宋志飞

(山西省长治经坊煤业有限公司， 山西 长治 047100)

1 前言

3- 807工作面位于经坊煤矿八采区，底板标高+470～+560m，工作面倾向长200m，走向长1 968m，煤层平均厚度6.3m，煤层倾角2°～6°，煤层为黑色、块状、粉末状，以亮煤为主，赋存稳定。工作面直接顶为泥岩，厚度1.28m，基本顶为砂岩，厚度6.83m；直接底为泥岩，厚度0.57m，基本底为细粒砂岩，厚度2.93m。工作面最大涌水量预计120m3/h，工作面正常涌水量预计80m3/h，3- 8072顺槽为主排水巷道，3- 8071顺槽最底处水仓与八采区水仓的高差为84m，3- 8072顺槽最底处水仓与八采区水仓的高差为99m。

3- 8071顺槽720m、970m、1 090m、1 250m处各设置一个水仓。3- 8072顺槽1 820m、1 810m、1 600m、1 330m、1 250m、1 100m、730m处各设置一个水仓。

3- 8071顺槽安装二趟φ108mm×5mm的排水管路;3- 8072顺槽安装二趟φ108mm×5mm的排水管路，安装二趟φ159mm×6mm钢丝骨架复合管排水管路。

3- 8071顺槽排水路线：3- 8071顺槽水仓→八采区轨道巷→八采区水仓。

3- 8072顺槽排水路线：3- 8072顺槽水仓→八采区轨道巷→八采区水仓。

3- 8071顺槽水仓排水设备选用型号为MD85- 45×6

的离心泵，流量为68m3/h(根据实际使用情况，取额定排水量的0.8倍)，扬程270m，电机功率110kW。

3- 8072顺槽水仓排水设备选用型号为MD155- 30×6的离心泵，流量为124m3/h(根据实际使用情况，取额定排水量的0.8倍)，扬程180m，电机功率132kW。

工作面排水设备选用型号为BQS50- 30- 7.5/N排沙泵，额定流量为50m3/h，扬程30m，电机功率7.5kW。

2 工作面排水设备

根据《煤矿安全规程》规定，工作水泵的能力应在20h内排出24h的正常涌水量,工作水泵和备用水泵的总能力，应当能在20h内排出24h的最大涌水量。

3- 8071顺槽：在1 250m水仓处放置二台型号为BQS80- 80- 37型排沙泵，将水排至1 090m处临时水仓；1 090m、970m、720m处各放置二台型号为MD85- 45×6型离心泵，将水排至八采区水仓。

3- 8072顺槽：在1 820m、1 600m处水仓各放置一台型号为MD85- 45×6型离心泵，将水排至八采区水仓；在1 330m水仓处放置二台型号为BQS80- 80- 37型排沙泵，将水排至1 250m处临时水仓；在1 100m处放置一台型号为MD85- 45×6型离心泵，T接一趟φ108mm×5mm排水管路将水排至八采区水仓、放置一台型号为MD155- 30×6型离心泵，T接一趟φ159mm×6mm排水管路将水排至八采区；730m处放置一台型号为MD85- 45×6型离心泵，用来排巷道积水。

工作面安装BQS50- 30- 7.5/N排沙泵，取6台，备用2台，共8台水泵。

3 扬程损失校验

计算3- 807回采工作面中最长管路的扬程损失。

1)φ108mm×5mm的无缝钢管扬程损失(配套水泵MD85- 45×6，排至八采区水仓)

(1) 根据《矿山流体力学》计算雷诺数

(1)

式中：Vd——流速，2.4m/s；

d——直径，0.1m；

υ——运动粘度，水10℃为1.308×10-6m2/s。

(2) 据《矿山流体力学》计算沿程水头损失

(2)

