采煤工作面喷雾和冷却供水方案探讨.pdf

2 0 0 0 年第 2 期 煤矿机电 2 5 一 之 采煤工作面喷雾和冷却供水方案 遣王塑 太原理工大学 ， 山西 太原 0 3 0 0 2 4 探 } 。 | 5 摘 要分 析栗 煤工 作 面喷 雾 冷却 用水 供 水不 足的 原因 ， 并 提出 _ 种趟 单易 行的 解决方 案 。 TD 衄 4 2 1 ． 5 ； 後 l t m弘 q 刃 l o oTD4 2 1 9 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 0 2 0 0 2 5 0 2 中圈分类 文献标识码 B ‘ 一 一 1 问题的提 出 采煤机采煤过程中会产生大量粉尘， 所以需要 喷雾降尘， 而采煤机的驱动电动机和牵引机构需要 冷却水冷却。喷雾用水要求进采煤机的水压力一般 不低于2 MP a ， 通常是 3 ． 5 MP a ， 水压力高喷出来的 水雾降尘效果才会好， 然而冷却水压力却必须低于 2 MP a 。工作面所用的喷雾冷却水源都是由地面向 井下提供，不论是清洁水还是由井下排出来的经沉 淀过滤后的矿水， 供水压力由地面到井下的自 然落 差来形成。当矿井深度较浅、 井下巷道又较长时 尤 其是老矿井 ， 由于水头损失较大， 自 然水压往往不 能满足要求， 较远的工作面水流量不是很小就是出 现断流现象，因而工作面配置的加压喷雾泵会因水 流量不足而损坏。 倒如， 某矿矿井深度是 1 9 0 m， 井下一个缘采工 作面到井筒距离约 7 0 0 0 m， 见图 1 。 敷设在井筒和井 下左、右翼大巷中的主干管路是 6 时 1 5 2 ． 4 ram 管， 进入采区工作面的分支管路是 2 时 5 0 ． 8 ra m 管，约为 1 0 0 0 m。该矿井下正常生产耗用水量是 1 5 0 0 m 3 ／ d ， 即 1 7 ． 3 6 L ／ s ， 按两翼用水量相同计算每 翼8 ． 6 8 L ／ s ， 采煤工作面用水量是 4 ． 2 L ／ s 。按照有 压管路计算方法，井筒中 1 9 0 m主管路的水头损失 是 2 ． o，右翼 6 0 0 0 m主千管路的水头损失是 1 8 ． 7 m O，即每千米水头损失为 3 ． 1 m O，现场 实测每千米的水头损失也是大约 3 m O，1 0 0 0 m 分支管路因管径小， 水头损失是 1 8 8 mH z O 总水头 损失为 2 0 9 m F h O，已经超过 1 9 0 m 0的自然水 压，使得能够流到采区工作面的水量减少，满足不 了工作面用水的要求。 而综采工作面配置的喷雾泵 要求水源在满足流量的前提下必须有一定的余压， 按喷雾泵技术要求， 其进水压力应不小于 O ． 1 MP a ， 即 1 0 mO，按 此 要 求 需 要 的 自然 水 压 应 为 2 1 9 r n I-l z O， 不然喷雾泵无法正常工作。如果全矿其 它地方都不用水， 只给采煤工作面供水， 按自然水压 1 9 0 m O计算 没有考虑综采工作面标高可能要高 出井底车场标高使自 然水压降低的因素 ， 能够流到 工作面的最大水流量是 4 ． 1 5 L ／ s 2 4 9 L ／ m i n ， 流量 刚好满足需要， 但是没有余压 ， 喷雾泵仍无法正常工 作。 综采工作面 崎涨池 诩．． ‘ 左 翼 『 右 1 掘 进 l 6 0 0 0 m 2解决方案 田 1供水 象统 圈 上述例子中，主要的水头损失发生在分支管路 中。为减少水头损失可以更换大口径的输水管，但 是采区巷道的断面尺寸都不大，而且采区工作面经 常移动， 不易选用太口径管 ， 较好的方法是在该管段 前面设置加压装置以克服管路的水头损失。具体的 办法可采用离心式水泵作为加压设备，工作面用水 时开启水泵增压 ，不用时可关闭它。如果选用高扬 程水泵， 可以使工作面不用喷雾泵， 按采煤机喷雾要 求， 水源的工作压力为 4 ． 5 MP a 即 4 5 0 mIO， 故需 要水泵的扬程是 H4 5 0 1 8 8 6 3 8 m。 