煤礦井下供水系統(tǒng)改造及應(yīng)用

樊 剛

(陜西澄城董東煤業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 715200)

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)狀介紹

董東煤礦50102綜采工作面走向長(zhǎng)2100m，兩巷起伏大，巷道底板標(biāo)高最大相差60m。該工作面安裝好后，其進(jìn)、回風(fēng)巷均敷設(shè)?50管路供水，水源利用井下中央泵房排出的水引到地面蓄水罐內(nèi)，經(jīng)過濾網(wǎng)、石英砂過濾處理，又返供給50102綜采工作面和其它用水地點(diǎn)。工作面初采期間，涌水量小，經(jīng)過水倉(cāng)沉淀，水質(zhì)較好。初采結(jié)束后，工作面頂板初次來壓，頂板大面積垮落，使5號(hào)煤頂板含水層與工作面導(dǎo)通，造成工作面采空區(qū)涌水，水量越推采越大，造成井下主水倉(cāng)的蓄水來不及預(yù)沉就排至地面，造成蓄水罐、供水管路水質(zhì)污濁。

1.2 存在問題

(1)供水壓力小。由于供水路徑長(zhǎng)，壓力損失大，到達(dá)工作面的壓力達(dá)不到1.5MPa，各轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧霧化效果差。

(2)水質(zhì)太差。管路低洼段煤泥沉積，水量變小，同時(shí)造成乳化液泵站的吸液過濾網(wǎng)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、電機(jī)冷卻水套、液壓支架過濾網(wǎng)堵塞，操作片閥竄液、液壓控制閥失控。

(3)地面五一渠向礦上的供水量，目前僅能滿足地面生活用水，無法滿足井下的生產(chǎn)用水。

2 改造方案

2.1 改造思路

利用原在軌道運(yùn)輸大巷向回采完畢的50101綜采工作面采空區(qū)打的泄水鉆孔水源，涌水量40m3/h，將水引流到47—48聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)安裝的水箱里，然后利用BQS60－80－22/N型潛水泵增壓供到50102運(yùn)輸巷設(shè)備列車處，供給乳化液泵和噴霧泵，滿足了支架、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、電機(jī)冷卻及各點(diǎn)灑水降塵用水。50102工作面供水系統(tǒng)改造如圖1所示。

圖1 50102綜采工作面供水系統(tǒng)改造示意圖

2.2 改造特點(diǎn)

50102運(yùn)輸巷共鋪設(shè)3臺(tái)皮帶，由外向里依次編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)，1號(hào)皮帶機(jī)頭距水箱水泵位置70m，在1號(hào)皮帶機(jī)頭安裝水泵遠(yuǎn)程控制按鈕，由皮帶司機(jī)控制。水箱除焊接入水口外，在水箱側(cè)面距水箱蓋150mm處，焊接溢流管，工作面不用水或水箱進(jìn)水量大于水泵吸水量時(shí)，水從水箱溢流管溢出，通過大巷水溝排至井底水倉(cāng)。

3 效益驗(yàn)算

50102工作面供水系統(tǒng)改造后，同時(shí)也相對(duì)減少了礦井向地面排水的工作量，達(dá)到了礦井涌水直接在井下使用的目的，減輕了礦井主排水泵的工作負(fù)荷。

(1)50102工作面供水分析

董東煤礦地面標(biāo)高為+724m，井下主排水泵房標(biāo)高為+300.5m，落差為423.5m。50102工作面安全用水和生產(chǎn)用水共需30m3/h(安全用水主要指消防、滅火用水，其他用水均為生產(chǎn)用水)。

有效功率:

實(shí)際功率:

N=NX/η =36.4/0.85≈43KW

式中:

Q—流量，m3/s;

H—水泵排水的總揚(yáng)程，m;

r—流體的重度，N/m3，10300;

η—效率，η =0.85。

則可節(jié)約往地面排水電費(fèi)

43×24×360×0.5≈18.6萬元/年

式中:

43—排水時(shí)所需的等效功率，KW;

24—電機(jī)每天的工作時(shí)間，h;

360—電機(jī)每年的工作天數(shù)，d;

0.5—電費(fèi)平均市場(chǎng)價(jià)格，元。

(2)使用“五一”渠水源費(fèi)用分析

A=30×18×360×4≈77.8萬元/年

式中:

30—50102工作面每小時(shí)安全、生產(chǎn)用水總量，30m3/h;

18—50102工作面每天安全、生產(chǎn)用水時(shí)間，小時(shí);

360—電機(jī)每年的工作天數(shù)，d;

4—每立方水的價(jià)格，元。

4 設(shè)備投資概算

4.1 供水改造所需設(shè)備

(1)BQS60－80－22/N礦用隔爆型潛水泵，流量30m3/h，工作揚(yáng)程80m，使用1臺(tái)，備用1臺(tái)，資金3.2萬元。

(2)廢舊水箱改造加工費(fèi)0.05萬元。

(3)安、運(yùn)裝人工費(fèi)為7個(gè)工，共計(jì)0.1萬元。

(4)每年使用電費(fèi)金額。

A=22÷85% ×18×360×0.5≈8.4萬元/年。

式中:

22—水泵額定功率，KW;

18—50102工作面每天安全、生產(chǎn)用水時(shí)間，小時(shí);

360—電機(jī)每年的工作天數(shù)，d;

0.5—電費(fèi)平均市場(chǎng)價(jià)格，元;

85%—水泵電動(dòng)機(jī)的效率。

以上設(shè)備總需資金3.35萬元。每年消耗電費(fèi)約8.4萬元。

5 效益評(píng)價(jià)

資金回收年限 a/b=3.35/(18.6 －8.4)≈0.33 年

式中a—投入資金，萬元;

b—年節(jié)約資金，萬元。

供水系統(tǒng)改造后，供水水量充足，噴霧滅塵、冷卻效果好，徹底解決了供水不穩(wěn)定難題，同時(shí)又可節(jié)約大量資金，經(jīng)初步估計(jì)僅0.33年可回收成本。通過理論分析該方案具有明顯的效果，解決了供水系統(tǒng)存在的安全隱患，提高消防、降塵、冷卻水源的安全性和可靠性，對(duì)煤礦這樣的高危行業(yè)具有重要的借鑒意義，很值得去研究應(yīng)用。

[1]滕志斌，騰巖.新編金屬材料手冊(cè)[K].北京金盾出版社，1992.

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[3]張景松.流體機(jī)械[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.