千万吨综采工作面远程供液设计及应用.pdf

收稿日期２０２０􀆽 ０２􀆽 １０ 作者简介赵宇明１９９２ － ꎬ男ꎬ山西大同人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿机电技术管理工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０６. ０１６ 千万吨综采工作面远程供液设计及应用 赵宇明 大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司ꎬ山西 大同 ０３７１００ 摘 要为了优化综放工作面设备列车布置ꎬ增加巷道的利用空间ꎬ同时提高乳化液供给的稳定性ꎬ对同忻 矿 ８２０９ 综放工作面长距离供液方案进行了设计ꎬ通过应用ꎬ实现了供液系统与回采工作面设备列车的分 离ꎬ可有效地对液压泵站系统进行集中化管理ꎬ提高了设备的运营效率ꎬ便于设备的检修维护ꎮ 关键词远程供液ꎻ综放工作面ꎻ智能高端乳化液泵 中图分类号ＴＤ３５５ ＋ . ４ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５􀆽 ２７９８２０２００６􀆽 ００４７􀆽 ０２ 千万吨综放工作面传统的供液方式为近距离供 液ꎬ以同忻矿 ８２０２ 工作面为例ꎬ乳化液泵站由 ４ 台 无锡煤机厂生产的 ＢＲＷ４００/３１. ５ 型五柱塞乳化液 泵、２ 台 ＲＸ４００/２５Ｋ 型乳化液箱组成ꎮ 主进液管为 高压钢丝缠绕胶管 ４ＳＰ －３２ －４０ ＭＰａ 高压胶管ꎬ主 回液管为高压钢丝编织胶管 ４ＳＰ － ５１ － ２５ ＭＰａꎮ ４ 台乳化液泵和两台液箱分两组ꎬ每组分别出一根 ４ＳＰ －３２ －４０ ＭＰａ 高压胶管ꎬ一路从工作面头部进 液ꎬ一路从工作面尾部进液ꎻ工作面两路 ４ＳＰ －５１ － ２５ ＭＰａ 回液管分别回到相应的乳化液箱内ꎮ １ 号、 ２ 号泵从头部供液ꎬ３ 号、４ 号从尾部供液ꎬ形成环形 供液、回液系统ꎮ 泵站位于设备列车中部ꎬ全长超过 ５０ ｍꎮ 近距离供液缺点较多一是乳化液出口浓度 不稳定ꎻ二是占用的工作面巷道空间较多ꎻ三是增大 了设备列车的重量ꎬ从而造成移动设备列车的风险ꎻ 四是使用的管路接头变径较多ꎬ易引起压力脉冲和 高压胶管脱皮ꎻ五是设备运行工况及环境较差ꎬ不利 于设备的检修维护[１ －２]ꎮ 为此ꎬ本文以同忻矿 ８２０９ 工作面为研究对象ꎬ对远程供液系统进行了设计ꎮ １ 工程背景 同忻矿 Ｃ３ －５ 号层 ８２０９ 工作面倾向长 ２００ ｍꎬ 可采走向长 １ ８９９ ｍꎬ平均煤厚 １５. ６３ ｍꎬ煤层倾角 为１. ５ ３. ５ꎻ工作面共布置 ＺＦ１５０００/２７. ５/４２ 型支 架 １１８ 架ꎬ选用艾克夫 ＳＬ５００ＡＣ 型采煤机ꎬ配套卡 特 彼 勒 前 后 刮 板 输 送 机ꎬ 工 作 面 年 产 量 为 １ ０００ 万 ｔꎮ 在 工 作 面 胶 带 巷 口 增 开 一 全 长 １０３. ５３ ｍꎬ断面宽 ４ ｍꎬ高 ２. ６ ｍ 硐室ꎬ做为远程供 液硐室以实现远程供液ꎮ ２ 设备选型及布置 远程供液硐室共布置远距离供液设备 ２４ 台ꎬ其 中配电控制系统 ６ 台ꎬ尤洛卡乳化液自动配比系统 ６ 台ꎬ浙江中煤乳化液泵站系统 ７ 台ꎬ南京六合喷雾 泵站系统 ５ 台ꎮ 远程供液设备主要包括 ＢＲＷ６３０/ ３７. ５ 智能高端乳化液泵和 ＲＸ６３０/７０ＴＸ 智能乳化 液箱、ＢＰＷ５００/１６ 喷雾泵和 ＳＸ２５００/１６ 清水箱ꎬ乳 化液泵主要技术参数见表 １ꎬ喷雾泵主要技术参数 见表 ２ꎮ 远程供液管路系统包括 Ｄ８９ ｍｍ 乳化液进 液管路、Ｄ１０８ ｍｍ 乳化液回液管路、Ｄ７６ ｍｍ 高压水 管ꎬ供液长度２ １００ ｍꎬ供液管路由无缝钢管、特高压 钢管连接器、闸阀、安全阀、分流器组等组成ꎬ将乳化 液、高压水流输送至回采工作面ꎬ高压乳化液再通过 两趟 Ｄ５１ ｍｍ 的液管从工作面头尾进入工作面四连 杆支架ꎬ之后通过 Ｄ３１. ５ ｍｍ 的液管进入支架阀组ꎬ 然后分别通过不同长度的 Ｄ１０ ｍｍ、Ｄ１３ ｍｍ 的液管 进入支架的各个部位ꎬ使用后返回回液系统ꎮ 表 １ ＢＲＷ６３０/３７. ５ 乳化液泵站主要技术参数 参数参数值 进口压力 / ＭＰａ０.