将水泵设置 在支管和千管连接处，自 然水压在该处即水泵人口 处还有 1 6 9 r n H z O余压 ，离心式水泵提供的能量具 有 可加性 ，故实际需要水泵 的扬 程是 H 6 3 8 1 6 9 4 6 9 m，可以选择扬程达 5 0 0 m的高扬程离心 维普资讯 煤矿机电 2 0 0 0 年第 2 期 式水泵就能满足要求 ，也可 选择扬程为 2 0 0 m 的 离心式水泵用于克服该管段的水头损失 ，这样到达 工作面的剩余水压是 1 8 1 mI - L O， 供冷却用水压力足 够 ，若供喷雾用，可在工作面用喷雾泵来进一步增 压 。 3 自动控制供水系统 由于加压水泵和工作面不在同一地点， 为了让 水泵能根据工作面的实际需要 自动开启和关闭，需 要配置 自动控制系统 ，控制系统如图 2所示 ，主要 有两个压力传感器和一个带可编程控制箱组成。压 力表 1 显示水泵入口水压， 压力表 2 显示水泵出口 水压。 传感器 3 的作用是将水泵入口水压信号传送 给控制箱， 若水泵入口水压消失或干管断流， 将控 制水泵停机，防止水泵空运转；传感器 4 的作用是 将高压信号传送给控制箱， 当高水压升高到水泵零 流量 工作面水阀关闭，管路流量为零时的压力 时， 控制水泵延时停机， 防止水泵发热， 同时也避免 浪费能源。当工作面用水时， 阀门打开， 管路中压力 降低， 这时传感器 4 受到的水压力不比传感器 3 受 到的水压力高， 实际上管路系统在自然水压作用下 会有少量的水流动， 停转的水泵、闸板阀和逆止阀 都将形成阻力造成水头损失， 使传感器 4 受到的水 压力略低于于传感器3 受到的水压力， 这时控制水 泵启动供水。 常用的离心式水泵扬程特性 曲线如图 3中的 曲线 1 ， 水泵扬程随流量增加而减小 ， 零流量时水泵 产生的扬程通常最大，因而能通过水泵出口水压的 变化来控制水泵的启动和停止。图 3 中曲线 2 是管 路特性曲线 ， 两曲线的交点 k是水泵的工况点， 是水泵工况流量 ， 总 是水泵的工况扬程 。逆止阀的 作用是防止停泵时系统产生水锤现象而损坏水泵， 同时在一定时间内可以保持高压管路中的水压。 4 结语 图 2 控制系统图 1 一 压力表； 2 一 压力表； 3 一传感器； 4 一 传感器 5 一 闸板阀； 6 一逆止阀； 7 一水泵； 8 一 控制箱 Q Q 图 3水泵扬程特性 曲线 采用D型离心式水泵作为增压设备简单易行， 水泵的扬程按管路最长时 水头损失最大 所需扬程 选取。若工作面变动使分支管路长度减少较多时 ， 因水头损失减少， 可以将水泵的级数减少 拆掉几级 叶轮 以降低能耗。利用 P I G可编程控制器可实现 水泵启、 停的自动控制 ， 以使综采工作面喷雾冷却水 的供水状况得以改善。 作者简介 马素平1 9 6 0年生 ， 讲 师。 1 9 8 2年毕业于山西矿 业学院， 现在太原理工大学机械设计工程系从事教学科研工 作。 收稿 日期 1 9 9 9 1 20 9 ； 责任编辑 龚鹤鸣 上接第 3 1 页 调度应按规程进行操作， 发现系统故障和车辆违章 情况应及时汇报 ，以便及时处理解决问题 ；司机应 严格遵守行车规程，有问题应及时与调度联系，听 取调度指令 ，未经允许不得擅 自处理；维护人员除 进行正常的系统巡查外， 在得到故障信息后，应及 时到现场处理故障； 设计施工单位也应跟踪系统应 用情况， 交流经验。 3 5 能够连续正常运转 l 0年表明由于系统 设计合理和用户管理得力， 系统的故障率低、 维护 成本也低， 不需要专门的维护人员， 每年就为用户节 省大量开支。 参考文 献 f 】 】 1 9 9 1 ～1 9 9 5 编辑委员会当代中国铁路信号北京 中国铁道出版社 ． 1 9 9 7 【 2 】 李玉良等脚4 1 井下机车运输信集闭监控系统研究与 应用， 煤炭科学技术． 1 9 9 6 5 作者简介 李玉良高级工程师。1 9 7 7 年毕业于中国矿业大 学机电系，硕士学位 ，现在 中国矿业大学信息与 电气工程学 院从事教学和科研 工作。 收稿 日期 1 9 9 9 1 0 2 9 ； 责任编辑 杜荣庆 维普资讯