面的影响尤为深重,比如弯曲下沉、断裂、垮落现象层出不穷,特别是煤墙侧涌水、老空区侧涌水等方面常常涌现于工作面上。面对此种不良现状,如果管理不周,忽视水泵、排水沟和水仓的排水能力,后果将不堪设想,或者直接导致采区工作面停止生产,甚至威胁人类生命及财产安全。为了提高煤矿企业的工作质量,本文将进一步探讨采区疏放水工程排水系统的改造方案。

1.排水系统改造必要性

1.1解决带压开采的问题

从煤矿行业的生产过程及实际应用来看,大多数问题都是由排水系统引起的。比如带压开采采区,由于己组煤距底板的灰岩水相当近,要是不及时进行降压疏水,随着开采的进度,难免出现带压开采,所以需要改造排水系统。

1.2解决采区接替的难度

在煤矿企业中,为了实施矿区域瓦斯的防治措施,急需施工低抽巷,但低抽巷与底板灰岩水之间的距离很近,若不降压疏水,低抽巷受底板承压水的威胁将会更大,这种情形将会阻碍瓦斯治理工程的进度。因此,只有改造排水系统,才能解决采区接替的难度。

1.3确保承压水正常疏放

在社会经济高速发展的时代里,煤矿行业需要不断创新,坚持发展。从当前采区正常涌水量及疏放水量来看,采区的排水系统能力已无法满足煤矿企业安全生产的根本需求。因此,只有改造排水系统,才能确保承压水的正常疏放。

2.水系统的改造内容

2.1改造泵房排水设备

改造排水系统,首先要改造泵房排水设备。具体地讲,由于大部分采区中部的泵房排水设备陈旧,无法满足当前采区排水要求,急需对之加以改造,提高排水系统的能力,从根本上改造泵房排水设备。

2.2变电所需扩容改造

改造排水系统,需要扩容改造采变电所。随着近年来的排水设备的不断增加,变电所的相应配电设施也同步增加,而且还增加了一套新型的水泵自动控制系统,所以,采区中的变电所急需扩容改造。

2.3增加配套井巷工程

改造排水系统,需要增加可以配套的井巷工程,主要是为了满足设备的扩容。

3.水系统的改造方案

关于采区疏放水工程排水系统的改造方案的探讨,现以-720m排水泵房改造方案为重点进行介绍。-720m排水泵房担负-720m水平以上区段和排水任务:正常涌水量时215m3/h,最大涌水量时285m3/h。本文依据-720m排水泵房必需的排水量、现有排水设备能力和实际管路情况,特制定两种改造方案,以供参考。

3.1方案一

假设原有3台150D30×9型水泵,现在可以拆除1台,然后增选成水泵而提高其排水能力。基于严重锈蚀的现有排水管路,需要重新敷设与排水设备相匹配的管路。

3.1.1设计依据

正常涌水量:Q正常=100m3/h;最大涌水量:Q最大=170m3/h;疏放水量:Q疏放=115m3/h;排水垂高:195m;管路全长:2800m。

3.1.2设备选型

设计当中,新增2台MD280-65×4型水泵:Q=280m3/h,H=260m;配套YB24002-4型电机:355kW,6kV,1500rpm。经过改造,变为4台水泵:1台MD280-65×4型水泵工作,1台MD280-65×4型水泵备用,2台150D30×9型水泵检修。

排水时间验算:

正常涌水量:T1=100×24/(280-115)=14.5h<20h;

最大涌水量:T2=170×24/(280×2-115)=9.2h<20h。

3.1.3管路选择

排水管内径:d==0.212m

排水管选择?245mm无缝钢管2趟:1趟工作,1趟备用。

排水管路壁厚:δ=0.44cm

排水管路选择?245×6.5mm。

因此,可以拆除现有两趟?194×4.5mm排水管路,更换为两趟?245×6.5mm无缝钢管。

3.2方案二

假设保留3台150D30×9型水泵,然后增选水泵,并增加排水能力。由于现有排水管路受到严重锈蚀,急需重新敷设与排水设备相匹配的管路。

3.2.1设计依据

正常涌水量:Q正常=100m3/h;最大涌水量:Q最大=170m3/h;疏放水量:Q疏放=115m3/h;排水垂高:195m;管路全长:2800m。

3.2.2设备选型

经最新设计,新增1台MD155-30×9型水泵:Q=155m3/h,H=270m;配套YB355M-4型电机:185kW,6kV,1486rpm。此时一共有4台水泵:2台工作,1台备用,1台检修。

3.2.3管路选择

方法A(3趟管路):

排水管内径:d==0.158m

排水管选择3趟?168mm无缝钢管,2趟工作,1趟备用。

排水管路壁厚:δ=0.34cm

排水管路选择?168×5mm。

排水时间验算:

正常涌水量:T1=100×24/(155×2-115)=12.3h<20h;

最大涌水量:T2=170×24/(155×3-115)=11.7h<20h。

方法B(两趟管路):

排水管内径:

两台相同型号水泵并联1趟管路,流量为:Q=(1.6~1.8)Q

按1.7考虑,Q=264m3/h,d==0.206m

管路壁厚:δ=0.42cm

排水管选择1趟?219×6mm无缝钢管为工作管路,1趟?168×5mm无缝钢管为备用管路。

排水时间验算:

正常涌水量:T1=100×24/(264-115)=16.1h<20h;

最大涌水量:T2=170×24/(155+264-115)=13.4h<20h。

3.2.4排水系统

结合目前采区的排水系统现状,考虑疏放水的水温比较高,排水管路位于最重要的进风巷中,这将会导致回采工作面的温度不断升高,使采区作业的环境驱于恶化。对于以上两种方法而言,其排水管路都采用玻璃钢保护层聚氨酯现场发泡保温的形式,进行保温而改善井下的作业环境。

3.3方案比较

3.3.1方案一

优点:排水能力高;抗灾变性能好;管路趟数比(方案二)少1趟,对回采工作面的温度影响较小。

缺点:设备投资大;两台150D30×9作为检修泵,且工作时需要同时运行,从而加大操作和管理强度。

3.3.2方案二

优点:设备投资小;泵功能互换性好;操作和管理强度低。

缺点:排水能力低;抗灾变性能差;管路趟数比(方案一)多1趟,对回采工作面的温度影响较大。

最后,由于矿井的水文地质条件比较复杂,再加上矿井生产必须注意安全,设计应推荐(方案一)。

4.结语

综上所述,本文通过应用工作面及水仓等综合性排水措施,进一步完善了采区放水工作面的排水系统,并提出相应的防治措施。经过认真探讨,实现了解决大涌水工作面正常采煤的基本途径,为以后的煤矿生产提供安全基础。除此以外,随着社会的发展,未来的采矿业将会遇到更多难题,想方设法减少采区疏放水过程中存在的诸多问题,获得得力措施,最终使疏放水效果更好,将是我们长期关注的讨论话题。 [科]

【参考文献】

[1]宋晓梅,桂和荣,孙家斌,李明好,陈富勇.芦岭矿疏放四含水工程设计及效果[J].煤炭科学技术,2003,(12).

[2]袁向海,杨树保,张风磊,刘世峰,李春元.涌水综采工作面排水系统改造实践[J].煤矿安全,2013,(6).

[3]蒋耀忠,关进.石槽村煤矿首采工作面疏放水问题及研究[J].神华科技,2011,(5).

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