土城矿主排水系统的改造设计.pdf

第 1期 2 0 1 1年 3月 水力 采煤 与管道 运 输 HYDRAULI C COAL MI NI NG ＆ PI PEI I NE TRANS P0RTATl 0N 土城矿 主排水 系统 的改造设计 黄道禄 No．1 Mg r ． 2 0l1 ( 贵 州盘 江精煤 股份 有限公 司土域矿 贵 州 盘县 5 5 3 5 2 9) 摘要 - 通过对 土城矿 2 l采区主排 水 系统现状 的分析 与研 究 ， 提 出 了 2 1采 区主排 水 系统 改造 设计 ， 并在 实践 中得 以应用 ， 满足 了矿 井主排水 系统安 全性及 经济性要求 。 关键词 ： 排 水 水泵 管路供 电 中图分类号 ： T D 7 4 4文献标识码 ： B文章编号 ： 1 0 0 6— 0 8 9 8 ( 2 0 l 1 ) 0 1— 0 0 7 6— 0 3 l 概 述 2 主排水 系统设计改造方案 土城矿 1 9 8 4年 1 2月投 产 ， 年 设 计 能力 1 2 0 万 t ， 1 9 9 8年改扩建后年生产 能力 达 2 4 0万 t 。土 城矿井为 平硐 开 拓 、+1 5 0 0 m水 平 上下 山开采 。 矿井 目前有 4个 生 产采 区 ： 2 1采 区 、 1 3采 区 、 l 4 采 区、 1 5采 区。其 中 1 3采 区 、 l 4采 区、 1 5采 区 均为上山开采 ，2 I采 区为 下 山开 采。上 山 开采 的采区矿井 水 通过 自流 到 主平硐 水 沟排 到地 面 污水处理站 ， 下 山开采 的采 区矿井 水通过 主排水 系统排到主平硐再排 到地 面污水处理站 。 2 l采区正常涌水 量 q：2 8 0 m ／ h ， 现 因 2 1采 区正进行 区段延 伸 ， 涌水 量预计 还将增 大 。加上 原 回采后 的工作 面存 在积水 ， 下 区段 采 面 回风巷 采用沿空掘 巷 ， 每年 平 均放 水 次数 不少 于 3次 。 根据水头高度计算 和现场 放水 实测 ， 单孔 放水量 为 1 0 0—1 4 0 m ／ h ， 雨 季期间 ， 最 大涌水量预计达 到 q m a x=4 2 0 m ／ h 。2 1采 区原 主 排水 设 备从 投 产使 用 至今 已有 十多 年 ， 设 备严 重 老化 ， 效 率 降 低 。原实 测 排 水 能 力 ： 开 1台 水 泵 排 水 量 1 3 6 m ／ h ； 开 2台水 泵排 水量 2 2 1 m ／ h ； 开 3台水泵 排水量 2 9 0 m ／ h ； 开 4台水 泵排 水量 3 4 0 n l ／ h 。 加之 原 主排水 管路 管 径 过小 、 变 形破 裂严 重 ， 弯 头多造成管路 阻力损 失过大 。根据相 关要求 ， 现 有水仓设备 2台工作 ， 1台备用 ， 1台检 修 的运行 方式 已不能满 足生产 的需 要 ， 不 符合 国家最新 版 《 煤矿安全规程》 规定。为保证矿井安全、 稳定 、 持续发展 ， 土 城 矿 2 1采 区主 排水 系 统改 造 刻不 容缓 。 根 据现场情 况 ， 2 1采 区主排 水 系统 改造 ， 充 分 利用现有 水 仓 和 供 电线 路 ， 只须 对 原 1 5 0 D 3 0 8型水泵重 新选 型改 造 ， 原 主排水 管路 管径 重 新选 型铺 设管路 。 2 ． 1 水泵 的选 型计算 2 ． 1 ． 1 原始数 据 ① 采区正 常 涌水 量 ： q=2 8 0 m ／ h， 最 大涌 水 量 q m a x： 4 2 0 m ／ h 。 ② 采区涌水时间 ： 取 3 6 5 d 。 ③ 采区最大涌水时 间 ： 取 1 5 0 d 。 ④ 矿井水物理化学性质 ： 矿井水密度P 水= 1 ． 0 21 0 k g ／ m ， 呈 中性 。 ⑤ 污水处 理 站标 高 1 5 0 8， 2 1采 区水 仓 泵 房 标 高 1 2 9 5． 6 i n， 垂 高 H =1 5 0 8一l 2 9 5． 6= 2 1 2 ． 4 m， 取 2 1 3 1T I 。 2 ． 1 ． 2 水 泵参数计算 ①正常涌水时水泵排水能力必须满足： Q 6 =1 ． 