８ 公称压力 / ＭＰａ３７.５ 公称流量 / Ｌ􀅱ｍｉｎ －１ ６３０ 曲轴转速 / ｒ􀅱ｍｉｎ －１ ６５０ 柱塞直径 / ｍｍ４５ 柱塞行程 / ｍｍ８４ 柱塞数目５ 电机功率 / ｋＷ４５０ 外形尺寸长 宽 高４ ２００ ｍｍ １ ５４５ ｍｍ １ ４００ ｍｍ 总重量 / ｋｇ７ ８００ 安全阀出厂调定压力 / ＭＰａ３９ 卸载阀恢复工作压力 / ＭＰａ３７.５ 润滑油泵工作压力 / ＭＰａ０. １ 工作液含 ３％ ５％乳化油的中性水混合液 ７４ 实实用用技技术术 总第 ２５０ 期 表 ２ ＢＰＷ５００/１６ 喷雾泵站主要技术参数 参数参数值 单台泵的额定流量 / Ｌ􀅱ｍｉｎ －１ ５００ 单台泵的功率 / ｋＷ１６０ 工作压力 / ＭＰａ２.５ １６ 允许介质最高温度 / ℃≤４５ 过滤精度 / μｍ≤８０ 供电电源 / Ｖ/ Ｈｚ３ ３００/５０ 配套水箱总有效容积 / Ｌ２ ５００ ３ 泵站压力校验 １ 保证工作面液压支架初撑力需要的泵站 压力 Ｐｂ１＝４Ｐ０/ ＺπＤ２ ＝４ １２ ７７８/ ４ ３. １４ ０. ３６２ ＝３１. ４ ＭＰａ 式中Ｐｂ１为液压支架初撑需要泵站压力ꎬＭＰａꎻ Ｐ０为液压支架初撑力ꎬ取 １２ ７７８ ｋＮꎻＺ 为架液压支 架立柱根数ꎬ取 ４ 根ꎻＤ 为支架立柱的缸体内径ꎬ取 ０. ３６０ ｍꎮ ２ 保证推移千斤最大推力需要泵站压力 Ｐｂ２＝４ＰＮ/ πｄ２ １ ＝４ ６３３/ ３. １４ ０. ２２ ＝２０. １６ ＭＰａ 式中Ｐｂ２为千斤顶的最大推力所需要的泵站压 力ꎬＭＰａꎻＰＮ为千斤顶最大推力ꎬ取 ６３３ ｋＮꎻｄ１为千 斤顶缸体内径ꎬ取 ０. ２ ｍꎮ ３ 确定泵站压力 Ｐ ＝ ＫＰｂｍａｘ＋ Ｐｓ ＝１. １ ３１. ４ ＋１ ＝３５. ５４ ＭＰａ 式中Ｐ 为泵站压力ꎬＭＰａꎻＫ 为泵站系统压力损 失系数ꎬ取 Ｋ ＝１. １ １. ２ꎻＰｂｍａｘ为 Ｐｂ１、Ｐｂ２中较大值ꎻ ＰＳ为远程管路压力损耗值ꎬ取 １ ＭＰａꎮ 计算得到Ｐ ＝３５. ５４ ＭＰａ ３７. ５ ＭＰａꎮ 通过计算可知ꎬ乳化液泵站管路末端出口压力 值为 ３５. ５４ ＭＰａꎬ 符 合 支 架 端 压 力 值 不 低 于 ３１. ４ ＭＰａ的相关要求ꎻ现场实测喷雾泵站主进液管 路末端出口压力值最大可达 １５. ２ ＭＰａꎬ符合喷雾端 压力值的相关要求ꎮ 因此ꎬ该系统全程采用特制高 压管路系统将乳化液、高压水流输送至回采工作面ꎬ 可以保证支架液压系统末端压力、采煤机内外喷雾 和支架喷雾满足规程规范规定ꎮ ４ 远程供液优点 与传统近距供液系统相比ꎬ远程供液具有以下 优点 １ 实现了供液系统与回采工作面移动设备 列车的分离ꎬ可有效地对液压泵站系统进行集中化 管理ꎬ降低运营成本ꎬ便于设备的检修维护、改善设 备运行工况及环境ꎮ ２ 节省了移动设备列车占用的巷道空间ꎬ有 利于液压泵站各设备的检修维护ꎬ减轻了传统移动 设备列车的总体重量ꎬ减少了定期迁移设备列车时 的不安全因素ꎬ解决了现场巷道在大坡度条件下列 车布置困难ꎬ如液位控制、润滑等一系列设备控制的 难题ꎬ降低在设备列车拉移过程中的倾倒、断绳、跑 车、人员挤伤等安全风险ꎮ ３ 解决了乳化液出口浓度不稳定难题ꎬ有效 保证工作面设备的正常使用ꎬ采用特高压管路系统 替代原有高压胶管ꎬ不仅避免了管路接头变径引起 的压力脉冲和高压胶管脱皮现象ꎬ而且钢管可回收 重复利用ꎬ使用寿命长ꎮ ５ 结 语 远程供液系统在同忻矿 ８２０９ 综放工作面应用 后ꎬ取得了良好的技术经济效果ꎬ既优化了设备列车 的布置ꎬ又改善了泵站运行工况及环境ꎬ还降低了移 动设备列车及近距离胶管输送乳化液存在的风险ꎬ 有力地保证了工作面的安全高效开采ꎮ 参考文献 [１] 迟焕磊ꎬ袁 智ꎬ胡登高ꎬ等. 煤矿智能化工作面远程 供电供液配套技术[Ｊ]. 煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ４６Ｓ２ １４６ －１５２. [２] 张 恒. 综采工作面远程集中供液系统设计与应用 [Ｊ]. 煤矿现代化ꎬ２０１８６１２８ －１３０. [责任编辑王伟瑾] ８４ ２０２０ 年 ６ 月 赵宇明千万吨综采工作面远程供液设计及应用 第 ２９ 卷第 ６ 期