徐超
【摘 要】近年來(lái),煤礦行業(yè)不斷發(fā)展,隨著開(kāi)采面積的擴(kuò)大,涌水量有增無(wú)減,采區(qū)疏放水工程面臨嚴(yán)峻問(wèn)題。為提高采區(qū)疏放水工程的排水能力,務(wù)必解決采區(qū)底板承壓水生產(chǎn)中存在的疏放水問(wèn)題,研究采區(qū)疏放水工程排水方法能有效疏放含水層的儲(chǔ)量,也是采區(qū)工作正常進(jìn)行的有力保證。所以,煤礦企業(yè)加強(qiáng)改造采區(qū)排水系統(tǒng)方案迫在眉睫。
【關(guān)鍵詞】采區(qū);疏放水工程;排水系統(tǒng);改造方案
開(kāi)采新能源是煤礦業(yè)的主要任務(wù),但過(guò)度開(kāi)采也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。目前,煤層開(kāi)采深度和強(qiáng)度呈現(xiàn)上升趨勢(shì),采動(dòng)應(yīng)力對(duì)工作面的影響尤為深重,比如彎曲下沉、斷裂、垮落現(xiàn)象層出不窮,特別是煤墻側(cè)涌水、老空區(qū)側(cè)涌水等方面常常涌現(xiàn)于工作面上。面對(duì)此種不良現(xiàn)狀,如果管理不周,忽視水泵、排水溝和水倉(cāng)的排水能力,后果將不堪設(shè)想,或者直接導(dǎo)致采區(qū)工作面停止生產(chǎn),甚至威脅人類(lèi)生命及財(cái)產(chǎn)安全。為了提高煤礦企業(yè)的工作質(zhì)量,本文將進(jìn)一步探討采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)的改造方案。
1.排水系統(tǒng)改造必要性
1.1解決帶壓開(kāi)采的問(wèn)題
從煤礦行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程及實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,大多數(shù)問(wèn)題都是由排水系統(tǒng)引起的。比如帶壓開(kāi)采采區(qū),由于己組煤距底板的灰?guī)r水相當(dāng)近,要是不及時(shí)進(jìn)行降壓疏水,隨著開(kāi)采的進(jìn)度,難免出現(xiàn)帶壓開(kāi)采,所以需要改造排水系統(tǒng)。
1.2解決采區(qū)接替的難度
在煤礦企業(yè)中,為了實(shí)施礦區(qū)域瓦斯的防治措施,急需施工低抽巷,但低抽巷與底板灰?guī)r水之間的距離很近,若不降壓疏水,低抽巷受底板承壓水的威脅將會(huì)更大,這種情形將會(huì)阻礙瓦斯治理工程的進(jìn)度。因此,只有改造排水系統(tǒng),才能解決采區(qū)接替的難度。
1.3確保承壓水正常疏放
在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代里,煤礦行業(yè)需要不斷創(chuàng)新,堅(jiān)持發(fā)展。從當(dāng)前采區(qū)正常涌水量及疏放水量來(lái)看,采區(qū)的排水系統(tǒng)能力已無(wú)法滿足煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的根本需求。因此,只有改造排水系統(tǒng),才能確保承壓水的正常疏放。
2.水系統(tǒng)的改造內(nèi)容
2.1改造泵房排水設(shè)備
改造排水系統(tǒng),首先要改造泵房排水設(shè)備。具體地講,由于大部分采區(qū)中部的泵房排水設(shè)備陳舊,無(wú)法滿足當(dāng)前采區(qū)排水要求,急需對(duì)之加以改造,提高排水系統(tǒng)的能力,從根本上改造泵房排水設(shè)備。
2.2變電所需擴(kuò)容改造
改造排水系統(tǒng),需要擴(kuò)容改造采變電所。隨著近年來(lái)的排水設(shè)備的不斷增加,變電所的相應(yīng)配電設(shè)施也同步增加,而且還增加了一套新型的水泵自動(dòng)控制系統(tǒng),所以,采區(qū)中的變電所急需擴(kuò)容改造。
2.3增加配套井巷工程
改造排水系統(tǒng),需要增加可以配套的井巷工程,主要是為了滿足設(shè)備的擴(kuò)容。
3.水系統(tǒng)的改造方案
關(guān)于采區(qū)疏放水工程排水系統(tǒng)的改造方案的探討,現(xiàn)以-720m排水泵房改造方案為重點(diǎn)進(jìn)行介紹。-720m排水泵房擔(dān)負(fù)-720m水平以上區(qū)段和排水任務(wù):正常涌水量時(shí)215m3/h,最大涌水量時(shí)285m3/h。本文依據(jù)-720m排水泵房必需的排水量、現(xiàn)有排水設(shè)備能力和實(shí)際管路情況,特制定兩種改造方案,以供參考。
3.1方案一
假設(shè)原有3臺(tái)150D30×9型水泵,現(xiàn)在可以拆除1臺(tái),然后增選成水泵而提高其排水能力。基于嚴(yán)重銹蝕的現(xiàn)有排水管路,需要重新敷設(shè)與排水設(shè)備相匹配的管路。
3.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)
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;管路全長(zhǎng):2800m。