2 q=1 ． 2 2 8 0=3 3 6 m ／ h ②最大涌水量时水泵的排水能力必须满足： Q =1 ． 2 q =1 ． 24 2 0= 5 0 4 m ／ h ③ 水泵扬程 ： H B ：H p+H x+Hz =2 1 3+ 4 ． 5+( 2 1 3+4 ． 5)1 0 ％ =239． 25i n 式 中 ： 日 为 排水 垂 高 ， n l ； l -I x 为 吸水 高度 ， 取 4 ． 5 n l ； H z为 管 路 阻 力 损 失 ， 取 ( Hp+Hx )的 1 0％ 达标排放 ， 有力地保 障 了周边 村庄 人 民群 众 的健 康生活。石灰 一石膏湿法烟气脱硫方法值得在 钢铁 、 炼 焦等行业推广 。 7 6 作者 简历 ： 李广 生 ( 1 9 6 8一) ， 男 l 9 9 1年 7月毕 业 于 ( 天 津 ) 河 北 工 业 大 学机械 制造 工 艺与设备 专业 ， 本科 ， 毕 业后 一直 从 事设 备技 术 改造 与管理 工作 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 o一 0 8—1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O l 1 年 3月 黄道禄 ： 土城 矿 主排 水 系统 的 改造设 计 第 1期 2 ． 1 ． 3水 泵选 型 根据 以上所 汁算流量 、 扬程 ， 设计 2 l采区水仓选用 4 台 水 泵 ， 型 号 为 ： MD2 8 0—4 3 X 6， 扬 程 为 ： 2 5 8 I n> 2 3 9 ． 2 5 m。流量为： 2 8 0 m ’ ／ h ； 2台工作 ， 1台备用 ， 1台检 修 。 2 ． 2 排水管路选择 2 ． 2 ． 1排水 管路 趟数 确 定 根据设计原则 ， 确定设置两趟管路 ， 一 趟工作， 一趟 备用 。 2 ． 2 ． 2管材 的选 择 根据斜井排水要求 ， 选用热轧无缝钢管。 2 ． 2 ． 3管径计 算 ①排水管内径 ： d , ／ 0 o ／ ~ 9 0 0 T r y ) 查《 机械设计手册》， 排水管径 经济流速为 1 ． 5～ 2 ． 2 m ／ s ， 取 为 1 ． 8 m／ s 。 d p = ,／ 2 8 o ／ ( 9 0 03 ． 1 4 1 ． 8 ) =0．238m =23 5mm 根据 上 述数 据 ， 确 定 选 取 内径 为 2 5 4 mm 的热 扎 无 缝 钢管， 做主排水管。 ②吸水管内径： 力 系 数 之 和 ， 中 =1 1 X 1+5O ： 5l X 1 4+3 X 2= 33． 5。 根据 2 l采区水仓排水管路线路 布置和巷道实 际状 况， 两趟排水管路中估算有 2 1个 9 O 。 弯头 、 9个 闸阀、 4个 逆止阀 、 6个转 弯分流 三通管 ； 其 中最 多一条管路 有 1 1 个 9 O 。 弯头 、 5个闸阀 、 1个逆止 阀、3个转 弯分流 三通 。 管路附件局部阻 力系数取值根据《 矿山固定机械手册》。 则 ： h ，． ： 0 ． 0 2 7 6( 6 6 0 ／ 0 ． 2 5 4){ 1 ． 5 8 ／ ( 2 X 9 ． 8 ) f + 3 3 ． 51 ． 5 8 ／ ( 2 X 9 ． 8 )=1 3 ． 4 0 m 2 ． 3 ． 2 吸水管路阻力损失计算 h =A( L ／ d )( ／ 2 g )+ ( ／ 2 g ) 式中： A为阻力 损失 系数 ， 为 0 ． 0 2 5 8； L 为吸 水管 总长 度 ， 取 4 ． 5 in； 为吸水管 中的水流速 度， 为 1 ． 0 7 m ／ s ； d 为吸水管内径 ， 为 0 ． 3 0 8 4 m； 乏 为 吸水管路附件局部阻 力系数之和， ∑ =11+10 ． 3 6=1 ． 3 6 m( 其 中： 1 X 1 表示有 1个 9 0 。 弯头 ， 1 X 0 ． 3 6表示有一个 由大头流 向小 头 的异 径管 ) 。 则 ： h =0 ． 0 2 5 8 ( 4 ． 5 ／ 0 ． 3 O 4 8 ． )( 1 ． 0 7 ／ ( 2 X 9 ． 