式中：hI——沿程水头损失，m；

l——管路长度，2 490m(3- 8072顺槽1 820m处水仓至八采区水仓)；

d——管路直径，0.1m；

Vd——流体在管路中的平均速度，2.4m/s；

g——重力系数，10m/s2。

综上得出，沿程水头损失hI为172.1m。

(3)根据《矿山流体力学》计算局部水头损失

(3)

式中：hj——局部水头损失，m；

ε——局部阻力系数(查《矿山流体机械》得知，当前排水管路中有1个逆止阀，1个闸阀，1个底阀，8个弯头，ε=3.2+0+7+8×0.137=11.3)；

Vd——流体在管路中的平均速度，2.4m/s。

综上得出，局部水头损失hj为3.3m。

(4)流体在管路中的损失(扬程损失加上管路局部损失)

hw=hI+hj=172.1+3.3=175.4m

因此，排水管路高差84m+流体损失175.4m<所选水泵额定扬程270m，符合技术要求。

2)φ159mm×6mm的钢丝骨架复合管排水管扬程损失(配套水泵为MD155- 30×6，排至八采区水仓)

(1) 根据《矿山流体力学》计算雷诺数[1]

(4)

式中：Vd——流速，1.95m/s；

d——直径，0.15m；

υ——运动粘度，水10℃为1.308×10-6m2/s。

(2) 根据《矿山流体力学》计算沿程水头损失

(5)

式中：hI——沿程水头损失，m；

l——管路长度，2 480m(3- 8072顺槽1 810m处水仓至八采区水仓)；

d——管路直径，0.15m；

Vd——流体在管路中的平均速度，1.95m/s；

g——重力系数，10m/s2。

综上得出，沿程水头损失hI为67.9m。

(3) 根据《矿山流体力学》计算局部水头损失

(6)

式中：hj——局部水头损失，m；

ε——局部阻力系数(查《矿山流体机械》得知，当前排水管路中有1个逆止阀，1个闸阀，1个底阀，8个弯头，ε=3.2+0+7+8×0.137=11.3)；

Vd——流体在管路中的平均速度，1.95m/s。

综上得出，局部水头损失hj为2.1m。

(4) 流体在管路中的损失(扬程损失加上管路局部损失)

hw=hI+hj=67.9+2.1=70m

因此，排水管路高差84m+流体损失70m<所选水泵额定扬程180m，符合技术要求。

4 防治水安全技术措施

(1)排水工要持证上岗并熟悉和了解水泵的性能、结构和工作原理，会处理一般故障[2〗。

(2)排水时，做好排水前的安全检查工作，检查水泵各部件的紧固情况，检查管路连接、闸阀、水位等情况，待各项检查工作无问题后，才能启动水泵。

(3)每天安排专职电工做一次低压馈电跳闸试验，且保证跳闸可靠。

(4)水泵启停顺序：启动时，要先启动水泵按钮，再迅速打开闸阀。停泵时，要先关闭闸阀，再停泵。

(5)水泵在运转过程中，要时常注意电机和轴承的温度变化，发现异常现象及时处理，杜绝跑、冒、滴、漏现象；发生吹垫现象要及时停泵进行处理。

(6)水泵在运转过程中，任何人不得触摸或靠近运转部位，一切外露旋转部位应加护罩[3]。

(7)排水工在移动水泵时，必须停泵作业，不得带电拖拉水泵电缆。

(8)严禁用铁丝吊挂电缆，无关人员严禁操作水泵。

(9)排水时，排水工要时刻观察水位变化情况，不能造成有空泵运转或堵塞水泵现象；水泵底阀堵塞后要及时停泵进行处理。

(10)工作面排水过程中，发现涌水增大时，要及时向上级单位进行汇报，上级单位接到通知后要立即组织抢排。

(11)排水工要备足工作地点水泵所需的配件和工具。

5 结论

通过对3- 807回采工作面中排水管路的扬程损失进行校验，扬程损失小于所选水泵额定扬程，符合技术要求。对工作面防治水提出相关的安全技术措施，保障了工作面的正常生产。