3.1.2設(shè)備選型
設(shè)計(jì)當(dāng)中,新增2臺(tái)MD280-65×4型水泵:Q=280m3/h,H=260m;配套YB24002-4型電機(jī):355kW,6kV,1500rpm。經(jīng)過(guò)改造,變?yōu)?臺(tái)水泵:1臺(tái)MD280-65×4型水泵工作,1臺(tái)MD280-65×4型水泵備用,2臺(tái)150D30×9型水泵檢修。
排水時(shí)間驗(yàn)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管路選擇
排水管內(nèi)徑:d==0.212m
排水管選擇?245mm無(wú)縫鋼管2趟:1趟工作,1趟備用。
排水管路壁厚:δ=0.44cm
排水管路選擇?245×6.5mm。
因此,可以拆除現(xiàn)有兩趟?194×4.5mm排水管路,更換為兩趟?245×6.5mm無(wú)縫鋼管。
3.2方案二
假設(shè)保留3臺(tái)150D30×9型水泵,然后增選水泵,并增加排水能力。由于現(xiàn)有排水管路受到嚴(yán)重銹蝕,急需重新敷設(shè)與排水設(shè)備相匹配的管路。
3.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)
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;管路全長(zhǎng):2800m。
3.2.2設(shè)備選型
經(jīng)最新設(shè)計(jì),新增1臺(tái)MD155-30×9型水泵:Q=155m3/h,H=270m;配套YB355M-4型電機(jī):185kW,6kV,1486rpm。此時(shí)一共有4臺(tái)水泵:2臺(tái)工作,1臺(tái)備用,1臺(tái)檢修。
3.2.3管路選擇
方法A(3趟管路):
排水管內(nèi)徑:d==0.158m
排水管選擇3趟?168mm無(wú)縫鋼管,2趟工作,1趟備用。
排水管路壁厚:δ=0.34cm
排水管路選擇?168×5mm。
排水時(shí)間驗(yàn)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(兩趟管路):
排水管內(nèi)徑:
兩臺(tái)相同型號(hào)水泵并聯(lián)1趟管路,流量為:Q=(1.6~1.8)Q
按1.7考慮,Q=264m3/h,d==0.206m
管路壁厚:δ=0.42cm
排水管選擇1趟?219×6mm無(wú)縫鋼管為工作管路,1趟?168×5mm無(wú)縫鋼管為備用管路。
排水時(shí)間驗(yàn)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排水系統(tǒng)
結(jié)合目前采區(qū)的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀,考慮疏放水的水溫比較高,排水管路位于最重要的進(jìn)風(fēng)巷中,這將會(huì)導(dǎo)致回采工作面的溫度不斷升高,使采區(qū)作業(yè)的環(huán)境驅(qū)于惡化。對(duì)于以上兩種方法而言,其排水管路都采用玻璃鋼保護(hù)層聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡保溫的形式,進(jìn)行保溫而改善井下的作業(yè)環(huán)境。
3.3方案比較
3.3.1方案一
優(yōu)點(diǎn):排水能力高;抗災(zāi)變性能好;管路趟數(shù)比(方案二)少1趟,對(duì)回采工作面的溫度影響較小。
缺點(diǎn):設(shè)備投資大;兩臺(tái)150D30×9作為檢修泵,且工作時(shí)需要同時(shí)運(yùn)行,從而加大操作和管理強(qiáng)度。
3.3.2方案二
優(yōu)點(diǎn):設(shè)備投資?。槐霉δ芑Q性好;操作和管理強(qiáng)度低。
缺點(diǎn):排水能力低;抗災(zāi)變性能差;管路趟數(shù)比(方案一)多1趟,對(duì)回采工作面的溫度影響較大。
最后,由于礦井的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜,再加上礦井生產(chǎn)必須注意安全,設(shè)計(jì)應(yīng)推薦(方案一)。
4.結(jié)語(yǔ)
綜上所述,本文通過(guò)應(yīng)用工作面及水倉(cāng)等綜合性排水措施,進(jìn)一步完善了采區(qū)放水工作面的排水系統(tǒng),并提出相應(yīng)的防治措施。經(jīng)過(guò)認(rèn)真探討,實(shí)現(xiàn)了解決大涌水工作面正常采煤的基本途徑,為以后的煤礦生產(chǎn)提供安全基礎(chǔ)。除此以外,隨著社會(huì)的發(fā)展,未來(lái)的采礦業(yè)將會(huì)遇到更多難題,想方設(shè)法減少采區(qū)疏放水過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題,獲得得力措施,最終使疏放水效果更好,將是我們長(zhǎng)期關(guān)注的討論話題。 [科]
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