8 ) ) +1 ． 3 6( 1 ． o 7 ／ ( 2 X 9 ． 8 ) )：0 ． 1 0 1 m ． 2 ． 3 ． 3输 入管 路 总阻力 损 失计 算 h ，=h +h + P ／ ( 2 g ) d ， ： 1 3 4 o+ 0 1 0 1+1 5 8 ／ ( 29 )= 3 6 3 m 式中： ， 为吸水管 内水 的流速 ， 一般为 0 ． 8～1 ． 5 m ／ ， 此 2 4水泵工作点确定 取 1 ． 2 13 1 ／ 8 。 则 ：d =, ／ 2 8 o ／ ( 9 0 0 X 3 ． 1 4 X 1 ． 2 ) =0． 28 7I l l=28 7mm 根据上述 结果 ， 查 《五金 手 册》， 确 定 选 用 内 径 为 3 0 4 ． 8 ra m的热扎无缝钢管做吸水管。 2 ． 2 ． 4管 壁厚 度 的选择 因2 1采区井下条件恶劣 ， 巷道 变形等 因素， 故选取 1 0 m m厚 度 的热 扎无缝 钢 管 。 最终 确定 选用 外径 为 2 6 4 mm， 壁 厚 为 1 0 mm， 内径 为 2 5 4 m m 的无缝 钢 管 为 排 水 管 ； 选 用 外 径 为 3 J 4 ． 8 ram， 壁 厚为 1 0 m m， 内径 为 3 0 4 ． 8 m m 的无缝 钢 管为 吸水 管 。 2 ． 2 ． 5 排水管流速计算 =Q ／ ( 9 0 0 X仃X ) = 2 8 0 ／ ( 9 0 0 X 3 ． 1 4 X 0 ． 2 5 4 ) =1 ． 5 4 m ／ s ( 符合 V ：1 5～2 ． 2 m／ s 的要求) 2 ， 2 ． 6吸水 管 流速计 算 = Q ／ ( 9 0 0 X仃Xd x ) =2 8 0 ／ ( 9 0 03 ． 1 40 ． 3 0 4 8 ) =1 ． 0 7 m ／ s ( 故符合 ： 0 ． 8—1 ． 5 m ／ s的要求) 2 ． 3 管路阻力损失计算 2 ． 3 ． 1 排水管路阻力损失计算 h p =A ( ￡ P ／ d p )X( ／ 2 g )+ ( ／ 2 g ) 式 中 ： A为 阻 力 损 失 系 数 ， 为 0 ． 0 2 7 6 ； L 为 排 水 管 总 长 度， 取 6 6 0 m ； 为排水管 中的水流速度 ， 为 1 ． 5 8 m ／ s ； d p 为排水管内径 ， 为 0 ． 3 0 8 4 m； 为排水管路附件局部阻 根据上式给定 3个点 ( 如表 1 ) ： 画出管路 特性曲线 与所选 ND 2 8 0— 4 36耐磨型水泵特性 曲线， 按同一 比 例画 Q—H图在同一坐标 上( 见图 1 ) ， 其交点即为水泵的 工作点 ， 该点给出了流量 Q=2 8 0 m ／ h ， 扬程 t t =2 5 8 m， 效率 - m= 7 7 ％， 允许吸上真空度 H =4 ． 7 m。 表 1 MD 2 8 0— 4 36型水 泵 性能 表 I I L ～ 一 I I 一一 一 ； 、 I I ／ 、 I I 、 ’ - l ／ 。 I ⋯一 一 ／ ， ， ／ ， | ， j 一～一一— { _ 一 = 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一 图 1 MD 2 8 0— 4 3 X6型水 泵特 性 曲线 图 2 ． 5 电动机容量的计算 水泵轴功率为 ： N =K( p g q 日 ) ／ ( 3 6 0 01 0 0 0 X r l l 叼 I ) 式中： Q 为工作点的流量 ， 取 2 8 0 m。 ／ h ； 为工作点 的扬 程 ， 取 2 5 8 m； K为 备 用 系 数 ， 取 1 ； p为水 的 密 度 ， k g ／ m ； 。为工作点的效率 ， ％； 叼 为传动效率 ， 取 1 。 7 7 。。 。 1 ●● ● ●●J●J — ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． — ． ． ． 。 ． ． ． L | 』 jl d 、 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 2 0 1 1年 3月 水 力采煤 与 管道运 输 HYDRAUL I C COAL MI NI NG & P I P EL I NE TRANS P 0RT AT 1 0N No ．1 Ma l" ． 2011 煤矿 电缆故 障查找 及维护 黎 洪文 ( 贵 州省 盘江精 煤股份 有 限责任 公 司土城 矿 贵 州 盘 县 5 5 3 5 2 9) 摘 要 ： 介 绍 电缆 的选 用原 则和技 术要 求。在 对 电缆故 障 类型 和发 生原 因分析 的基 础 上 ， 总 结 了电缆 故 障 查 找方法并制定 出电缆维护和检 查制度。 ． 关 键词 ： 电缆故障 维护 中图分类号 ： T D 6 1 1 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 6— 0 8 9 8 ( 2 0 1 1 ) 0 1— 0 0 7 8— 0 4 1煤矿 电缆 1 ． 1 井下常用电缆的类型及其用途 井下常用电缆可分为3大类 ， 即： 铠装电缆 、 塑料电缆 和矿用橡套软电缆。铠装 电缆和塑料 电缆主要用于井下 供电干线或向固定设备供 电； 矿用橡套 软电缆 主要 向移 动设备 供 电 。 1 ． 2 井下电缆的选用原则 贝 0 Nd =11 0 0 09 ． 82 8 02 5 8 ／ ( 3 6 0 01 0 0 0 0 ． 7 7 x 1 )=2 5 5 ． 4k W 根据计算所得电机功率及所选水泵转速及实际使用 经验， 确 定 选 用 防爆 型 电 机 ， 该 电 机 的额 定 功 率 为 3 1 5 k W ， 转 速 l =1 4 8 0 r ／ mi n ， 电压 1 1 4 0 V， c o s 中 =0 ． 9( 电 机与水泵配套) 。 3 供电系统设计改造方案 充分 利用 现 2 1 2井 下 变 电 所 供 电 设施 ， 进 线 电 源 为 双 回路供 电方 式 ， 以保 证 2 1水 仓 供 电安 全 。对 2 1水 仓 原 电控设 备 ( 属 国家 淘 汰产 品 ) 进 行 改造 ， 重 新 购进 新 型 电控 设备 。见 图 2 。 3 ． 1 变 压器 根据 统 计 ， 负 荷 为 1 3 0 0 k W ， 电 压 1 ． 2 k V， 故 选 用 K B S G一1 0 0 0 ／ 1 1 4 0型干式变压器 2台， 分别接 2台水泵。 3 ． 2 低压电缆 选低 压 电缆能 够满 足水 泵 的起 动 。根 据 水泵 电机 额 定功率为 3 1 5 k W， 电压 1 1 4 0 V， 原 MY一35 0+11 6型 说明：1 、承 泵电机使用电 压~J 1 1 4 0 V ． 2 、 水仓 水泵用Q J I c- 4 0 o ／ 1 1 4 0 (6 6 o ) 真空 交流鞔 起动 图 2土城 矿 2 1 水 仓供 电系统示 意 图 低压电缆能满足要求不需重新铺设低压电缆。 3 ． 3 低压电器设备选择 考虑到皮带输送机所用电机功率较大， 且煤矿井下防 爆要求 ， 故选用 Q J R一4 0 0 ／ 1 1 4 0 ( 6 6 0 ) 型防爆真空交流软 启动器进行起动， 一方面该启动器 自身的保护性能较好 ， 另一 方面 比较 适 合 MD 2 8 0—4 36耐 磨 型 水 泵 起 动 要 求 。 4结束 语 土城矿 2 1 采 区 主排 水 系统 改 造 于 2 0 0 9年 1 0月 2 7 7 8 日前 完 成投 入运 行 ， 并 经 过 现 场 的调 试 。根 据 2 1水 仓 联 合试运转测取数据及经 受住 了雨季期间的检验， 证 明 2 1 采区主排水系统改造设计的合理性 ， 达到了预期 目的。 作者 简 介 ： 黄道 禄 ( 1 9 8 0一)， 男 ， 2 0 0 7年 毕 业 于 贵 州 大 学 机 械 设 计 及 其 自动化 专 业 ， 现 任 土城 矿机 电科 技 术 主 管 。一 直 从 事 煤 矿机 电技 术 工作 。 收稿 日期 ： 2 0 1 0— 0 8—1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m